COMPLESSO SCOLASTICO VALUSSI, UDINE

COMPLESSO SCOLASTICO VALUSSI, UDINE
ANALISI DELLE CRITICITA’ DI INVOLUCRO E IMPIANTO
1
PROJECT WORK 1
REPORT RACCOLTA DATI
Dati generali:
Ubicazione dell’edificio: via Francesco Petrarca n°19, Udine
Anno di costruzione: 1960 scuole elementari, 1972 scuole medie
Destinazione d’uso: edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili; edifici
adibiti ad attività sportive, palestre e assimilabili
Tipologia edilizia: E.7, E.6 (2)
Involucro edilizio:
Volume lordo riscaldato V [m3]: 27300 m3
Superficie utile: 5842 m2
Eventuali interventi di manutenzione straordinaria o ristrutturazione: costruzione scale di
emergenza (1990)
Anno di installazione del generatore di calore: 2007
Impianto di riscaldamento:
Tipo di impianto: centrale termica composta da due caldaie
Tipo di terminali di erogazione del calore: radiatori su parete non isolata nelle medie e nelle
elementari, aerotermi nelle palestre e nell’auditorium
Tipo di distribuzione: impianto centralizzato con montanti di distribuzione
Tipo di regolazione: climatica + ambiente con regolatore nelle elementari e solo climatica
(compensazione con sonda esterna) negli altri edifici
Tipo di generatore: due caldaie nuove di cui la principale a condensazione, impianto misto
riscaldamento/acqua calda sanitaria
Combustibile utilizzato: gas metano
Potenza nominale al focolare del generatore di calore [kW]: 900 kW
Eventuali interventi di manutenzione straordinaria o ristrutturazione: 2007 nuova centrale
termica, 2008 tubazioni del riscaldamento
Dati climatici:
Zona climatica: E
Gradi giorno: 2323
Tecnologie di utilizzo delle fonti rinnovabili:
Tipologia di sistemi per l’utilizzazione delle fonti rinnovabili: solare termico, impianto con
tubi sottovuoto (10 m2), copertura 25% fabbisogno per acqua calda sanitaria
2
Si riportano alcuni particolari del complesso (scuole medie, elementari e palestre):
Uso e comportamento utenza: non si hanno a disposizione indicazioni circa l’effettivo uso
della struttura da parte del personale e degli studenti; si è perciò assunto un uso anche
pomeridiano delle strutture delle medie ed elementari e l’affitto delle palestre a società
sportive esterne.
DIAGNOSI stato di:
Involucro
Come è possibile evincere dalle termografie rilevate, tutte le strutture murarie sono prive
di materiale isolante e quindi altamente disperdenti; se ne riportano due esempi, il primo
relativo al porticato delle scuole medie ed il secondo alla facciata di queste ultime: in
corrispondenza dei colori più chiari quali il giallo vi è un’elevata temperatura e quindi
maggiori dispersioni termiche verso l’esterno che provocano di conseguenza un
consistente consumo di energia primaria per mantenere la temperatura richiesta nel locale
(20°C); è inoltre presente un’estesissima superficie vetrata (soprattutto nelle scuole medie)
anch’essa a bassa efficienza energetica e foriera di elevate dispersioni.
3
Impianto
L’impianto attualmente in uso è assai efficiente in quanto dotato di caldaia a
condensazione di recente installazione e di pannelli solari termici con accumulo per la
produzione di acqua calda sanitaria per la palestra. La regolazione presenta invece alcune
criticità: essa è ottimale solamente nella scuola elementare e nell’auditorium dove è del
tipo climatica + ambiente, ovvero è capace di adattare l’erogazione della potenza termica
alle condizioni di ogni singolo ambiente, tenendo conto quindi della temperatura esterna e
degli apporti solari gratuiti (grazie all’utilizzo di valvole termostatiche); nelle scuole medie
invece queste ultime non sono presenti, causando uno sfruttamento non corretto degli
apporti solari gratuiti che sarebbero elevati soprattutto nelle stagioni intermedie viste le
estese superfici vetrate.
Comportamenti
Non si hanno ulteriori notizie sulla gestione dell’impianto termico.
4
POSSIBILI INTERVENTI
Dopo aver riscontrato le criticità che questo complesso presenta si potrà agire su di esso per
migliorarne le prestazioni energetiche con interventi sull’involucro e sull’impianto:
1. ISOLAMENTO CON CAPPOTTO ESTERNO: si tratta in questo caso di agire sull’involucro
edilizio applicando uno strato di isolante (dagli 8 ai 14 cm di spessore) alle pareti opache ed
ai solai verso i sottotetti non riscaldati delle scuole medie e delle elementari; questo tipo di
intervento avrà costi particolarmente elevati perché necessiterà della fornitura e posa di
un ponteggio lungo l’intera superficie che si vuole coibentare. Risulterà per questo motivo
conveniente per lo più in corrispondenza di pianificazioni di restauro delle facciate.
Indicativamente i tempi di ritorno di un intervento di questo tipo sono fra gli 8 ed i 15 anni.
2. SOSTITUZIONE SUPERFICI VETRATE: è possibile migliorare le caratteristiche termiche delle
superfici trasparenti attualmente in uso (a vetro singolo) attraverso la posa in opera di
nuove finestre a triplo vetro basso emissive con Argon nelle intercapedini. Anche questo
intervento risulterà particolarmente oneroso viste le estese superfici che andrebbero
sostituite, ma molto efficace dal punto di vista del risparmio energetico. I tempi di ritorno
si collocano fra i 12 ed i 15 anni.
3. INSTALLAZIONE VALVOLE TERMOSTATICHE: negli ambienti ove non presenti, ovvero nelle
scuole medie; questo intervento presenta costi molto bassi ed un ritorno dell’investimento
già nel primo anno di applicazione, consentendo di sfruttare al meglio l’energia fornita
gratuitamente dal sole soprattutto nelle stagioni intermedie.
4. APPLICAZIONE LAMINE ISOLANTI-TERMORIFLETTENTI: in caso non fosse possibile isolare
l’involucro edilizio si possono comunque migliorare le prestazioni del sistema di emissione
applicando sulla parete esterna sulla quale è installato il radiatore una lamina isolante
termo riflettente in modo da ridurre notevolmente le dispersioni causate dalle elevate
temperature del radiatore su una parete ad elevata trasmittanza. Anche questo tipo di
intervento presenta costi contenuti.
5. INSTALLAZIONE PANNELLI FOTOVOLTAICI: in questo modo si potrebbe fornire l’energia
elettrica richiesta dalla scuola usufruendo del meccanismo dello scambio sul posto e degli
incentivi derivanti dal conto energia. L’investimento iniziale potrebbe rientrare in circa 8
anni.
6. SOSTITUZIONE AEROTERMI PALESTRE: per un maggiore comfort in questi ambienti sarebbe
consigliabile sostituire l’attuale impianto di emissione con pannelli radianti a pavimento.
Si riporta di seguito la certificazione energetica e la relativa relazione.
5
Dati edificio
Anno di costruzione/ristrutturazione 1972
Zone riscaldate
Ala nord+ala sud+scala+atrio
auditorium
scuola elementare
palestra
Zone non riscaldate
Sottotetto scuola media
sottotetto scuola elementare
Ubicazione
Provincia
UDINE
Comune
Udine
Gradi giorno
2323
Zona climatica
E
Altezza sul livello del mare 113 m
Latitudine
46°3'
Temperatura di progetto -5,0°C
Zona riscaldata 1: ALA NORD+ALA SUD+SCALA+ATRIO
Categoria edificio
E.7 Edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili
Volume lordo riscaldato
10680,0 m³
Volume netto riscaldato
7476,0 m³
Superficie lorda riscaldata
3560,0 m²
Superficie netta riscaldata
3181,3 m²
Numero di piani
3
6
Altezza media interna dei piani 2,35 m
Capacità termica
237717 kJ/mK
Ventilazione
Naturale
Ricambi d'aria
2,76 vol/h
HV
6802,83 W/K
Componenti opache
Trasmittanza Superficie
[W/m²K]
[m²]
Struttura
Verso l'esterno
muro esterno scuola media
1,95
546,6
muro esterno scuola media
1,95
513,6
Solaio su portico scuola media
1,06
920
muro esterno scuola media
1,95
120
muro esterno scuola media
1,95
120
Solaio di copertura medie ed elementari 1,73
970
Verso Sottotetto scuola media
Verso il terreno
Solaio su terreno medie e elementari
3,23
350
Serramenti
Serramento
Trasmittanza Superficie Coefficiente di
[W/m²K]
[m²]
trasmissione
finestre
5,96
386,4
0,765
finestre
5,96
386,4
0,765
7
vetri scala
5,96
60
0,765
atrio
5,96
48
0,765
atrio NE
5,96
75
0,765
Zona riscaldata 2: AUDITORIUM
Categoria edificio
E.7 Edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili
Volume lordo riscaldato
2400,0 m³
Volume netto riscaldato
1680,0 m³
Superficie lorda riscaldata
400,0 m²
Superficie netta riscaldata
357,4 m²
Numero di piani
1
Altezza media interna dei piani 4,70 m
Capacità termica
71108 kJ/mK
Ventilazione
Meccanica a portata fissa
Portata d'aria di progetto
4246,46 m³/h
HV
1401,33 W/K
Componenti opache
Struttura
Trasmittanza Superficie
[W/m²K]
[m²]
Verso l'esterno
parete esterna auditorium
3,28
120
parete esterna auditorium
3,28
120
parete esterna auditorium
3,28
60
8
parete esterna auditorium
3,28
60
Solaio di copertura palestre e auditorium 1,90
400
Solaio su portico scuola media
200
1,06
Serramenti
Serramento
Trasmittanza Superficie Coefficiente di
[W/m²K]
[m²]
trasmissione
Zona riscaldata 3: SCUOLA ELEMENTARE
Categoria edificio
E.7 Edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili
Volume lordo riscaldato
5520,0 m³
Volume netto riscaldato
3312,0 m³
Superficie netta riscaldata
1526,2 m²
Numero di piani
2
Altezza media interna dei piani 2,17 m
Capacità termica
186720 kJ/mK
Ventilazione
Naturale
Ricambi d'aria
2,99 vol/h
HV
3263,63 W/K
Componenti opache
Struttura
Trasmittanza Superficie
[W/m²K]
[m²]
Verso l'esterno
parete esterna elementari
1,23
270
9
parete esterna elementari
1,23
262,5
parete esterna elementari
1,23
156
parete esterna elementari
1,23
296,4
Verso sottotetto scuola elementare
Solaio di copertura medie ed elementari 1,73
920
Verso il terreno
Solaio su terreno medie e elementari
3,23
920
Serramenti
Serramento
Trasmittanza Superficie Coefficiente di
[W/m²K]
[m²]
trasmissione
finestre NE 4,98
72
0,765
finestre SE 4,98
67,5
0,765
finestre SO 4,98
45,6
0,765
finestre NO 4,98
54
0,765
Zona riscaldata 4: PALESTRA
Categoria edificio
E.6 (2) Palestre e assimilabili
Volume lordo riscaldato
8700,0 m³
Volume netto riscaldato
6090,0 m³
Superficie lorda riscaldata
870,0 m²
Superficie netta riscaldata
777,4 m²
Numero di piani
1
Altezza media interna dei piani 7,83 m
Capacità termica
202119 kJ/mK
10
Ventilazione
Naturale
Ricambi d'aria
1,84 vol/h
HV
3694,42 W/K
Componenti opache
Trasmittanza Superficie
[W/m²K]
[m²]
Struttura
Verso l'esterno
parete esterna palestre
1,99
360
parete esterna palestre
1,99
290
parete esterna palestre
1,99
290
parete esterna palestre
1,99
360
Solaio di copertura palestre e auditorium 1,90
870
Verso il terreno
pavimento palestre
2,81
870
Serramenti
Serramento
Trasmittanza Superficie Coefficiente di
[W/m²K]
[m²]
trasmissione
finestre NE senza aggetti 5,96
120
0,765
finestre NE con aggetto
5,96
120
0,765
finestre SO senza aggetto 5,96
120
0,765
finestre SO con aggetto
120
0,765
5,96
Impianto per la produzione di acqua calda sanitaria
11
Sistema di distribuzione
Tipo di impianto Sistema con ricircolo.
Temperatura media dell'acqua nel circuito primario: 60°C
Sistema di generazione
Impianto misto riscaldamento/acqua calda sanitaria
Impianto di riscaldamento
Sistema di emissione
Ala nord+ala
sud+scala+atrio
scuola
elementare
palestra
Terminali di
emissione
Radiatori su parete non Aerotermi ad
isolata
acqua
Radiatori su
parete non
isolata
Aerotermi ad acqua
Rendimento
0,88
0,92
0,88
Sistema di
regolazione
Ala nord+ala
sud+scala+atrio
auditorium
Tipo di
regolazione
Solo climatica
(compensazione con
sonda esterna)
Rendimento
gennaio
0,94
febbraio
0,93
febbraio 0,94
marzo
0,89
marzo
0,90
aprile
0,82
aprile
0,77
ottobre
0,82
ottobre
0,80
auditorium
Climatico +
ambiente con
regolatore
P banda prop.
0,5°C
0,99
scuola
elementare
Climatico +
ambiente con
regolatore
P banda prop.
0,5°C
0,99
0,92
palestra
Solo climatica
(compensazione con
sonda esterna)
gennaio
0,96
novembre 0,91
novembre 0,93
dicembre 0,94
dicembre 0,95
Sistema di distribuzione
Tipo di impianto Centralizzato con montanti di distribuzione
Temperatura di
70/55°C
mandata e ritorno
12
di progetto
0,94
Rendimento
Sistema di generazione
Tipo di generatore a gas a condensazione **** (4 stelle)
Potenza nominale 600 kW
0,99
Rendimento
RISULTATI
Ala nord+ala sud+scala+atrio
Qtr[MJ]
Qve[MJ]
Dispersioni per Dispersioni per
trasmissione
ventilazione
Qint[MJ]
Apporti
interni
Qsol[MJ]
Apporti
solari
u
Fattore di
utilizzazione
Qnd[MJ]
Fabbisogno
energetico
dell'edificio
gennaio
503663
300641
34083
49077
0,95
725552
febbraio
415482
246861
30785
55579
0,93
581936
marzo
355203
207716
34083
79265
0,89
462141
aprile
105671
59070
16492
47475
0,79
114401
maggio
0
0
0
0
0,00
0
giugno
0
0
0
0
0,00
0
luglio
85505
41261
28586
105411
0,84
27872
agosto
55623
27272
17591
57814
0,77
11182
0
0
0
0
0,00
0
ottobre
105394
57954
18691
42842
0,79
114561
novembre
340928
199252
32983
51406
0,92
462905
dicembre
465820
276954
34083
46214
0,94
666956
settembre
auditorium
13
Qtr[MJ]
Qve[MJ]
Dispersioni per Dispersioni per
trasmissione
ventilazione
Qint[MJ]
Apporti
interni
Qsol[MJ]
Apporti
solari
u
Fattore di
utilizzazione
Qnd[MJ]
Fabbisogno
energetico
dell'edificio
gennaio
100794
61930
3830
5273
0,98
153787
febbraio
83232
50852
3459
6549
0,97
124341
marzo
71403
42788
3830
9821
0,95
101199
aprile
21444
12168
1853
6028
0,89
26585
maggio
0
0
0
0
0,00
0
giugno
0
0
0
0
0,00
0
luglio
0
0
0
0
0,00
0
agosto
0
0
0
0
0,00
0
settembre
0
0
0
0
0,00
0
ottobre
21459
11938
2100
5241
0,90
26794
novembre
68542
41044
3706
5549
0,97
100618
dicembre
93302
57051
3830
5009
0,98
141685
scuola elementare
Qtr[MJ]
Qve[MJ]
Dispersioni per Dispersioni per
trasmissione
ventilazione
Qint[MJ]
Apporti
interni
Qsol[MJ]
Apporti
solari
u
Fattore di
utilizzazione
Qnd[MJ]
Fabbisogno
energetico
dell'edificio
gennaio
175477
144231
16351
21468
0,96
283295
febbraio
144516
118430
14769
26724
0,95
223725
marzo
122855
99651
16351
40209
0,90
171646
aprile
35980
28339
7912
24760
0,78
38863
0
0
0
0
0,00
0
maggio
14
giugno
8998
6908
2637
9951
0,75
696
luglio
33087
23601
16351
67366
0,97
28567
agosto
28347
20443
13186
49384
0,95
16309
0
0
0
0
0,00
0
35685
27803
8967
21393
0,79
39428
novembre
117893
95590
15824
22611
0,93
177551
dicembre
162064
132868
16351
20380
0,96
259664
settembre
ottobre
palestra
Qtr[MJ]
Qve[MJ]
Dispersioni per Dispersioni per
trasmissione
ventilazione
Qint[MJ]
Apporti
interni
Qsol[MJ]
Apporti
solari
u
Fattore di
utilizzazione
Qnd[MJ]
Fabbisogno
energetico
dell'edificio
gennaio
306455
143479
10412
23454
0,97
417062
febbraio
249646
116188
9404
29815
0,95
328401
marzo
204247
93014
10412
46446
0,91
245567
aprile
53287
22503
5038
34076
0,75
46627
maggio
0
0
0
0
0,00
0
giugno
40658
15736
5710
45202
0,26
36474
luglio
30051
6927
10412
90606
0,41
85682
agosto
34059
8906
10412
84622
0,38
78565
0
0
0
0
0,00
0
50462
20620
5710
23904
0,79
47635
novembre
195719
89056
10076
24865
0,95
251711
dicembre
280402
130616
10412
22375
0,97
379266
settembre
ottobre
15
Impianto per la produzione di acqua calda sanitaria
Qh,W[kWh]
Fabbisogno
energetico per
ACS
Ql,er,W[kWh]
Perdite di
erogazione
Ql,d,W[kWh]
Perdite di
distribuzione
Ql,s,W[kWh]
Perdite di
accumulo
Qp,W[kWh]
Fabbisogno di
energia primaria
per ACS
gennaio
1441
76
1718
78
3373
febbraio
1301
68
1552
71
3048
marzo
1441
76
1718
78
3380
aprile
1394
73
1663
76
3288
maggio
1441
76
1718
78
3388
giugno
1394
73
1663
76
3279
luglio
1441
76
1718
78
3388
agosto
1441
76
1718
78
3388
settembre
1394
73
1663
76
3279
ottobre
1441
76
1718
78
3403
novembre
1394
73
1663
76
3270
dicembre
1441
76
1718
78
3374
16
Impianto di riscaldamento
Qh[kWh]
Fabbisogno
energetico utile
per
riscaldamento
Qhr[kWh]
Fabbisogno
energetico utile
effettivo
Qgn,out[kWh]
Fabbisogno in
uscita dal
generatore
QH,aux[kWh]
Qp,H[kWh]
Fabbisogno di
Fabbisogno di
energia elettrica energia primaria
per
degli ausiliaria
riscaldamento
gennaio
438804
511270
548867
1733
558639
febbraio
349557
412120
442683
1484
450773
marzo
272376
330765
356020
1436
363119
aprile
62910
81847
90323
569
92623
maggio
0
0
3314
17
3388
giugno
0
0
3207
16
3279
luglio
0
0
3314
17
3388
agosto
0
0
3314
17
3388
settembre
0
0
3207
16
3279
63450
81567
90088
626
92524
novembre
275773
327855
352826
1403
359811
dicembre
402103
469367
504099
1664
513250
ottobre
17
CERTIFICAZIONE ENERGETICA EDIFICI SCOLASTICI
CERTIFICAZIONE PALESTRE
18
PROJECT WORK 2: Impianto termico, sistema di cogenerazione a gas per la
centrale termica dell’intero complesso
La situazione attuale prevede la presenza in centrale termica di una caldaia a condensazione da
600 kW di recente installazione, integrata con un’ulteriore caldaia per far fronte ai carichi di picco.
In questo studio verranno prese in considerazione due ipotesi: la prima prevederà l’integrazione di
un cogeneratore di piccola taglia con l’impianto esistente; la seconda consisterà nel progettare
una nuova centrale termica partendo dall’ipotesi di usare un cogeneratore.
Per sua natura generalmente il cogeneratore è conveniente solo per impieghi superiori a 4000 ore
di funzionamento; per questo motivo lo studio dovrà essere condotto a partire dai carichi termici
di base, ovvero quelli presenti per l’intero periodo di riscaldamento. Nel caso in questione 4000
ore di funzionamento sono un’ipotesi fondata considerando un’attività sulle 24 ore per 167 giorni
l’anno (alla durata complessiva del periodo di riscaldamento, 183 giorni, si sono sottratti 16 giorni
di vacanze scolastiche).
Effettuando il calcolo della potenza necessaria durante il periodo di riscaldamento mediante il
metodo della Firma energetica secondo UNI EN 15603 si ottiene la seguente curva:
1200.0
FIRMA ENERGETICA
1000.0
800.0
600.0
400.0
POTENZA
RICHIESTA[kW]
200.0
0.0
temperatura esterna °C
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Dalla quale si può dedurre che il carico base per l’intero periodo di riscaldamento sarà di circa 200
kW termici; un cogeneratore di questa potenza fornirebbe però allo stesso tempo circa 100 kW
elettrici che sull’intero periodo si tradurrebbero in un’energia elettrica prodotta pari a 400000kWh
el. Dai dati rilevati sul complesso scolastico emerge un consumo annuo pari a 90553 kWh el,
ovvero solo un 22% di quella così autoprodotta: questo significa che avvalendoci del meccanismo
dello scambio sul posto dovremmo vendere il restante 78% sul mercato con ricavi molto bassi dal
momento che l’energia verrebbe prodotta anche in fasce assai poco redditizie.
19
Questa riflessione porta ad avvalorare l’ipotesi di progettare il cogeneratore non sul fabbisogno
termico di base, bensì su quello elettrico. Per quanto riguarda la richiesta per ACS, quest’ultima è
considerata nulla per le scuole (da norma 11300-1) ed è lecito assumere che quella della palestra
sia completamente coperta dai pannelli solari con relativo accumulo in essa installati.
Si avanzeranno quindi due casi di possibile integrazione del cogeneratore con l’impianto esistente:
1. impiego di un microcogeneratore in grado di coprire il 20% del fabbisogno annuo di energia
elettrica della scuola;
2. impiego di un microcogeneratore in grado di coprire il 100% del fabbisogno annuo di
energia elettrica della scuola.
I dati relativi alle tecnologie scelte sono sintetizzati nella seguente tabella:
TECNOLOGIA IMPIEGATA
POTENZA ELETTRICA [kW]
POTENZA TERMICA [kW]
RENDIMENTO ELETTRICO
RENDIMENTO COMPLESSIVO
COSTO *€/kWel+
COSTO TOTALE *€+ (investimento iniziale)
CONSUMO GAS [kW]
CONSUMO GAS [Nm3/h]
IPOTESI 1 ESISTENTE
IPOTESI 2 NUOVO
MOTORE ENDOTERMICO
MOTORE
MCHP
ENDOTERMICO
AISIN (TOYOTA group) YANMAR CP25VB2
4.6
11.7
0.255
0.84
5500
25300
18.9
1.89
25
38.4
0.335
0.85
3500
87500
74.6
7.46
Partendo dai dati forniti dal cliente sui consumi di energia primaria, si può, tralasciando i
rendimenti dei sistemi di emissione, regolazione e distribuzione in quanto comuni alle situazioni
ante e post interventi, ipotizzare il seguente fabbisogno effettivo del complesso scolastico:
EP riscaldamento e ACS
rendimento medio stagionale (caldaia
a condensazione)
fabbisogno di energia effettivo
attuale consumo gas
1676000 kWh
0.99
1659240 kWh
174583.3 m3
20
Tale consumo, unitamente a quello elettrico verrà soddisfatto mediante la seguente
combinazione:
tecnologia impiegata
intervento 1
intervento 2
P termica kW
P elettrica kW
rendimento complessivo
PCI kWh/m3
consumo effettivo kWh/m3
ore di funzionamento
energia termica fornita kWh
consumo gas in kW
m3 consumati da cogeneratore
energia termica totale richiesta kWh
energia fornita da caldaia kWh
m3 consumati da caldaia
11.7
4.6
0.84
9.6
8.064
4000
46800
18.9
9375.0
1659240
1612440
169659.1
38.4
25
0.85
9.6
8.16
3622
139084.8
74.6
33112.9
1659240
1520155.2
159949.0
m3 consumati complessivamente
acquistati
consumo effettivo m3/kWh
179034.1
0.12
193061.9
0.12
accisa da produzione per
autoconsumo (a 0.0004493) su m3
accisa da usi civili (a 0.2) su m3
quota variabile su (a 0.468)
BOLLETTA GAS senz' IVA €
BOLLETTA GAS con IVA €
energia elettrica totale richiesta
energia elettrica fornita da cogen.
energia elettrica da acquistare
9375.0
169659.1
179034.1
117724.0
132890.0
90553
18400
72153
33112.9
159949.0
193061.9
122357.6
137793.9
90553
90550
3
0.179
0.179
12915.4
0.54
145805
137794
147984
147984
COSTI ANTE-COSTI POST €
2179
10190
RICAVI DA TEE (a 16€/MWh-->al 50%)
147.2
724.4
INVESTIMENTO INIZIALE €
25300
87500
276
1358.25
costo unitario (con IVA)energia
elettrica €/kWh
BOLLETTA ENERGIA ELETTRICA con
IVA €
SOMMA BOLLETTE POST
INTERVENTO €
BOLLETTE ANTE INTERVENTO €
MANUTENZIONE ANNUALE (a
0.015€/kWhelprod) €
21
Le spese sostenute per le bollette di gas metano acquistato sono state valutate secondo le
seguenti voci:
GAS METANO
QUOTA VARIABILE
componente materia prima
quota vendita al dettaglio
quota variabile di distribuzione
totale quota variabile
IMPOSTE
accisa usi civili
accisa usi civili cogenerazione a 0.25
m3/kWh destinata ad autoconsumo
PREZZO
*€/m3+
IVA
0.35
0.023
0.095
0.468
10%
10%
10%
10%
0.2
20%
0.0004493
20%
Nel caso in analisi non è possibile ottenere il passaggio a fiscalità industriale (accisa 0,018 €/m3) di
tutto il gas utilizzato dall'impianto (cogeneratore + caldaie), in quanto non è rispettata la
condizione per questo necessaria: la potenza elettrica del cogeneratore dovrebbe essere almeno il
10% della potenza termica totale (CHP + caldaie) e l'energia elettrica dovrebbe essere almeno il
10% dell'energia termica totale (CHP + caldaie).
Le spese sostenute per le bollette di energia elettrica acquistata invece sono state valutate
secondo le seguenti voci:
ENERGIA ELETTRICA
CORRISPETTIVI DI VENDITA
corrispettivi energia
perdite di rete
DISPACCIAMENTO
approvvigionamento risorse
dispacciamento
sicurezza del sistema
funzionamento terna
PREZZO
*€/kWh+
IVA
0.0935
0.0935
20%
20%
0.00267
0.000033
0.000164
20%
20%
20%
remuner.disponibilità capacità produttiva
servizio di interrompibilità carico
DISTRIBUZIONE E USO DELLE RETI
A quota variabile
UC e MCT quota variabile
trasmissione
0.00015
0.0016
20%
20%
0.01973
0.00142
0.00426
20%
20%
20%
componente distribuzione-quota energia
IMPOSTE
accisa
addizionale provinciale
0.00106
20%
0.0031
0.0114
20%
20%
22
Non è stata considerata la componente fissa della bolletta del gas in quanto presente allo stesso
modo in tutti i casi di studio. Inoltre, essendo il Friuli Venezia Giulia una regione a statuto speciale,
l’imposta addizionale regionale per usi civili per il gas metano non è presente. Nelle seguenti
valutazioni si è ipotizzato per semplicità che i consumi di energia elettrica siano effettuati tutti in
fascia F1.
STUDIO DI FATTIBILITA’: CASO ESISTENTE, IPOTESI 1
Utilizzando un cogeneratore MCHP AISIN integrato con la tecnologia esistente in centrale termica,
l’analisi dell’investimento è la seguente:
INTERVENTO 1
DATI ANTE INTERVENTO
CONSUMI E COSTI
consumo gas metano
174583 m3/anno
consumo energia elettrica
90553 kWh/anno
costi energia elettrica e gas
147984 €/anno
DATI POST INTERVENTO
CONSUMI E COSTI
consumo gas cogeneratore
consumo gas caldaia
consumo energia elettrica
costi gas
costi energia elettrica
ammortamento impianto (13 anni)
manutenzioni (0.015 €/kWh el prod)
totale costi
RICAVI
TEE al 50%
RISPARMIO ANNUO
9375 m3/anno
169659
72153
132890
12915
1946
276
148028
m3/anno
kWh/anno
€/anno
€/anno
€/anno
€/anno
€/anno
106 €/anno
63 €/anno
Si è tenuto conto della possibilità di ottenere da contratto tramite ESCO il 50% dei ricavi derivanti
dai certificati bianchi conseguiti; nonostante questi ultimi siano recepiti solo nei primi 5 anni di
attività dell’impianto, si è calcolato il guadagno complessivo e spalmato uniformemente sui 13
anni di funzionamento. Si sono inoltre considerati gli sgravi sulle accise per il metano impiegato
per la cogenerazione ed i costi annui per l’ordinaria manutenzione del cogeneratore.
23
CONDIZIONI
COSTI ANTECOSTI POST
ANNO
INVESTIMENTO
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
TEE
2179
2179
2179
2179
2179
2179
2179
2179
2179
2179
2179
2179
2179
147.2
147.2
147.2
147.2
147.2
0
0
0
0
0
0
0
0
FLUSSO DI
TASSO DI
CASSA
SCONTO
-25300
2326
0.02
2326
0.02
2326
0.02
2326
0.02
2326
0.02
2179
0.02
2179
0.02
2179
0.02
2179
0.02
2179
0.02
2179
0.02
2179
0.02
2179
0.02
VA
2280.7
2236.0
2192.1
2149.2
2107.0
1935.0
1897.0
1859.9
1823.4
1787.6
1752.6
1718.2
1684.5
VAN
-23019
-20783
-18591
-16442
-14335
-12400
-10503
-8643
-6820
-5032
-3280
-1561
123
VAN IPOTESI 1
5000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
-5000
-10000
-15000
-20000
-25000
I risultati in tabella mostrano che un investimento con questo tipo di tecnologia non è conveniente
in quanto apporterebbe un risparmio di soli 123 € dopo 13 anni.
24
STUDIO DI FATTIBILITA’: CASO ESISTENTE, IPOTESI 2
Per questo tipo di intervento si farà uso di un cogeneratore YANMAR CP25VB2; tramite quest’ultimo
si coprirà parte del carico termico di base, fornendo la restante energia richiesta mediante la stessa caldaia
a condensazione già installata nell’impianto.
In questo caso l’analisi dell’investimento è la seguente:
INTERVENTO 2
DATI ANTE INTERVENTO
CONSUMI E COSTI
consumo gas metano
174583 m3/anno
consumo energia elettrica
90553 kWh/anno
costi energia elettrica e gas
147984 €/anno
DATI POST INTERVENTO
CONSUMI E COSTI
consumo gas cogeneratore
consumo gas caldaia
consumo energia elettrica
costi gas
costi energia elettrica
ammortamento impianto (13 anni)
manutenzioni (0.015 €/kWh el prod)
totale costi
RICAVI
TEE al 50%
RISPARMIO ANNUO
33113 m3/anno
159949
3
137794
0.5
6731
1358
145883
m3/anno
kWh/anno
€/anno
€/anno
€/anno
€/anno
€/anno
279 €/anno
2380 €/anno
Si sono assunte le medesime ipotesi del caso di studio precedente.
25
A questo punto è possibile valutare il Valore Attuale Netto (VAN) dell’investimento con le seguenti
considerazioni:
CONDIZIONI
COSTI
ANTECOSTI
POST
ANNO
INVESTIMENTO
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
FLUSSO DI
CASSA
TEE
10190
10190
10190
10190
10190
10190
10190
10190
10190
10190
10190
10190
10190
TASSO DI
SCONTO
-87500
10914
10914
10914
10914
10914
10190
10190
10190
10190
10190
10190
10190
10190
724.4
724.4
724.4
724.4
724.4
0
0
0
0
0
0
0
0
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
VA
VAN
10700.5
10490.7
10285.0
10083.3
9885.6
9048.5
8871.1
8697.1
8526.6
8359.4
8195.5
8034.8
7877.3
-76800
-66309
-56024
-45941
-36055
-27007
-18135
-9438
-912
7448
15643
23678
31555
VAN IPOTESI 2
40000
20000
0
-20000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
-40000
-60000
-80000
-100000
In questo caso sono state considerate le entrate effettive dei certificati bianchi nei primi 5 anni.
I risultati in tabella mostrano che un investimento con questo tipo di tecnologia è conveniente: in
particolare se si assume una vita utile del cogeneratore di 13 anni, il valore attuale netto di questo
investimento sarà pari a 31555 €.
Il tempo di ritorno dell’investimento sarà di circa 9 anni.
26
Valutazione del risparmio dell’energia primaria ottenuta con questo impianto:
situazione attuale
consumo gas metano
consumo energia elettrica
generazione nazionale en. Elettrica
tep da prod.energia elettrica
conversione m3 metano--> tep
tep da prod.energia termica
EP in TEP ANTE INTERVENTO
174583
90553
0.178
16118.4
1286.59
135.7
16254.1
m3/anno
kWh/anno
tep/kWh el
tep
m3/tep
tep
tep
193062
3
0.178
0.5
1286.59
150.1
150.6
m3/anno
kWh/anno
tep/kWh el
tep
m3/tep
tep
tep
dopo l'intervento
consumo gas metano
consumo energia elettrica
generazione nazionale en. Elettrica
tep da prod.energia elettrica
conversione m3 metano--> tep
tep da prod.energia termica
EP in TEP POST INTERVENTO
RISPARMIO
16104 tep
27
ANALISI DELL’ INTERVENTO SUL NUOVO
Si parta con l’analisi dai seguenti dati:
edificio nuovo in classe B  consumi pari al 60% di quelli previsti dai limiti di legge,
EPclasse B= 7.44 kWh/m3 anno
S/V = 0.3
Medesime condizioni climatiche (GG = 2323)
Medesimo volume lordo riscaldato = 27300 m3
Consumi elettrici del nuovo edificio immutati, pari a 90553 kWh
Il consumo annuo di energia primaria sarà, date queste ipotesi, pari a 203094 kWh/anno, ovvero
l’88% in meno rispetto all’attuale edificio (confronto effettuato rispetto ai consumi reali, non quelli
calcolati da certificazione). Valgono anche in questo caso le medesime considerazioni fatte in
precedenza: il dimensionamento sarà fatto non sul carico termico di base, bensì su quello
elettrico, non volendo produrre energia elettrica in eccesso rispetto a quella richiesta dal
complesso edilizio in fase di studio. Per questo motivo si sceglierà lo stesso cogeneratore da circa
40 kW termici utilizzato nella seconda ipotesi relativa al caso esistente e lo si integrerà con una
caldaia a condensazione per coprire la richiesta di carico istantanea. Per il calcolo della potenza si
è utilizzato, partendo dai consumi ipotizzati, il metodo della firma energetica: ipotizzando che il
30% ed il 25% dei consumi complessivi siano imputabili rispettivamente ai mesi di gennaio e
dicembre e che in questi mesi l’impianto non venga spento durante la chiusura della scuola, la
potenza di progetto sarà pari a circa 340 kW. Conseguentemente sarà sufficiente installare una
caldaia a condensazione da 300 kW accanto al cogeneratore da 40 kW impiegato per 3622 ore
durante l’intero periodo di riscaldamento.
Riepilogo dell’energia termica fornita:
Cogeneratore: 38.4*3622 = 139085 kWh
Caldaia a condensazione: 203094 – 139085 = 64009 kWh
Con un conseguente consumo di gas metano pari a :
Cogeneratore: 33113 m3
Caldaia a condensazione: 6735 m3
La bolletta sarà complessivamente di 22148 €; l’energia primaria consumata in Tep sarà:
intervento sul nuovo
consumo gas metano
39848 m3/anno
consumo energia elettrica
3 kWh/anno
generazione nazionale en. Elettrica
0.178 tep/kWh el
tep da prod.energia elettrica
0.5 tep
conversione m3 metano--> tep
1286.59 m3/tep
tep da prod.energia termica
31.0 tep
EP in TEP POST INTERVENTO
31.5 tep
28
CONCLUSIONI
Come si può evincere dal confronto dei dati presentati nelle tabelle, ricostruendo l’edificio
secondo i criteri di efficienza energetica
attualmente previsti dai decreti legislativi n.192, 19 agosto 2005 coordinato con il n.311, 29
dicembre 2006 e n.158, 10 luglio 2009, si potrebbe passare da un consumo di 16254 tep a soli 32
tep l’anno. L’impianto termico passerebbe da una potenza installata di 1000 kW a soli 340 kW, con
conseguenti minori costi di installazione e manutenzione.
Dal momento che la tecnologia nel campo dei cogeneratori è ancora agli albori per quanto
riguarda le applicazioni nel nostro paese si è rivelato complesso trovare dati precisi inerenti i costi
per i singoli interventi da inserire in computo metrico; ho preferito quindi non andare più a fondo
nell’analisi inserendo dati con un basso livello di affidabilità; quindi le uniche voci riportate
inerenti al costo di questa tecnologia sono quelle indicate nello studio di fattibilità per quanto
riguarda l’investimento iniziale ed i successivi costi per la manutenzione. Un ulteriore problema
riscontrato è stato quello di trovare modelli effettivamente in commercio sul territorio italiano.
Mi sono inoltre limitata ad effettuare una valutazione del risparmio di energia primaria rispetto
alla situazione attuale piuttosto che una vera e propria certificazione energetica, dal momento che
le linee guida per quest’ultima (norma 11300-4) non sono ancora state rese note.
La normativa sulla cogenerazione cui fare riferimento è il Decreto 20/2007, che assegna ruoli ad
AEEG e GSE quali soggetti interessati e dedicati: il primo all’allacciamento reti e modalità di
riconoscimento dello scambio sul posto; il secondo quale soggetto attuatore e gestore
dell’archivio dati in materia di cogenerazione.
29