Rimini, 8 Luglio 2015 Collegio dei Periti Industriali di Rimini
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Rimini, 8 Luglio 2015 Collegio dei Periti Industriali di Rimini © Viessmann Werke Cogenerazione: - concetti generali e prospettive, PES e CAR - considerazioni, campi di applicazione e schemi di riferimento VIESSMANN GROUP 11.400 2,1 Fondazione Dipendenti Miliardi di euro di fatturato 27 Siti produttivi in 11 paesi 74 Organizzazioni e partner di distribuzione 120 Filiali di vendita in tutto il mondo Paesi sedi delle società 55 % di fatturato all‘estero Partner di distribuzione © Viessmann Werke 1917 VIESSMANN ITALIA Bressanone 1992 Cortaccia Fondazione Bergamo Casorezzo Portogruaro Orbassano 250 Dipendenti di cui 100 funzionari tecnico commerciali VERONA Novara Cuneo Bologna 114 Milioni di euro di fatturato * San Miniato Basso 14 Filiali sul territorio nazionale Macerata Roma 320 222 Centri assistenza tecnica installatori qualificati 450 Partner per l’efficienza energetica *comprensivo della società Viessmann Engineering © Viessmann Werke Napoli © Viessmann Werke VIESSMANN ITALIA – L’ACCADEMIA UN PROGRAMMA COMPLETO Grandi impianti © Viessmann Werke Residenziale 1,5 kW – 116.000 kW © Viessmann Werke UN PROGRAMMA COMPLETO © Viessmann Werke UN PROGRAMMA COMPLETO Definizioni Cogenerazione © Viessmann Werke Generazione contemporanea di energia elettrica e termica (energie secondarie) partendo da un'unica fonte (energia primaria) attuata in un unico sistema integrato Definizioni Cogenerazione Art. 2, comma 8, D.Lgs. N. 79/1999 “La cogenerazione è la produzione combinata di energia elettrica e calore che garantisce un significativo risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati, secondo le modalità definite dall’Autorità per l’eneria elettrica e il gas” “Per cogenerazione si intende un processo integrato di produzione combinata di energia elettrica, o meccanica, e di energia termica, entrambe considerate effetti utili, realizzato dalla sezione di un impianto di produzione combinata di energia elettrica e calore che, a partire da una qualsivoglia combinazione di fonti primarie di energia e con riferimento a ciascun anno solare, soddisfi entrambe le condizioni concernenti il risparmio di energia primaria e il limite termico” [concetti oggi superati dal PES] © Viessmann Werke Delibera 19 marzo 2002 n. 42/2002 AEEG Definizioni Generazione centralizzata © Viessmann Werke Gestione tradizionale della rete elettrica, con poche grandi centrali collegate alla rete di distribuzione ad altissima tensione Definizioni Generazione distribuita © Viessmann Werke Generazione di energia elettrica in unità di piccole dimensioni localizzate in più punti del territorio Definizione di cogenerazione “La cogenerazione è la produzione combinata di energia elettrica e calore che garantisce un significativo risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati, secondo le modalità definite dall’Autorità per l’energia elettrica e il gas” Produzione centralizzata / Distribuita Produzione di energia elettrica decentralizzata Il calore prodotto deve essere dissipato Il calore prodotto viene utilizzato direttamente nell‘edificio Solo il 38% del combustibile viene trasformato in energia elettrica Risparmio del min. 20% di energia primaria (PES) Economico ed ecologico Foto: dpa (Kraftwerk Hamm Uentrop) © Viessmann Werke Produzione di energia elettrica centralizzata Definizioni Cogenerazione - classificazione impianti Potenzamax < 50 kWe 50 kW ≤ Potenzamax< 1 MWe 1 MW ≤ Potenzamax < 10 MWe Potenzamax ≥10 MWe © Viessmann Werke microcogenerazione piccola cogenerazione media cogenerazione grande cogenerazione © Viessmann Werke Flussi energetici Flussi energetici © Viessmann Werke La cogenerazione mira a un più efficiente utilizzo dell’energia primaria - con interessanti vantaggi economici - in tutte quelle applicazioni laddove esiste una forte contemporaneità di fabbisogni elettrici e termici Panorama tecnologie Tecnologia Motore GAS Motore DIESEL Combustione ESTERNA Motore STIRLING Reazione CHIMICA PEMFC SOFC © Viessmann Werke Combustione INTERNA DISPOSITIVI DI GENERAZIONE DISTRIBUITA CO/TRIGENERAZIONE A GAS NATURALE /GNL Motori a combustione interna Potenza elettrica da 0,75 a 530 kW 401/549 Gasmotor 6/14,9 530/660 20/39 8,5/20,1 50/81 140/207 190/238 Motore Stirling Stirlingmotor 238/363 Brennstoffzelle 1,0/5,3 © Viessmann Werke Celle a combustibile SOFC 1,0/1,8 PEM 0,75/1,0 0 50 100 150 200 250 300 350 Potenza elettrica [kW] 400 450 500 DISPOSITIVI DI GENERAZIONE DISTRIBUITA CO/TRIGENERAZIONE CON MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Packages da interno/esterno all-inone: facile installazione Recupero termico totale Lunghi intervalli e bassi costi di manutenzione Inseguimento termico/elettrico © Viessmann Werke Vendite in Italia decuplicate negli ultimi 4 anni Vitobloc EM 200 : “ cogeneratore all in one” Componenti e connessioni 5 HV 8 HR KO 3 AGA 9 2 6 4 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Motore a gas Generatore sincrono Sistema di controllo delle emissioni Batterie Regolazione gas Sistema olio lubrificante Cofanatura non raffigurata Ventilatore Antivibranti integrati Ingresso aria © Viessmann Werke 10 P&I – Schema funzionale © Viessmann Werke CIRCUITO SECONDARIO DI RECUPERO TERMICO Vantaggio della cogenerazione: lo spark spread Prezzi 2015 [€Cent/kWh] Aumento atteso Attesa 2020 [€Cent/kWh] Energia elettrica 18,5 3% 27,06 Gas naurale 8,08 3% 10,58 25,00 15,00 10,00 18,5 €Cent/kWh 20,00 8,08 19,06 19,63 20,22 20,82 8,32 8,57 8,83 9,09 Importantissimo indice da analizzare con cura per la fattibilità, e lo studio di efficaci logiche di funzionamento di: Cogeneratori 21,45 22,09 22,75 9,37 9,65 9,94 Sistemi ibridi 5,00 Gas naturale Energia elettrica Andamento e previsioni dello spark spread per applicazione residenziale in Italia © Viessmann Werke 0,00 Lo spark spread: settore residenziale SPARK SPREAD SETTORE RESIDENZALE Residenziale anno 2008 vs. 2014 25 RESIDENZIALE 2008 20 RESIDENZIALE 2014 Lo spark spread in Italia non avvantaggia la microcogenerazione domestica €cent 15 10 0 Fonte: Eurostat © Viessmann Werke 5 Lo spark spread: settore industriale SPARK SPREAD SETTORE INDUSTRIALE 16 14 12 Industria anno 2008 vs. 2014 INDUSTRIALE 2008 INDUSTRIALE 2014 8 In Italia siamo avvantaggiati nella promozione della piccola cogenerazione come da direttiva europea 27/2012 (recepita da DL 102/2014) 6 4 2 0 Fonte: Eurostat Quelle: Eurostat © Viessmann Werke €cent 10 In Italia le industrie e gli impianti di teleriscaldamento hanno spark spread più elevato rispetto agli altri paesi Rimini, 8 Luglio 2015 Collegio dei Periti Industriali di Rimini Cogenerazione: © Viessmann Werke Normativa e certificati bianchi Cogenerazione © Viessmann Werke Efficienza di impianti di cogenerazione: 1° principio Centrale elettrica Viessmann Vitotwin 300-W 15% elettr. 4% perdite 62% perdite 38% elettr. in forma di calore efficienza complessiva: 38% 81% calore efficienza complessiva: 96% © Viessmann Werke potenzialità: 0,99 kWel 26 kWterm Cogenerazione ad alto rendimento: la cogenerazione con caratteristiche conformi ai criteri indicati DM 4 agosto 2011 Un sistema di cogenerazione viene definito in assetto cogenerativo ad alto rendimento quando: MICROCOGENERAZIONE E PICCOLA COGENERAZIONE (< 1000 kWel) PES > 0 GRANDE COGENERAZIONE (>o uguale 1000 kWel) PES > 10 % E, HCHP, sono le energie elettrica (al lordo degli usi di centrale) e termica utile (no energia da caldaie ausiliarie) prodotte nel periodo di riferimento F è l’energia immessa con il combustibile nel periodo di riferimento © Viessmann Werke Rendimento globale di un unità di cogenerazione © Viessmann Werke DM 4 Agosto 2011 DM 4 Agosto 2011: PES PES – Primary energy saving Risparmio di energia primaria Centrale elettrica (energia elettrica) calore e corrente rend. 15% energia primaria 96% 4% energia primaria caldaia a condensazio ne (calore) rend. 98% rend. 81% energia primaria © Viessmann Werke rend. 38% © Viessmann Werke DM 4 Agosto 2011: PES – Rendimenti di baseline termici © Viessmann Werke DM 4 Agosto 2011: PES – Rendimenti di baseline elettrici Il 19 Dicembre 2011 - (2011/877/UE) – Vengono confermati tali rendimenti fino al 2015. DM 4 Agosto 2011: PES Calcolo del rendimento di baseline elettrico Vitotwin 300- W – Installato in Emilia Romagna con 90% autoconsumo elettrico Emilia Romagna naturale) Ref Eη = (52,5 + 0,369) ∗(0,925∗0,1 + 0,860∗0,9) = 45,81 % Immissione in rete (bassa tensione) Autoconsumo (bassa tensione) © Viessmann Werke Valore tabellato (gas DM 4 Agosto 2011: Vitotwin 300- W: PES 90% AUTOCONSUMO VITOTWIN 300-W Potenza elettrica [kW] 0,99 Potenza termica [kW] 5,7 Potenza in ingresso [kW] 6,26 Regione Emilia Romagna ηel ηth ηtot 106,9% Ref elettrico Ref termico 45,81% 90,0% 91,1% 26,3% © Viessmann Werke PES 15,8% Il dispositivo Vitotwin 300-W è in assetto cogenerativo ad alto rendimento 35 IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA L’Autorità per l’energia elettrica ed il gas (AEEG) è storicamente stato l’ente preposto alla implementazione dell’intero sistema. Da Gennaio 2013 iniziata la transizione © Viessmann Werke Il miglioramento dell’efficienza energetica viene certificato tramite l’emanazione da parte del GME (gestore dei mercati energetici) di Titoli di Efficienza Energetica (TEE), detti anche “certificati bianchi”. http://www.mercatoelettrico.org/It/Default.aspx IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA © Viessmann Werke L’AEEG espleta l’istruttoria della pratica, avvalendosi anche della collaborazione di un ente esterno, individuato come “soggetto responsabile delle attività di verifica e di certificazione dei risparmi”. In considerazione del ruolo e delle attività svolte sui temi del risparmio energetico, l’AEEG, con delibera 04/06, ha deciso di avvalersi dell’ENEA per lo svolgimento di una serie di attività; in particolare per: - la verifica e controllo degli interventi di risparmio energetico - l’approvazione di proposte di progetto e di programma di misura - l’elaborazione di schede tecniche per la valutazione standardizzata ed analitica degli interventi di risparmio energetico -l’aggiornamento delle schede tecniche esistenti. - Ad oggi Novembre 2014, è in atto una transizione delle istruttorie tecniche inerenti le rendicontazione a consuntivo verso RSE. © Viessmann Werke © Viessmann Werke © Viessmann Werke TEE di Tipo 1 – Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di energia elettrica. TEE di Tipo 2 – Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di gas naturale. TEE di Tipo 4 – Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di altri combustibili fossili utilizzati per l’autotrazione. (al momento equiparati al Tipo 2) © Viessmann Werke TEE di Tipo 3 – Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di altri combustibili fossili non utilizzati per l’autotrazione. IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA In generale ogni TEE corrisponde ad 1 tep di energia risparmiata a seguito di interventi di efficientamento realizzati dai soggetti obbligati o da soggetti volontari che possono partecipare al meccanismo. = 1 TEE © Viessmann Werke 1 TEP DM 5 Settembre 2011 – Certificati bianchi Combustubile che sarebbe consumato centrale termica con rendimento pari a quello di baseline per produrre l‘energia termica dell‘impianto di cogenerazione Consumo combustibile dell‘impianto di cogenerazione © Viessmann Werke Combustubile che sarebbe consumato da una centrale elettrica con rendimento pari a quello di baseline per produrre l‘energia elettrica dell‘impianto di cogenerazione © Viessmann Werke DM 5 Settembre 2011 – Certificati bianchi DM 5 Settembre 2011 – Certificati bianchi Il periodo di diritto all’emissione dei certificati bianchi, di tipo II CAR, è di: • 10 anni per le unità nuove entrate in esercizio dopo il 7 marzo 2007 © Viessmann Werke • 15 anni per le unità nuove entrate in esercizio dopo il 7 marzo 2007 allacciate ad impianti di teleriscaldamento ove l’intervento abbia comportato la realizzazione della rete Rimini, 8 Luglio 2015 Collegio dei Periti Industriali di Rimini © Viessmann Werke Microcogenerazione: soluzioni innovative VITOTWIN Cogenerazione con motore Stirling Calore ed energia elettrica 0,99 kWel 5,3 + 20 kWt © Viessmann Werke 5,3 + 20 kWt Motore Stirling Sezione costruttiva 1 Testata di riscaldamento 2 Alettatura 3 Rigeneratore 4 “Displacer” 5 Passaggio acqua di raffreddamento 6 Pistone di lavoro 7 Magnete 8 Avvolgimento © Viessmann Werke Motore Stirling VITOTWIN 300W Principio di funzionamento del motore Stirling zona calda displacer zona fredda generatore di corrente molla elicoidale © Viessmann Werke pistone di lavoro Celle a combustibile: processo semplice ed elevati rendimenti elettrici Energia elettrica Energia meccanica Combustione Generatore © Viessmann Werke Energia chimica Motore Stirling e celle a combustibile Vitotwin 300-W Stirling Vitovalor 300-P PEM Hexis SOFC Potenzialità elettrica 1,0 kW 0,75 kW 1,0 kW Potenzialità termica 5,3 kW 1,0 kW 1,8 kW Rendimento elettrico 15 % 37 % > 33% 107 % (Hi) 90 % (Hi) 95 % (Hi) 25.000 h 60.000 h 40.000 h Rendimento totale Parte cogeneratore Durata parte cogeneratore © Viessmann Werke Dati tecnici Vitovalor 300-P Caldaia a celle combustibili PEM Potenzialità: 0,75 kWel, 1,0 kWth Cooperazione con panasonic Prodotto in serie, in Giappone installati oltre 20.000 dispositivi Cogenerazione per nuove costruzioni e ristrutturazioni Caldaia a condensazione integrata nel sistema con bolllitore acqua potabile e accumulo Rendimento elettrico : 37 % Durata: 60.000 h, 20 Anni Fornibile a partire da Aprile 2014 in Germania © Viessmann Werke Intervallo di manutenzione di 2 anni Sistema di riscaldamento con celle a combustibile Tecnologia SOFC In collaborazione con Hexis, leader mondiale nell‘ambito delle celle a combustibile ad alte temperature Adatto alle alte temperature di ritorno e per questo ideale per la riqualificazione Caldaia a condensazione per coprire picchi di carico Emissioni acustiche < 30 dB(A) Introduzione su tutti i mercati nel 2016 © Viessmann Werke Rendimento elettrico: 35 % Nuove tecnologie negli impianti di riscaldamento Le celle a combustibile idonee anche negli edifici nuovi Nuovo Esistente 500 m3 metano/ a 4.000 m3 metano/ a 4.000 kWh elettricità/ a 4.000 kWh elettricità/ a Fabbisogno di energia termica Cella a combustibile Motore stirling © Viessmann Werke Fabbisogno di energia elettrica Rimini, 7 Luglio 2015 Collegio dei Periti Industriali di Rimini © Viessmann Werke Cenni ai criteri di dimensionamento Curva cumulata dei carichi: valido strumento di dimensionamento? Potente strumento per il dimensionamento di cogeneratori e sistemi di generazione di base Ottenibile dalle letture al quarto d‘ora/orarie © Viessmann Werke Ottenibile sia per energia elettrica che per energia termica Curva cumulata dei carichi: valido strumento di dimensionamento? Cogeneratore dimensionato sulla base dei consumi Più ci si abbassa di potenza più sarà alta la probabilità che le ore con carico superiore alla potenza stessa saranno consecutive le une alle altre © Viessmann Werke Cogeneratore Curva cumulata dei carichi: valido strumento di dimensionamento? Sarebbe molto semplice andare a dimensionare il fotovoltaico sulle richieste di picco I picchi di carico non coincidono con i picchi di produzione PV2 PV4 PV3 Cogeneratore 2 Cogeneratore 1 Questo approccio NON è applicabile alla realtà: è necessario uno studio dei profili di carico giornalieri, settimanali, mensili Importanza dei sistemi di accumulo La curva cumulata dei carichi: valido strumento di dimensionamento solo se abbinata ad una attenta analisi dei profili di carico © Viessmann Werke PV1 Autoconsumo ed autarchia energetica Residenziale: producibilità elettrica impianto fotovoltaico da 2,1 kW Forte stagionalità Energia elettrica Non programmabilità 700 Tecnologie mature 600 Bassi costi 400 300 200 100 0 Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Fotovoltaico [kWh] 350 400 360 200 180 80 130 Ge n 90 Feb Mar Apr 150 300 280 Ma g 300 © Viessmann Werke KWH ELETTRICI 500 Autoconsumo ed autarchia energetica Residenziale: producibilità elettrica microcogeneratore da 1 kW Produzione combinata Programmabilità Energia elettrica Tecnologie in fase di sviluppo di mercato 700 600 Microcogenerazione domestica: ad oggi necessita ancora di elevati costi di inevestimento 400 Enorme potenziale di sviluppo nel medio/lungo termine 300 200 100 0 Giu Microcog [kWh] 98 Lug 46 Ago 76 Set 181 Ott 282 Nov 469 Dic 532 Gen 510 Feb 436 Mar 369 Apr 244 Mag 204 © Viessmann Werke KWH ELETTRICI 500 Autoconsumo ed autarchia energetica Residenziale: producibilità elettrica fotovoltaico + microcogeneratore Energia elettrica 700 600 400 300 200 100 0 Giu 98 350 Microcog [kWh] Fotovoltaico [kWh] totale energia prodotta 448 [kWh] Lug 46 400 Ago 76 360 Set 181 200 Ott 282 180 Nov 469 80 Dic 532 130 Gen 510 90 Feb 436 150 Mar 369 300 Apr 244 280 Mag 204 300 446 436 381 462 549 662 600 586 669 524 504 © Viessmann Werke KWH ELETTRICI 500 Autoconsumo ed autarchia energetica Residenziale: producibilità elettrica fotovoltaico + microcogeneratore 800 800 700 700 600 600 500 500 400 400 300 300 200 200 100 100 0 Fabbisogno domestico [kWh] Giu 210 Lug 220 Ago 210 Set 170 Ott 264 Nov 360 Dic 520 Gen 450 Feb 460 Mar 470 Apr 340 Mag 304 Totale fabbisogni [kWh] 410 420 410 370 464 560 720 650 660 670 540 504 totale energia prodotta [kWh] 448 446 436 381 462 549 662 600 586 669 524 504 0 © Viessmann Werke KWH ELETTRICI Energia elettrica Dimensionamento in relazione ai fabbisogni © Viessmann Werke La curva di durata © Viessmann Werke Grazie Marco Rossi [email protected]
