green & efficiency economy convegno nazionale - 6 edizione POLYGEN: COGENERAZIONE DIFFUSA E TRIGENERAZIONE green & efficiency economy: energia verde ed efficiente - normativa e realizzazioni La Microcogenerazione: Microcogenerazione: quali opportunità? Tecnologie efficienti per il terziario e il residenziale Mauro Grecchi, Senertec Kraft-Wärme-Energiesysteme Fiera di Verona, 6 maggio 2010 1 Rendimenti microcogenerazione Applicazioni tipiche microcogenerazione Piccola industria alimentare Produzione separata (convenzionale) Produzione combinata (cogenerazione) con condensazione fumi Complessi residenziali 19 Piscine e centri sportivi 41 + 59 70 50 Case di cura, residenze per anziani Agriturismi, alberghi e strutture ricettive PERDIT E 31 PERDIT E 1 Riduzione del consumo di energia primaria (e quindi di emissioni di CO2): - Necessità di sfruttare tutta l energia termica prodotta come calore utile 3 4 Tecnologie per l efficienza energetica Cenni al dimensionamento impianto Curve caratteristiche dei rendimenti elettrici e termici ηel, ηth rendimento elettrico ai vari fattori di carico rendimento termico ai vari fattori di carico 80% 90% 100% FC 5 6 1
Potenza termica media richiesta Potenza termica media richiesta Pt [] Pt [] 150 caso 1 - dimensionamento su base load 150 caso 2 - dimensionamento su richiesta media 30 Cogeneratore Caldaia Riscaldamento Produzione acqua calda sanitaria 75 Cogeneratore Caldaia Riscaldamento Produzione acqua calda sanitaria Gennaio Dicembre Gennaio Dicembre 7 8 Dimensionamento impianto Cenni al dimensionamento IN SINTESI ηel el, ηth rendimento elettrico ai vari fattori di carico rendimento termico ai vari fattori di carico caso 2 dim. fabb. medio caso 1 dim. base load Funzionamento in modalità termico segue Tutto il calore prodotto deve essere calore utile Dissipare il calore prodotto non porta alcun vantaggio Dimensionamento sui carichi termici di base Necessità di elevati tempi di funzionamento annuo per raggiungere un buon ROI (> 4.000 h/anno) Decadimento del rendimento elettrico a carico parziale e incremento costi di manutenzione 80% 90% 100% FC la modulazione della potenza erogata costa in termini di rendimento e fa lievitare i costi di manutenzione espressi come Euro/h prodotto DIMENSIONAMENTO SUI CARICHI TERMICI DI BASE!! 9 10 Contemporaneità dei fabbisogni Riqualificazione energetica edificio Mediante l opportuno dimensionamento di un accumulo inerziale sul circuito chiuso è possibile: continuare a produrre elettricità anche in assenza di un fabbisogno termico istantaneo far fronte a picchi di richiesta termica senza l ausilio della caldaia, massimizzando le ore di funzionamento del/dei cogeneratore/i e quindi il risparmio energetico P4 BW P5 F3 Miglioramento coibentazione involucro Sezione di micro-cogenerazione da 22 e e 60 t per produzione ACS e riscaldamento ambienti Utilizzo dell energia elettrica prodotta per le utenze comuni; cessione in rete del saldo positivo (Delib. AEEG 74/08 TUSSP) 11 12 2
Schema di centrale (1) Schema di centrale (2) 13 14 Pianta centrale termica Ulteriori possibilità Ipotesi di piccola rete di teleriscaldamento 15 16 INVchp[Euro/] ηel[%] INVRETE [Euro/] Ulteriori possibilità Diminuzione dell investimento specifico e miglioramento del rendimento elettrico in funzione della taglia di impianto Nasce però la necessità di convogliare il calore alle utenze: costo della rete dipendende da molteplici fattori Riqualificazione ex-opificio a Vada (LI) Centrale termica interrata (riscaldamento e raffrescamento centralizzato con contabilizzazione) 8 vani 27 15 vani 80 Pnom [] 11 vani 36 6 vani 16 17 18 3
Obbiettivi Centralizzazzazione impianto Sfruttamento della micro-cogenerazione come strumento di efficienza energetica e riduzione delle emissioni di gas serra Eliminazione dalle facciate delle singole unità motocondensanti per ciascuna unità abitativa Massimo sfruttamento della volumetria dei singoli appartamenti Contabilizzazione individuale dei consumi del singolo vano con regolazione indipendente Riduzione dei costi di manutenzione impianto 19 20 Centrale termica caldocaldo-freddo Risultati Centralizzazione impianti, con centrale termica in vano semi-interrato adiacente alle cantine e realizzazione di piccola rete di teleriscaldamento La centralizzazione estrema permetterà ottima manutenibilità a bassi costi, con potenza installata estremamente ridotta (160 ) rispetto ad un impianto con caldaia autonoma per ciascuno dei 55 vani (50 unità x 24 = 1.200 ) La contabilizzazione e regolazione indipendente permetterà una equa ripartizione dei costi ed il massimo confort per ciascun utente Satelliti di utenza per la contabilizzazione individuale dei consumi del singolo appartamento e regolazione indipendente L energia elettrica prodotta dalle unità di cogenerazione coprirà tutti i consumi elettrici delle parti comuni e quella necessaria per la climatizzazione estiva, permettendo così una marcata riduzione dei costi di esercizio, una basso impatto ambientale ed una migliore classe energetica dei fabbricati Utilizzo di tre unità di microcogenerazione come generatori per i carichi termici di base e integrazione con caldaie. Impianto di raffrescamento centralizzato con chiller idronici Terminali d utenza: pannelli radianti a pavimento per il riscaldamento; raffrescamento mediante unità canalizzate in controsoffitto. 21 Palestra e centro benessere 22 Vantaggi micromicro-cogenerazione tecnologia con miglior R.O.I. se l impianto è correttamente dimensionato massima riduzione specifica di CO2 in relazione all investimento ogni 1.000 investite: - solare termico: 180 360 kg/anno - fotovoltaico: 200 580 kg/anno - micro-chp: 480 800 kg/anno Abbattimento costi energetici della struttura mediante implementazione di sezione cogenerativa da 22 el abbinata a impianto FV da 20 el Realizzazione di struttura apposita in acciaio e vetro per alloggiare le unità di cogenerazione in cascata, il serbatoio di accumulo inerziale e i quadri dell impianto fotovoltaico Rapido ammortamento dell investimento iniziale grazie al corretto dimensionamento, basato sui fabbisogni termici di base della struttura. 23 costanza di rendimento e produttività utilizzando unità di provata affidabilità, installate e manutenute correttamente miglioramento classe energetica dell edificio R.O.I. non dipendente da incentivi, la cui copertura è a carico della collettività 24 4
Ostacoli allo sviluppo mancanza di procedure semplificate per l installazione e l esercizio delle unità di microcogenerazione obblighi relativi agli adempimenti fiscali (5 = 5.000 MW!) assenza di incentivi specifici tecnologia non mediatica 25 5