disciplina per il suo riconoscimento?

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1 La cogenerazione: quale disciplina per il suo riconoscimento? Milano, 14 dicembre 2012 A cura di L. Mazzocchi

2 Il quadro normativo europeo Direttiva 2004/8/EC: definisce i criteri per la Cogenerazione ad Alto Rendimento Decisione e della Commissione o Europea del 21/12/2006: fissa i valori di riferimento di ηel e ηth Decisione della Commissione Europea del 19/11/2008: chiarisce le modalità di applicazione dell Annex II della Direttiva (coefficiente C, contorno del sistema di cogenerazione) Direttiva sull efficienza energetica 2012/27/EU del 25/10/2012, che fra le altre cose abroga che la 2004/8 (cogenerazione) e la 2006/32 (efficienza negli usi finali). Gli Stati Membri devono recepirla entro il 5 giugno Per la cogenerazione non si hanno novità rispetto alla 2004/8/EC

3 e quello italiano D. Lgs. 79/1999 (c.d. Bersani ): definisce la cogenerazione e fissa agevolazioni, tuttora valide: priorità di dispacciamento ed esenzione CV Delibera AEEG 42/02: definiva operativamente i requisiti per ottenere le agevolazioni di cui sopra D. Lgs. 20/2007: recepiva formalmente la Direttiva 2004/8/EC e manteneva la validità della 42/02 fino al 31/12/2010 DM 4/8/2011: riporta gli allegati che definiscono la CAR, integrando il D. Lgs. 20/2007 DM 5/9/2011: definisce il regime di sostegno DM 5/9/2011: definisce il regime di sostegno, attraverso i Certificati Bianchi, alla CAR, sia per impianti nuovi che, a determinate condizioni, esistenti

4 Nuovo trattamento della cogenerazione: impianti nuovi + rifacimenti entrati in esercizio dall 1/1/2011) Benefici ottenibili: Priorità di dispacciamento Esenzione CV per tutta la produzione elettrica, o eventualmente per la parte di essa riconosciuta come CAR Ottenimento CB in base al risparmio di energia primaria, per 10 anni (15 se abbinati a teleriscaldamento) possibilità di accedere al servizio di scambio sul posto dell energia elettrica prodotta da impianti con potenza nominale fino a 200 kw (TISP) condizioni tecnico-economiche semplificate per la connessione alla rete elettrica (TICA)

5 Nuovo trattamento della cogenerazione: impianti nuovi + rifacimenti entrati in esercizio dall 1/1/2011) (segue) Requisiti: η tot > 75 % per tutte le tipologie impiantistiche (MCI, TG in ciclo semplice ecc.) tranne η tot > 80% per C.C. e TV a condensazione un valore inferiore i di η tot può determinare un riconoscimento parziale PES > 10 % (PES > 0 per impianti sotto 1 MWe)

6 Nuovo trattamento della cogenerazione: impianti nuovi + rifacimenti entrati in esercizio fra il 7/3/2007 e il 31/12/2010) Benefici ottenibili: Priorità di dispacciamento Esenzione CV per tutta la produzione elettrica, o eventualmente per la parte di essa riconosciuta come CAR CB per 10 anni (15 se abbinati a teleriscaldamento) Requisiti: η tot > 75 % (80% per C.C. e TV a condensazione); un valore inferiore può determinare un riconoscimento parziale PES > 10 % (PES > 0 per impianti sotto 1 MWe) Se non rispettano tali requisiti, ma rispettano quelli della 42/02, accedono ai soli CB

7 Nuovo trattamento della cogenerazione: impianti entrati in esercizio fra l 1/4/1999 e il 6/3/2007) Benefici ottenibili: Ottenimento CB in base al risparmio di energia primaria, per 5 anni e nella misura del 30 % di quanto previsto per gli impianti più recenti Requisiti: Quelli previsti al momento dell entrata entrata in esercizio: 42/02 o CIP6/92

8 Confronto indici energetici CIP 6/92: η t = 0,9 η e = 0,51 Del. AEEG 42/02: Dir. 2004/08/EC: PES

9 Indici energetici: confronto fra Delibera 42/02 e direttiva 2004/8/EC IRE =10% ηglob = 75% PES =10% LT=15%

10 Se non si rispetta ηtot impianto cogenerativo virtuale È una possibilità prevista dalla Direttiva 2004 e recepita dai Decreti citati F F chp CHP H F non chp non CHP E non chp E E chp = C x H p F non chp = E non chp /η el

11 Se non si rispetta ηtot impianto cogenerativo virtuale Nel caso di «impianto i virtuale» (energia elettrica riconosciuta come CAR pari a una frazione di quella prodotta), occorre comunque verificare che l impianto virtuale soddisfi ai requisiti CAR (PES>soglia). I benefici sono: Certificati Bianchi (in base al risparmio calcolato per l impianto virtuale) Esenzione CV per la parte di elettricità attribuita all impianto virtuale Priorità di dispacciamento di tutta l elettricità, a condizione che l elettricità CAR sia > 50% di quella totale prodotta (altrimenti i non c è priorità) i

12 Il Risparmio di Energia Primaria (PES) La condizione da rispettare per ottenere la qualifica di Cogenerazione ad Alto Rendimento (CAR) è: PES 0.1 (10%) oppure PES > 0 se si tratta di unità inferiore a 1 MWe (piccola e micro cogenerazione) Sulla base del DM 4 agosto 2011, il procedimento per il calcolo del PES può essere sintetizzato nei seguenti passaggi: 1 Individuare l unità di cogenerazione e riconoscerne i confini. 2 Determinare il rendimento globale dell unità. 3 Calcolare l energia elettrica da cogenerazione. 4 Calcolare il risparmio di energia primaria.

13 Individuare l unità di cogenerazione e riconoscerne iconfini Prima di procedere ai calcoli, l impianto di cogenerazione va suddiviso secondo lo schema seguente: alimentazion e CHP alimentazione non CHP Parte CHP Parte non CHP elettricità CHP calore utile elettricità non CHP calore combustibile caldaia unità di cogenerazione caldaia esclusivamente calore termica impianto l Operatore deve conoscere il valore effettivo di tutti i flussi di energia, rilevati attraverso sistemi di misura installati sui confini individuati; Per unità di microcogenerazione (<50 kwe) le misure possono essere sostituite da valori certificati, approvati dal GSE, fatto salvo la misura del calore in impianti dotati di sistemi di dissipazione e situazioni di funzionamento modulabile.

14 Determinare il rendimento globale dell impianto Il rendimento globale dell impianto va calcolato in relazione su un determinato periodo (anno solare, ma sono anche ammessi periodi inferiori) i i) Fa riferimento all unità di cogenerazione rendimento globale = energia di alimentazione energia elettrica + energia meccanica + calore utile l energia elettrica è quella misurata ai morsetti del generatore; per calore utile si intende quello utilizzato nei processi industriali, per il riscaldamento o il raffrescamento di ambienti o come uso diretto dei gas di scarico Se l energia termica è fornita sotto forma di vapore, il calore utile è calcolato come differenza tra l entalpia del vapore in mandata e l entalpia dell acqua alla temperatura di 15 C e 1,013 bar; l energia di alimentazione è associata a tutto il combustibile che l unità di cogenerazione ha consumato per produrre elettricità e calore.

15 Calcolare l energia elettrica da cogenerazione Esistono due diversi valori di soglia per il rendimento globale: 80% per cicli combinati e turbine a condensazione 75% per le altre tipologie citate in All. I al DM 4/9/2011 (TV a contropressione, TG a ciclo semplice, MCI, ORC ecc.) rendimento globale soglia per il calcolo del PES tutta l energia elettrica viene considerata da cogenerazione rendimento globale< soglia occorre determinare il RAPPORTO ENERGIA/CALORE (C) dell unità. Noto il calore utile prodotto (HCHP) si procede al seguente calcolo: E CHP =H CHP xc

16 Calcolare l energia elettrica da cogenerazione (segue) E CHP = H CHP x C Per il calcolo di «C» esistono tre opzioni: C prog Rapporto energia/calore di progetto, per impianti in esercizio da meno di un anno (misure non disponibili) C default Rapporto energia/calore di default, come da 2004/8/EC, dipende da tipologia impiantistica. L uso di questa opzione va giustificato C eff Rapporto energia/calore effettivo. Teoricamente, è il rapporto ottenuto in «full cogeneration mode», espressione suggestiva che può essere interpretata in modi diversi.

17 Calcolare l energia elettrica da cogenerazione (segue) E CHP =H CHP xc Il calcolo di C eff è il punto critico di tutta la procedura: Si rende quasi sempre necessario (è raro raggiungere la soglia di η globale, come dato a consuntivo annuale!) Il valore di C modifica significativamente i benefici economici: più alto è C, maggiore è l elettricità attribuita a cogenerazione più elevato risparmio energetico stimato Maggiore quota di elettricità esentata da obbligo CV Il metodo di calcolo del C è descritto nelle «Linee Guida» Ministeriali, reperibili sul sito GSE. In sostanza si determina una elettricità CHP alimentazione Parte «unità virtuale» che soddisfi a due CHP CHP calore utile condizioni: a. η Parte non glob = soglia alimentazione CHP non CHP elettricità non CHP b. Prestazioni elettriche/termiche coerenti con l impianto in esame unità di cogenerazione Il metodo può risultare complesso, consentita versione semplificata (penalizzante!) combustibile caldaia caldaia esclusivamente termica calore

18 Calcolare l energia elettrica da cogenerazione (segue) E CHP = H CHP x C Il valore E CHP ottenuto va confrontato con l energia elettrica prodotta nel periodo di riferimento. Il minore tra i due è assunto pari all energia elettrica da cogenerazione. Trovata E CHP, si calcola: l F nonchp = E nonchp /η el, puro e, per differenza, F CHP = F F nonchp L unità «virtuale» è così completamente definita (F, E, H) L analisi successiva (calcolo del PES e determinazione dei benefici) si restringe a tale unità

19 Calcolo del Primary Energy Saving (PES) 1 PES 1 - x = 100 η CHP,H η Ref H + η Ref,H η CHP,E η Ref,E η CHP,H η CHP,E η Ref,H η Ref,E RENDIMENTO TERMICO EFFETTIVO DELL UNITA COGENERATIVA RENDIMENTO ELETTRICO EFFETTIVO DELL UNITA COGENERATIVA RENDIMENTO DI RIFERIMENTO PER LA PRODUZIONE SEPARATA DI CALORE RENDIMENTO DI RIFERIMENTO PER LA PRODUZIONE SEPARATA DI ELETTRICITA

20 Rendimenti effettivi in cogenerazione rapporto tra: quantità di energia elettrica/meccanica prodotta da cogenerazione η CHP,E energia dell intero combustibile impiegato per produrre il calore utile e l energia elettrica da cogenerazione rapporto tra: quantità di calore utile prodotto da cogenerazione η CHP,H energia contenuta nell intero combustibile di alimentazione impiegato per produrre il calore utile e l energia elettrica da cogenerazione. Sono dati specifici dell unità, intera o «virtuale» (dipende da η glob ) sulla Sono dati specifici dell unità, intera o virtuale (dipende da η glob ) sulla base dei valori di energia reali (di norma misurati, eventualmente certificati nel caso della microcogenerazione)

21 Rendimenti di riferimento: η Ref,E I valori del rendimento elettrico di riferimento sono indicati nell Allegato IV al DM 4/9/2011 e variano in funzione di: tipo di combustibile impiegato; anno di costruzione dell unità di cogenerazione (anno solare nel corso del quale è iniziata la produzione elettrica) Il rendimento va poi corretto in relazione a: zona climatica, per tener conto della temperatura media annuale rispetto al valore di riferimento di 15 C. perdite evitate sulla rete, in funzione della tensione di allacciamento e a seconda che l energia venga immessa in rete o consumata in loco la temperatura media della località di installazione η Ref,E se la tensione di collegamento alla rete quota di energia elettrica immessa in rete

22 Rendimenti di riferimento η Ref,H i valori di rendimento di riferimento per la produzione separata di calore sono indicati nell Allegato V al DM 4/9/2011 e variano in funzione di: tipo di combustibile impiegato utilizzo che viene fatto del calore (produzione di acqua calda o vapore, uso diretto dei gas di scarico a T < 250 C, uso diretto dei gas di scarico a T 250 C) a parità di combustibile utilizzato, il rendimento di riferimento è minore quando è previsto l uso diretto dei gas di scarico a T 250 C. N.B. Nel caso in cui l unità di cogenerazione venga alimentata con più combustibili, entrambiirendimentidiriferimentovannocalcolaticome media pesata di quelli relativi ai singoli combustibili, utilizzando come peso i rispettivi contenuti energetici.

23 Calcolo del risparmio di energia primaria (RISP) Per ogni unità di cogenerazione e per ogni anno solare, il risparmio i di energia primaria i va calcolato l utilizzando la seguente formula: RISP = E CHP η ' E + H η CHP T F CHP dove E CHP : energia elettrica prodotta in cogenerazione (MWh) H CHP energia termica utile prodotta in cogenerazione espressa (MWh) F CHP energia del combustibile consumato per produrre in cogenerazione (MWh) η E rendimento medio convenzionale del parco di produzione elettrica italiano, pari a 0.46 η T rendimento medio convenzionale del parco di produzione termico italiano per uso diretto dei gas di scarico e 0.9 per produzione di acqua calda o vapore.

24 I Titoli di Efficienza Energetica La CAR è incentivata mediante i TEE (o «Certificati Bianchi»). Cosa sono? Sono emessi, in seguito alla certificazione, in numero che corrisponde ai risparmi accertati Sono il documento valido per la verifica degli obiettivi di risparmio energetico imposti dai DM ai soggetti obbligati Sono negoziabili attraverso contratti bilaterali, ovvero nel mercato dei titoli organizzato dal GME

25 I Titoli di Efficienza Energetica: dimensione e tipologia 1 TEE T.E.E. = 1 tep Tipo I: attestano il conseguimento di risparmi di energia primaria attraverso una riduzione dei consumi di energia elettrica Tipo II: attestano il conseguimento di risparmi di energia primaria attraverso una riduzione dei consumi di gas naturale Tipo III: attestano il conseguimento di risparmi di energia primaria attraverso una riduzione dei consumi di altri combustibili fossili.

26 Obiettivi nazionali Mtep/anno Anno Elettricità Gas ,1 0, ,2 02 0, ,4 0, ,2 1, ,8 1, ,4 1, ,1 2, ,5 2,5 Mtep/anno Obiettivi annui di risparmio cumulato 3,6 3,2 2,8 2,4 2,0 Elettricità Gas 1,6 12 1,2 0,8 0,4 00 0, Anno

27 Regime di sostegno alla CAR A seguito del DM 5 settembre 2011, le unità di cogenerazione funzionanti in regime di CAR hanno diritto al rilascio di Certificati Bianchi di tipologia II: per 10 anni dall entrata in servizio (anche a seguito di rifacimento); per 15 anni dall entrata in servizio per unità abbinate a rete di teleriscaldamento; per 5 anni* a partire dal 1 gennaio 2012 se sono entrate t in esercizio tra il 1 aprile 1999 e il 6 marzo 2007 Il numero dei certificati rilasciati è basato sul risparmio di energia primaria secondo la seguente formula: C. B. = RISP * * K dove: RISP è il risparmio di energia primaria in MWh K è un coefficiente maggiorativo funzione della potenza dell unità in cogenerazione, come indicato nelle Linee Guida N.B.: Fermo restando il periodo di incentivazione, sono esclusi gli anni in cui l unità di cogenerazione non soddisfa i requisiti di alto rendimento *Per queste unità il numero di Certificati Bianchi rilasciati è pari al 30% di quelli previsti negli altri casi.

28 L accesso agli incentivi Ai soli fini dell accesso al meccanismo dei Certificati Bianchi secondo quanto previsto dal DM 5 settembre 2011, le unità di cogenerazione sono tenute al rispetto dei requisiti descritti in tabella. Data di entrata in esercizio successiva al 31/12/2010 / tra il 7/3/2007 e il 31/12/2010 tra il 5/4/2002 e il 6/3/2007 tra l 1/4/1999 e il 4/4/2002 Requisiti funzionamentoinregimedicarsecondoi criteri del DM 4 agosto 2011 funzionamento in regime di cogenerazione ai sensi della Delibera AEEG 42/02, solo se non sono rispettati i criteri del DM 4 agosto 2011 funzionamento in regime di cogenerazione ai sensi della Delibera AEEG 42/02 funzionamento in regime di cogenerazione ai sensi del provvedimento CIP 6/92

29 Cumulabilità degli incentivi Gli incentivi previsti dal DM 5 settembre 2011 non sono cumulabili con altri incentivi o regimi di sostegno, salvo: Tipologia di incentivo Requisiti Accesso a fondi di garanzia o fondi di rotazione Incentivi pubblici in conto capitale inferiori al 40% del costo dell investimento Incentivi pubblici in conto capitale inferiori al 30% del costo dell investimento Fino a 200 kw di potenza installata Fino a 1 MW Incentivi pubblici in conto capitale inferiori al 20% del costo dell investimento Superiore a 1 MW Accesso alla detassazione dal reddito di impresa degli investimenti in macchinari i e apparecchiature Chi ha usufruito dei Certificati Bianchi ai sensi del DM 20/7/2004 può accedere ai CB da CAR rinunciando ai CB ottenuti.

30 Modalità di utilizzo dei Certificati Bianchi Il DM 5 settembre 2011 prevede che i CB siano utilizzati ; per la quota d obbligo da parte dei soggetti obbligati; per la cessione dagli operatori ai soggetti obbligati In alternativa, ti il decreto specifica che l operatore può richiedere al GSE il ritiro dei Certificati cui ha diritto. Il prezzo di ritiro è quello vigente al momento dell entrata in esercizio dell unità di cogenerazione e rimane costante per tutta la durata del periodo di incentivazione. È fissato annualmente da AEEG in base al mercato dell anno precedente I CB acquistati dal GSE non possono essere oggetto di successive contrattazioni con i soggetti obbligati.

31 Qualche caso esempio

32 Esempio 1: ciclo combinato con forte utilizzo di calore Impianto: ciclo combinato a gas da 400 MWe, cogenerazione mediante spillamento di vapore, entrato in esercizio nel 2008 Consuntivo annuale:e = 2121 GWh, H = 1396 GWh F = 4364 GWh, η el = 48.6 %, η t = 32%, η tot = 80.6 % Risultati vecchia normativa: IRE = 19.3 %, LT = 39.7% cogenerativo. Benefici: priorità dispacc., esenzione CV, costo evitato CV 11.5 M (5.4 /MWh) Risultati nuova normativa: η tot = 80.6 %, PES = 22% CAR Benefici: priorità dispacc, esenzione CV, costo evitato CV 11.5 M, ottenimento CB, ricavo = 10.2 M (totale 10.2 /MWh)

33 Esempio 2: ciclo combinato con medio utilizzo di calore Impianto: ciclo combinato a gas da 400 MWe, cogenerazione mediante spillamento di vapore, entrato in esercizio nel 2008 Consuntivo annuale:e = 2160 GWh, H = 698 GWh F = 4364 GWh, η el = 51.8 %, η t = 16 %, η tot = 67.8 % Risultati vecchia normativa: IRE = 10.7 %, LT = 23.6% cogenerativo. Benefici: priorità dispacc., esenzione CV, costo evitato CV 12.3 M (5.4 /MWh) Risultati nuova normativa: η tot < 80 % impianto virtuale, C =1.56 E chp = 1089 GWh, F chp = 2234 GWh, η tot t chp = 80 %, PES = 21.6 % Benefici: priorità dispacc, esenzione CV, costo evitato CV 5.93 M, ottenimento CB, ricavo = 4.9 M (totale 4.8 /MWh riferito a produzione elettrica totale)

34 Esempio 3: ciclo combinato con basso utilizzo di calore Impianto: ciclo combinato a gas da 400 MWe, cogenerazione mediante spillamento di vapore, entrato in esercizio nel 2008 Consuntivo annuale:e = 2284 GWh, H = 582 GWh F = 4364 GWh, η el = 52.3 %, η t = 13.3 %, η tot = 65.6 % Risultati vecchia normativa: IRE = 9.1 %, LT = 20.3% non cogenerativo Benefici: NESSUNO Risultati nuova normativa: η tot < 80 % impianto virtuale, C =1.56 E chp = 908 GWh, F chp = 1862 GWh, η tot chp = 80 %, PES = 21.6 % Benefici: NO priorità dispacc, SI esenzione CV, costo evitato CV 4.94 M, ottenimento CB, ricavo = 4.1 M (totale 3.96 /MWh riferito a produzione elettrica totale)

35 Esempio 4 : turbogas a ciclo semplice con forte recupero calore Impianto: turbogas a gas naturale a da 60 MWe, cogenerazione o con caldaia a recupero, entrato in esercizio nel 2008 Consuntivo annuale:e = 360 GWh, H = 379 GWh F = 947 GWh, η el = 38 %, η t = 40 %, η tot = 78 % Risultati vecchia normativa: IRE = 11,9 %, LT = 51.3% cogenerativo Benefici: priorità dispacc., esenzione CV, costo evitato CV 1.95 M (5.4 /MWh) Risultati nuova normativa: η tot > 75 %, PES = 21.8 % totalmente CAR Benefici: priorità dispacc, esenzione CV, costo evitato CV 1.95 M, ottenimento CB, ricavo = 2 M (totale 11.1 /MWh)

36 Esempio 5 : turbogas a ciclo semplice con basso recupero calore Impianto: turbogas a gas naturale da 60 MWe, cogenerazione caldaia a recupero, entrato in esercizio nel 2008 Consuntivo annuale:e = 360 GWh, H = 158 GWh F = 947 GWh, η el = 38 %, η t = 16,7 %, η tot = 54,7 % Risultati vecchia normativa: IRE negativo non cogenerativo Benefici: NESSUNO Risultati ti nuova normativa: ηtot t t < 75 % impianto i virtuale, C =1.03 E chp = 162 GWh, F chp = 427 GWh, η tot chp = 75 %, PES = 11,9 % Benefici: NO priorità dispacc, SI esenzione CV, costo evitato CV 0,88 M, ottenimento CB, ricavo = 0,85 M (totale 4,81 /MWh riferito a produzione elettrica totale)

37 Esempio 6: MCI con recupero calore Impianto: motore a combustione interna a gas naturale da 4 MWe, in cogenerazione, entrato in esercizio nel 2008 Consuntivo annuale:e = 24 GWh, H = 9 GWh, F = 60 GWh, η el = 40 %, η t = 15%, η tot = 65 % Risultati vecchia normativa: IRE negativo non cogenerativo Benefici: NESSUNO Risultati nuova normativa: ηtot < 75 % impianto virtuale, C =1.14 E chp = 10 GWh, F chp = 26 GWh, η tot chp = 75 %, PES = 13,1 % Benefici: ottenimento CB, ricavo = 55 k (4,62 /MWh riferito a produzione elettrica totale)

38 Grazie per l attenzione