Il ruolo dell accumulo nel dimensionamento e nella gestione ottimale di sistemi multienergia al servizio di utenze residenziali

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1 Il ruolo dell accumulo nel dimensionamento e nella gestione ottimale di sistemi multienergia al servizio di utenze residenziali Prof. Pier Ruggero Spina Dipartimento Ingegneria, Università di Ferrara Ing. Mirko Morini CIDEA, Università di Parma

2 L utenza residenziale è caratterizzata da profili delle domande di energia tra loro indipendenti E. Macchi, S. Campanari, P. Silva. La microcogenerazione a gas naturale. Milano: Polipress (2006) 2

3 Per la generazione distribuita il ruolo dell accumulo è fondamentale: disaccoppiare produzione e domanda 3

4 Maggiore l accumulo maggiore la quota di domanda elettrica e termica coperta dal micro-cogeneratore E.S. Barbieri, F. Melino, M. Morini, 2012, Influence of the Thermal Energy Storage on the Profitability of Micro-CHP Systems for Residential Building Applications, Applied Energy, vol. 97, pp

5 Questo si traduce in un maggiore risparmio di energia primaria e minori costi di esercizio PES rispetto alla generazione separata E.S. Barbieri, F. Melino, M. Morini, 2012, Influence of the Thermal Energy Storage on the Profitability of Micro-CHP Systems for Residential Building Applications, Applied Energy, vol. 97, pp Risparmio nei costi di esercizio rispetto alla generazione separata 5

6 Il sistema diventa molto più complesso nel momento in cui si considera una molteplicità di tecnologie reti di distribuzione rete elettrica pompe di calore (gshp e ashp) solare fotovoltaico (pv) Sistema multienergia fabbisogno energetico riscaldamento rete gas naturale solare termico (sh) cogeneratore (chp) boiler ausiliario accumulo chiller ad assorbimento (abs) chiller ausiliario (ac) acqua calda sanitaria raffrescamento elettricità teleriscaldamento 6

7 L approccio standard che prevede il dimensionamento e la seguente gestione fallisce per sistemi complessi 7

8 Il dimensionamento ottimale influenza la gestione ottimale e viceversa 8

9 In funzione delle taglie l ordine con il quale i sistemi soddisfano in maniera ottimale la domanda varia ASHP Riscaldamento + acqua calda sanitaria Priorità nel soddisfacimento della domanda occorrenze GSHP CHP Accumulo, CHP, GSHP, ASHP 500 Accumulo, GSHP, ASHP, CHP 0 GSHP, ASHP, Accumulo, CHP 168 GSHP, Accumulo, CHP, ASHP 322 Accumulo, CHP, ASHP, GSHP 0 ASHP, GSHP, Accumulo, CHP 0 ASHP, Accumulo, CHP, GSHP 10 9

10 thermal energy [kwh th ] Con l accumulo il programma di funzionamento ottimale non tiene in considerazione solo la domanda attuale DP optimization AB CHP GSHP ASHP STORAGE STH demand novembre time [hour] 10

11 stored energy [kwh] La periodicità cambia in funzione della taglia dei sistemi energetici considerati DP optimization kept used available novembre time [hour] 11

12 Un approccio analogo può essere esteso al caso in cui si prevedano più accumuli pompe di calore (gshp e ashp) accumulo WARM raffrescamento accumulo COLD solare termico (sh) cogeneratore (chp) chiller ad assorbimento (abs) accumulo HOT riscaldamento acqua calda sanitaria 12

13 e a quello di reti energetiche 13