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
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Napoli
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VIESSMANN ITALIA – L’ACCADEMIA
UN PROGRAMMA COMPLETO
Grandi impianti
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Residenziale
1,5 kW – 116.000 kW
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UN PROGRAMMA COMPLETO
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UN PROGRAMMA COMPLETO
Definizioni
Cogenerazione
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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]
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Delibera 19 marzo 2002 n. 42/2002 AEEG
Definizioni
Generazione centralizzata
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Gestione tradizionale della rete elettrica, con poche grandi centrali
collegate alla rete di distribuzione ad altissima tensione
Definizioni
Generazione distribuita
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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)
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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
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microcogenerazione
piccola cogenerazione
media cogenerazione
grande cogenerazione
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Flussi energetici
Flussi energetici
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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
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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
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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
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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
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10
P&I – Schema funzionale
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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
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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
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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
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€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:
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Normativa e certificati bianchi
Cogenerazione
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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%
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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
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Rendimento globale di un unità di cogenerazione
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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
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rend. 38%
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DM 4 Agosto 2011: PES – Rendimenti di baseline termici
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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)
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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%
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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
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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
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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.
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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)
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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
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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
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Combustubile che sarebbe consumato
da una centrale elettrica con
rendimento pari a quello di baseline
per produrre l‘energia elettrica
dell‘impianto di cogenerazione
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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
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• 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
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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
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Motore Stirling
VITOTWIN 300W
Principio di funzionamento del motore Stirling
zona calda
displacer
zona fredda
generatore
di corrente
molla
elicoidale
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pistone di
lavoro
Celle a combustibile: processo semplice ed elevati
rendimenti elettrici
Energia elettrica
Energia meccanica
Combustione
Generatore
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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
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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
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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
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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
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Fabbisogno di energia elettrica
Rimini, 7 Luglio 2015
Collegio dei Periti Industriali di Rimini
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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
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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
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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
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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]
