Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ENERGIFERA Collegio dei Periti di Firenze
Corso TecnicoCogenerazione e Micro-Cogenerazione:
risparmio energetico e risparmio economico
Firenze, 23 Febbraio 2017
23/02/2017 www.energifera.com 1
Programma del Seminario
23/02/2017 www.energifera.com 2
1. Introduzione ai concetti basilari della Cogenerazione
2. Tecnologia e settori applicativi
3. Dimensionamento e analisi applicativa
4. Inquadramento normativo e stato dell’arte
5. Coffee break
6. Indicatori Finanziari per l’analisi di investimenti
7. Regimi di sostegno ed incentivazione
8. Permitting Autorizzativo
9. Esperienze sul campo
10. Energifera e le sue soluzioni
Contesto Attuale
23/02/2017 www.energifera.com 3
Protocollo di Kyoto
l’ ambizione che ci si poneva era abbattere le emissioni inquinanti
del 5,2 % rispetto ai livelli del 1990 tra il 2008 ed il 2012
Il piano di azione dell’ UE denominato 20-20-20:
• entro il 2020 ridurre del 20% le emissioni,
• aumentare del 20% l’ efficienza energetica,
• utilizzare il 20% di energie rinnovabili
Prossimi obiettivi :
UE Ridurre del 40% entro il 2030 le emissioni
Contesto Attuale
23/02/2017 www.energifera.com 4
Emissioni CO2 da edifici, Italia maglia nera in EuropaIl fabbisogno energetico medio degli edifici del nostro Paese è di 180kWh/m2, contro i 160 kWh/m2 della Spagna e i 150 kWh/m2 della Francia.
Il patrimonio edilizio italiano è fortemente energivoro:
composto da 13,7 milioni di edifici (12,1 milioni adibiti ad uso
residenziale e 1,6 milioni adibiti ad uso non residenziale)
il 70% circa dei quali costruiti prima che venisse introdotta
qualsiasi norma sull'efficienza energetica in edilizia
Il patrimonio edilizio in Italia genera, da solo, il 36% dei consumi
energetici complessivi italiani.
Il fabbisogno energetico medio degli edifici del nostro Paese è di ben
180 kWh/m2, contro un fabbisogno medio di 160 kWh/m2 della Spagnae di 150 kWh/m2 della Francia.
Contesto Attuale
23/02/2017 www.energifera.com 5
Componenti
Gas
Componenti
Energia Elettrica
Contesto Attuale
23/02/2017 www.energifera.com 6
Componenti tariffarie dell’Energia Elettrica
Cogenerazione - Concetti di Base
23/02/2017 www.energifera.com 7
La COGENERAZIONE è:
il processo di produzione contemporanea di energia meccanica (solitamentetrasformata in energia elettrica) e di calore. Il calore è utilizzabile perriscaldamento di edifici e/o per processi produttivi-industriali.
Uno dei primi esempi di diffusione della cogenerazione su piccola scala inItalia è stato il TOTEM realizzato nel 1973 dall'ing. Mario Palazzetti del CentroRicerche Fiat.
Le tipologie più comuni di impianti cogenerativi di grossa taglia sonocon turbogas/motore alternativo e caldaia a recupero.
Per quanto riguarda i motori a combustione interna, generalmente solo il 33%dell'energia totale disponibile viene trasformata in energia meccanica, il resto in parteperduta a causa dell'irreversibilità presenti nel motore pari ad un altro 33%dell'energia totale ed infine l'ultimo 33% viene emessa nell'ambiente esterno sottoforma di energia termica che va in definitiva perduta.
Cogenerazione - Macro Blocchi
23/02/2017 www.energifera.com 8
Cogenerazione - Macro Blocchi
23/02/2017 www.energifera.com 9
Concetti di Base
23/02/2017 www.energifera.com 10
La cogenerazione con potenza elettrica inferiore ad 1 MW si definisce piccola cogenerazione, quella con potenza inferiore a 50 kW microcogenerazione, e viene effettuata tramite:
Motore a combustione interna / Microturbina /
Turbogas in ciclo combinato con recupero di calore / Turbina a vapore a contropressione /
Turbina a condensazione con spillamento / Turbogas con recupero di calore
Motore Stirling / Pile a combustibile (fuel cell) /
Motore a vapore / Ciclo Rankine a fluido organico (ORC) /
altre tecnologie in grado di svolgere la “produzione simultanea in unico processo
La differenza principale tra la cogenerazione e la micro e piccola cogenerazioneconsiste nel fatto che nella cogenerazione l'energia termica è un prodottosecondario, mentre la micro e piccola cogenerazione è pensata e sostenibileprincipalmente se dedita alla produzione e recupero totale del calore esecondariamente di energia elettrica.
QUINDI INSEGUIMENTO TERMICO!
Cogenerazione - Principi Fondamentali
23/02/2017 www.energifera.com 11
Concetti di Base
23/02/2017 www.energifera.com 12
I VANTAGGI DELLA COGENERAZIONE IN ESTREMA SINTESI SONO:
Impiego di energia termica altrimenti inutilizzata
Risparmio di combustibile e Minore inquinamento atmosferico
Risparmio economico netto dal 25% al 35% annuo
Tempi di rientro degli investimenti da 2 a 6 anni
Filiera di distribuzione elettrica notevolmente più corta, riduzione perdite di linea
SAREBBE TROPPO BELLO E FACILE: ATTENZIONE !!!
• Dimensionamento più complesso che un impianto termico classico
• Coordinamento con i fabbisogni elettrici
• Bisogna affidarsi ad aziende con esperienza sia applicativa che per il service
• Iter autorizzativo più articolato rispetto ad altre tecnologie
• Investimenti rilevanti quindi valutazione ponderata del rischio
• Ottimizzazione nel processo attuale/industriale.
Evoluzione di una tecnologia
23/02/2017 www.energifera.com 13
PASSATO PRESENTE
INSEGUIMENTO ELETTRICO INSEGUIMENTO TERMICO
RECUPERO TERMICO MARGINALE RECUPERO TERMICO AD ALTO RENDIMENTO
DERIVAZIONE DA GEN SET MACCHINE STANDARD INDUSTRIALIZZATE
NO CERTIFICAZIONE CAR RICONOSCIMENTO CAR FONDAMENTALE
NO CERTIFICATI BIANCHI CERTIFICATI BIANCHI RILEVANTI
COSTI KWHE BASSO COSTO GAS IN COSTANTE DIMINUZIONE
DEFISCALIZZAZIONE DEL GAS MARGINALE RILEVANTE IN AMBITO CIVILE/RSA
SOLO OSPEDALIERO/INDUSTRIALE PER OGNI TIPO DI UTENZA ADATTA
NO FLESSIBILITA’ DI UTILIZZO E CARICO MODULAZIONE E FLESSIBILITA’
Analisi di un mercato in progressione
23/02/2017 www.energifera.com 14
Fino al 2011 (dati ufficiali GSE) installati 300 impianti in Italia < 200 KW
Fino al 2012 (dati ufficiali GSE) consuntivo realizzati 502 impianti CIRCA 33% <1 MW
Fino al 2014 consuntivo realizzati 900 impianti in Italia
Mercato Europeo Microcogenerazione fino al 2011 > 5.000 unità
Rinnovabili in drastico arresto destinate solo al residenziale in autoconsumo
Analisi di un mercato in progressione
23/02/2017 www.energifera.com 15
Fonte http://www.sviluppoeconomico.gov.it/
Cogenerazione in Italia – A che punto siamo??
23/02/2017 www.energifera.com 16
RESIDENZIALE:Scarse le opportunità nel residenziale, che pesa per quasi il 28,9% dei consumi finali nazionali C'è quindi un potenziale teorico tecnicamente molto alto per la cogenerazione.Attualmente ha numeri limitati nel residenziale, 163 unità per 4,7 MW di potenza elettrica (media di 28 kWe), ma questo si scontra con i conti economici.
FONTE: «VALUTAZIONE DEL POTENZIALE NAZIONALE DI APPLICAZIONE DELLA COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO E DEL TELERISCALDAMENTO EFFICIENTE» – GSE Dicembre 2015
Cogenerazione in Italia – A che punto siamo??
23/02/2017 www.energifera.com 17
TERZIARIO La ricognizione degli impianti CAR in esercizio nel settore terziario ha evidenziato la presenza dicirca 200 unità per una capacità elettrica complessiva di 287 MWe pari a circa il 20% in numero deltotale. Le attività dei servizi in cui insistono le applicazioni CAR di maggior capacità sono il settoreospedaliero e quello degli aeroporti dove risulta installata circa l’80% della capacità del settoreterziario.I settori che presentano il maggior numero di applicazioni sono invece il settore sanitario, dellestrutture sportive ed il settore alberghiero, cui corrispondono circa il 75% delle installazioni CAR.POTENZIALE ECONOMICO DI SVILUPPO DELLA CAR NEL SETTORE TERZIARIO CIRCA 1,1 GWE:
15.700 IMPIANTI DA 70 KWE IN MEDIA!!!!
INDUSTRIALEIl comparto Industriale è il settore che ha trainato maggiormente lo sviluppo della CAR in questi anni. Sono presenti circa 283 unità, per una potenza elettrica installata di 8,77 Gwe.Circa il 70% dell’intero parco di produzione CAR nazionale e circa il 10% dei consumi elettrici e termici del settore industriale.Tale potenziale risulta concentrato in particolare nel settore alimentare, nei settori chimico e farmaceutico e nel settore tessile (essenzialmente nelle concerie).Si stima un potenziale di circa 0,9 GWe.
5.500 IMPIANTI DA 160 KWE IN MEDIA!!!!
Cogenerazione in Italia – A che punto siamo??
23/02/2017 www.energifera.com 18
SETTORE INDUSTRIALE
ENTRO FINE 2015 LE AZIENDE ENERGIVORE DOVEVANO INIZIARE IL
PERCORSO DI CERTIFICAZIONE E AUDITING ENERGETICO
NEL 2016 PARTIRANNO CONTRIBUTI E FINANZIAMENTI ATTI A VALORIZZARE
E SOSTENERE GLI INTERVENTI PREVISTI NEGLI AUDITING:
IN PRIMIS LA COGENERAZIONE.
PUNTARE SEMPRE DI PIU’ VERSO IL SETTORE INDUSTRIALE CHE IN ALCUNI
SPECIFICI AMBITI E’ IN FORTE RIPRESA O CONSOLIDAMENTO
(FARMACEUTICO, ALIMENTARE, SANITARIO)
Cogenerazione in Italia – A che punto siamo??
23/02/2017 www.energifera.com 19
Potenziale di Mercato
23/02/2017 www.energifera.com 20
Ricerca Althesys:
si considera di installare circa1.400 micro-cogeneratori in media da20 kW elettrici nel periodo 2017-2020.
Il potenziale italiano a cui la micro-cogenerazione si rivolge è vastissimo:circa 150.000 tra piscine e palestre
35.000 alberghi950.000 condomini
per un totale di oltre 1.000.000 di potenziali utenti.
ATTENZIONERIMANGONO FUORI:
SETTORE SANITARIO E INDUSTRIALE
23/02/2017 www.energifera.com 21
Centri Riabilitativi - RSA - Cliniche-Ospedaliere (Imposte e IVA)
Piscine e Centri Sportivi
Turismo - Alberghi - Benessere
Lavorazione e Trasformazione Carni
Industria di Trasformazione Alimentare
Produzione Detersivi - Soluzioni Cosmetiche - Chimiche
Trattamenti Galvanici - Plastico - Zincature - Anodizzazione
Industria Farmaceutica in genere
Terziario e Residenziale Condominiale >20 unità
Centri Commerciali e Servizi
Piccoli CED
Aumenti di potenza, isole elettriche, integrazioni a rinnovabili
Dove applicare la cogenerazione?
Potenzialità – Settore Industriale
23/02/2017 www.energifera.com 22
1. SUPERAMMORTAMENTO
2. Diagnosi Energetiche per gli Energivori
3. I livelli di produzione sono in trend positivo
4. Miglioramento delle condizioni di reperimento del credito
5. Tempi decisionali più rapidi rispetto ad altri ambiti
6. Costo energetico fortemente connesso al costo del prodotto
Potenzialità – Settore Industriale
23/02/2017 www.energifera.com 23
AZIENDE GALVANICHE
Galvanizzazione, cromatura,
anodizzazione di metalli e plastiche
VANTAGGI per RETE COMMERCIALE:
Referenze anche ripetitive
Processo fortemente energivoro e continuativo
Vasche a T cost. H24 ( range T: 50 - 80°C)
Produzione e consumi elettrici costanti
Impiantistica tradizionale a Vapore da convertire ad acqua
Settore in ripresa
Potenzialità – Settore Industriale
23/02/2017 www.energifera.com 24
AZIENDE FARMACEUTICHE
VANTAGGI per RETE COMMERCIALE:
UTA per processo H24
Gestione camere bianche continuativa
Processo fortemente energivoro e continuativo
Produzione e consumi elettrici costanti
Settore sempre ad altissimi livelli di margini
Potenzialità – Settore Industriale
23/02/2017 www.energifera.com 25
AZIENDE TRASFORMAZIONE ALIMENTARE
Stagionatura
Lavorazione Carne e Latte
VANTAGGI per RETE COMMERCIALE:
Referenze presenti
Cicli di produzione caldo e freddo H24
Processo fortemente energivoro e continuativo
Produzione e consumi elettrici costanti
Settore sempre ad altissimi livelli di margini
Settore sempre incentivato a fondo perduto con PSR Regionali
Potenzialità – Settore Industriale
23/02/2017 www.energifera.com 26
CLINICO RECETTIVO ASSISTENZIALE
Cliniche Private
RSA, Fondazioni Onlus Sanitarie
ASP Regionali, Piccolo Ospedaliero
VANTAGGI per RETE COMMERCIALE:
Settore sempre ad altissimi livelli di margini
Diverse Referenze presenti (30% fatt. negli ultimi anni)
Fabbisogno Termico ed Elettrico continuativo
Potenzialità – Settore Natatorio
23/02/2017 www.energifera.com 27
PISCINE e CENTRI SPORTIVI
Piscine Private, SPA e Wellness
SSD, Gestioni di Strutture Comunali
VANTAGGI per RETE COMMERCIALE:
Bassi Margini
Bassa Affidabilità del Credito
Fabbisogno Termico ed Elettrico continuativo per Vasche, ACS e UTA
Diverse Referenze presenti (30% fatt. negli ultimi anni)
Tipi di macchine
23/02/2017 www.energifera.com 28
Vi sono due tipologie di macchine:1- Cogeneratori a velocità fissa
2- Cogeneratori a velocità variabile – MULTI-INVERTER
COGENERATORI A VELOCITA’ FISSA
Sono le tradizionali macchine formate da un motore alternativo aventi unalternatore calettato sull’asse e connesso alla rete elettrica tramite deidispositivi di interfaccia richiesti dall’ente distributore. Quindi il regime dirotazione del motore alternativo e quindi dell’alternatore sono FISSIsecondo la frequenza di rete.
Il recupero termico avviene in due modalità:A- BASSA TEMPERATURA dall’acqua di raffreddamento del motore;B- ALTA TEMPERATURA tramite una caldaia fumi.
Tipi di macchine
23/02/2017 www.energifera.com 29
COGENERATORI A VELOCITA’ VARIABILE – MULTI-INVERTER
Sono delle macchine aventi le stesse caratteristiche di quelle a velocità fissa,ma con interposta con la rete dell’ente distributore un inverter a doppiaconversione (CA>>CC e CC>CA).
Queste macchine possono avere funzioni di gruppo elettrogeno ed UPS,grazie alla fonte di energia del pacco batterie che funge da volano nei regimitransitori in quanto il motore alternativo presenta un inerzia che non riescead inseguire il carico elettrico.Presentano quindi una doppia connessione elettrica, ovvero una alla reteelettrica del distributore ed una di alimentazione per i carichi privilegiati.
Sul lato termico hanno un bypass sui fumi per permettere la modulazione incaso di inseguimento elettrico (diverter).
Tipi di macchine
23/02/2017 www.energifera.com 30
COGENERATORI A VELOCITA’ VARIABILE – MULTI-INVERTER
Queste macchine hanno solitamente due dati fondamentali, ovvero laPOTENZA NOMINALE e la POTENZA NOMINALE TRANSITORIA, ovvero quellapotenza che il cogeneratore è in grado di fornire in regime transitorio per unlimitato periodo di tempo (anche una decina di minuti) quando avviene lostacco della rete del Distributore.La potenza nominale transitoria dipende dalla taglia dell’inverter e dallacapacità dell’armadio batterie.Quindi vi sono due casi:1. Se il cogeneratore è in funzione in caso di stacco dalla rete può
commutare il funzionamento in isola, con allineamento del caricopreferenziale (>> eventuale stacco carichi se esuberanti);
2. Se il cogeneratore è fermo (per esempio per mancanza di caricotermico), la macchina garantisce le funzioni di UPS verso i carichipreferenziali e si mette in moto.
Schema recupero termico semplificato
23/02/2017 www.energifera.com 31
Skid macchina
23/02/2017 www.energifera.com 32
Skid macchina
23/02/2017 www.energifera.com 33
Schema elettrico semplificato vel. fissa
23/02/2017 www.energifera.com 34
Schema elettrico semplificato vel. variabile
23/02/2017 www.energifera.com 35
Funzionamento elettrico vel. Variabile 60/100
23/02/2017 www.energifera.com 36
Funzionamento elettrico vel. Variabile 60/100
23/02/2017 www.energifera.com 37
Funzionamento elettrico vel. Variabile 60/100
23/02/2017 www.energifera.com 38
VARIABILE FISSA
Come dimensionare un impianto?
23/02/2017 www.energifera.com 39
Come si comporta un cogeneratore?
23/02/2017 www.energifera.com 40
Come dimensionare un impianto - RSA?
23/02/2017 www.energifera.com 41
Come dimensionare un impianto - RSA?
23/02/2017 www.energifera.com 42
Come dimensionare un impianto - RSA?
23/02/2017 www.energifera.com 43
Come dimensionare un impianto - RSA?
23/02/2017 www.energifera.com 44
Come dimensionare un impianto - RSA?
23/02/2017 www.energifera.com 45
Come collegare un impianto?
23/02/2017 www.energifera.com 46
23/02/2017 www.energifera.com 47
Come collegare un impianto?
23/02/2017 www.energifera.com 48
23/02/2017 www.energifera.com 49
Come collegare un impianto?
23/02/2017 www.energifera.com 50
23/02/2017 www.energifera.com 51
Come collegare un impianto?
Aspetti pratici installativi
23/02/2017 www.energifera.com 52
Aspetti pratici installativi
23/02/2017 www.energifera.com 53
Aspetti pratici installativi
23/02/2017 www.energifera.com 54
Aspetti pratici installativi
23/02/2017 www.energifera.com 55
Aspetti pratici installativi
23/02/2017 www.energifera.com 56
Aspetti pratici installativi
23/02/2017 www.energifera.com 57
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 58
ITER AUTORIZZATIVO
23/02/2017 www.energifera.com 59
• TICA (Connessione Enel)
• Regime di Officina Elettrica (Agenzia Dogane)
(Forfettario < 20 kwe / Consuntivo > 20 kWe)
• Riconoscimento CAR (GSE) : PREV + CONSUNT
• Regime di Scambio sul Posto - > SEU
• Pratica Vigili del Fuoco
(Revisione CPI quando necessario)
• Pratica INAIL
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 60
Documenti progettuali:
schema elettrico per l’Agenzia delle Dogane, Distributore elettrico/Terna
relazione tecnica per distributore energia elettrica
relazione tecnica per l’Agenzia delle Dogane
relazione tecnica per VVF
planimetria generale per Agenzia delle Dogane e Distributore elettrico/Terna
planimetria generale per VVF
disegno montaggio CHP
P&ID impianto termico
documento per esame progetto impianto termico
23/02/2017 www.energifera.com 61
Autorizzazioni Agenzia delle Dogane:
denuncia officina elettrica
richiesta esenzione gas naturale
richiesta sopralluogo Agenzia delle Dogane
tempo di preavviso Agenzia delle Dogane
invio fax e deposito cauzionale
autorizzazione riduzione gas naturale
rilascio licenza esercizio
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 62
Autorizzazioni distributore energia elettrica:
invio progetto elettrico a distributore
richiesta verifica protezioni elettriche
firma verbale verifica
invio verbale verifica a distributore
firma verbale esercizio
richiesta autorizzazione al parallelo
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 63
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 64
Autorizzazioni Vigili del Fuoco:
domanda parere di conformità progetto
esame progetto da VVF
domanda inizio attività e CPI
(Certificato protezione incendi)
sopralluogo VVF per rilascio CPI
Autorizzazione impianto termico INAIL EX ISPESL:
invio ad ufficio competente
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 65
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 66
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 67
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 68
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 69
Permitting
23/02/2017 www.energifera.com 70
Permitting