COGENERAZIONE

Il D.Lgs. 387 del 29/12/2003 in attuazione della Direttiva Europea 2001/77/CE abrogata con la

2003/30/CE dalla 2009/28/CE del 05/06/2009 che deve essere recepita entro il 05/12/2010, ha

stabilito che per fonti rinnovabili debbano intendersi esclusivamente le seguenti:

•Eolica,

•Solare (fotovoltaica, termica),

•Aerotermica,

•Geotermica,

•Idrotermica e oceanica,

•Idraulica,

•Biomasse:

•La parte biodegradabile dei prodotti.

•Rifiuti e residui provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali

e animali).

•Dalla silvicoltura e dalle industrie connesse comprese la pesca e

l’acquacoltura.

•La parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani

•Gas di Discarica,

•Gas residuati dai processi di depurazione e biogas.

Nella nuova definizione scompaiono i rifiuti “inorganici”.

Le energie rinnovabili

Definizione

Queste due forme di energia, vengono prodotte in cascata, con un

unico sistema.

La cogenerazione è la produzione combinata di elettricità e calore.

Eel

Eth-fuel,in

ηηηηel=

Gli indici di riferimento

Identificano e definiscono le “prestazioni” di un sistema

cogenerativo.

Rendimento Elettrico netto

ηηηηel=Eth

Eth-fuel,in

Gli indici di riferimento

Rendimento Termico netto

Efficienza Energetica

Sistema Cogenerativo

Bilancio Energetico(Cogenerazione kWh)

Efficienza Energetica

Sistema Tradizionale

Quadro Generale

Impianti Cogenerazione di grande taglia – MW

Generazione Distribuita – DGConsiste nell’installazione localizzata, vicino agli utilizzatori, di unità di generazione,

interconnesse, le cui taglie di potenza variano, generalmente, da qualche chilowatt a qualche

megawatt.

MicrocogenerazioneLa micro-cogenerazione è la cogenerazione su piccola scala; le potenze elettriche vanno come

per la DG dal kilowatt ai megawatt.

Quadro GeneraleDiffusione della cogenerazione in Europa

Dati EUROSTAT, 2006 – “ CHP Issue num. 22/2008 ”

Posizione Impianti – Rend./ Pot.

Vantaggi

La riduzione delle perdite di distribuzione dell’energia elettrica, termica e frigorifera resa

possibile dalla vicinanza dei luoghi di produzione con quelli di utilizzo della stessa.

Un miglioramento dei rendimenti globali di utilizzo e quindi una diminuzione dei consumi (a

parità di potenza si hanno risparmi dell’ordine del 35% - 40%)

Un maggior utilizzo, in termini di ore, dell’impianto: il recupero del calore per la produzione di

freddo consente un aumento delle ore di funzionamento annue, e, con queste, crescono

notevolmente anche i risparmi conseguibili, mentre si riducono i tempi di recupero

dell’investimento.

Una maggiore salvaguardia ambientale: visto che con i sistemi trigenerativi, a parità di energia

utile ricavata, si impiega una minore quantità di combustibile, le emissioni di CO2 in

atmosfera vengono notevolmente ridotte, contribuendo ad adempiere alle riduzioni imposte

dal protocollo di Kyoto.

La riduzione dell’impatto ambientale e dei costi dovuti alle realizzazione della centrale

tecnologica.

Svantaggi

Le utenze assorbono energia elettrica, calore e freddo con leggi sostanzialmente indipendenti

la trigenerazione è proponibile solo quando le domande di energia sono contemporanee;

I rendimenti ottimali di un impianto cogenerativo-trigenerativo si attuano intorno a un

determinato valore del rapporto energia elettrica/energia termica/energia frigorifera, è

necessario che la domanda di elettricità e calore da parte dell’utenza si collochi all’interno del

campo di valori del rapporto caratteristico della macchina impiegata;

Necessità di eseguire preliminarmente un’accurata analisi del sistema energetico in esame.

Il Cogeneratore/Trigeneratore

Un impianto di Cogenerazione CHP (Combined Heating and Power) è composto da:

• Un motore primo (a combustione interna, Turbina a gas, fuel- cell).

• Un sistema di recupero termico dai gas di scarico – produzione di calore utile

La trigenerazione CHCP (Combined Heating Cooling and Power) si ottiene da un

sistema CHP con l’aggiunta di una o più macchine frigorifere in genere ad

assorbimento .

Trigenerazione

Schema di impianto

Curve di Carico

Un corretto dimensionamento è condizione necessaria per ottenere un adeguato

ritorno economico che giustifichi l’investimento.

Funzionamento dell’impianto:

•Regolazione su carico elettrico.

•Regolazione su carico termico.

Curve di Carico

1

4

7

10

13

16

19

22

gen febb mar apr mag giu lug ago S9 S10 S11 S12

0

20

40

60

80

100

120

140

160

kW

ore

mese

Carico Termico

Curve di Carico

1

4

7

10

13

16

19

22

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12

0

100

200

300

400

500

600

700

800

kW

ore

mese

Carico Frigorifero

Curve di Carico

1

4

7

10

13

16

19

22

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12

0

100

200

300

400

500

600

kW

ore

mese

Carico Elettrico

Motori a Combustione

Interna

Schema MCI

1. Generatore elettrico2. Aspirazione aria3. Iniezione combustibile4. Recupero termico fluidi motore5. Catalizzatore6. Recupero termico gas di scarico7. Spillamento gas di scarico8. Miscelazione aria-gas di scarico

MCI

MCI

MCI

Sistema MHCP prodotto da Honda e Vaillant

MCI

Micro Turbine a Gas

Schema MTG

Aria

Turbina

C

MTG

G

Scarico

HRM

INVERTER DistribuzioneElettrica

Utenza Elettrica

MacchinaAd

Assorbimento

Condizion.Riscaldam.Riscaldamento

Metano

C

Schema MTG

MTG

Esempio - CHP

Esempio - CHCP

Esempio CHCP

MTG2x65 kW

Assorb. Evapor.

Compr.gas

Controllo

Esempio CHP

Esempio CHCP

Celle a Combustibile

Schema Fuel - Cell

Schema Fuel - Cell

Fuel - Cell

Esempi – Impianti Combinati

Diamante

La Centrale HERA

di Imola

Centrale Cogenerativa

Schema d’impianto

Esempi CHP

Parco Plinio - Roma

Villa Olmi - Firenze

Ospedale di Conegliano – Blocco operatorio

Canottieri Aniene - Roma

Novotel - Milano

Esempi CHP

Biogas e Biomasse

E’ un processo biologico (di circa 30gg) per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la

sostanza organica viene trasformata in biogas (energia rinnovabile) costituito

principalmente da metano e anidride carbonica;

La percentuale di metano nel biogas varia a secondo del tipo di sostanza organica digerita e

delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all’80% circa.

La digestione Anaerobica

Impianti a biogas

Impianti a biogas

Impianti a biogas

Impianti a biomasse

Impianti a biomasse

Turbina EFMGT

Impianti a biomasseIl ciclo organico ORC (Organic Rankine Cycle)

Prevede l'utilizzo di sostanze organiche ad alto peso molecolare in cicli Rankine appositamente studiati.

Le basse temperature di cambiamento di fase di queste sostanze (inferiori a quelle dell'acqua) permettono di produrre energia elettrica anche da fonti di

calore a temperature medio-basse, quali cascami energetici di cicli industriali, pannelli solari, geotermia, ecc.

Pirolisi

SOLARE TERMODINAMICO

a concentrazione

FONTI PRIMARIE

FONTI SOLARI

ENERGIA SOLARE

Quale forma di utilizzazione?

Produzione di Energia Elettrica

Esempi – Impianti Combinati

ARCHIMEDE – Priolo (SR)20 MW

SOLARE TERMODINAMICO

SOLARE TERMODINAMICO

Applicazione trigenerativa

Integrazione Biomassa – Italia Centrale

SOLARE TERMODINAMICO

SOLARE TERMODINAMICO

Progetto Comune di Montale (PT)

Pe = 3,4 MwePt = 4 Mwe

La Steam Explosion (SE) è un trattamento idrotermico

che rende più facile e meno impattiva la separazione

delle tre differenti frazioni costituenti i comuni substrati

vegetali (emicellulosa, cellulosa e lignina).

Il processo consiste nell'uso di vapore saturo ad alta

pressione per riscaldare rapidamente la biomassa in un

reattore.

Il materiale viene tenuto alla temperatura desiderata

(180-230°C) per un breve periodo (1-10 minuti) nel corso

del quale l'emicellulosa viene idrolizzata e resa solubile.

Alla fine di questo intervallo di tempo, la pressione viene

rapidamente riportata al valore atmosferico ottenendo

una decompressione esplosiva che sfibra ulteriormente

la biomassa.

STEAM EXPLOSION

STEAM EXPLOSION

Introduzione: la Gassificazione

•La gassificazione: tecnologia di conversione termochimica per mezzo della quale un

combustibile solido “biomassa” è trasformato in un combustibile gassoso di sintesi (syngas).

•Conversione della biomassa in syngas: utilizzo per produzione di calore e/o energia elettrica.

•L’energia prodotta da questo gas di sintesi è a tutti gli effetti un’energia rinnovabile

•Il syngas è costituito da una miscela di:

–monossido di carbonio (CO),

–idrogeno (H2),

–metano (CH4),

–anidride carbonica (CO2),

–vapore, azoto (N2),

–tracce di idrocarburi (etilene, etano).

STEAM GASSIFICATION

STEAM GASSIFICATION

Schema di Processo

Gassificatore Biomassa da 500 kWt

Produzione di gas ricco di idrogeno

STEAM GASSIFICATION

Esempi – Impianti Combinati

Nevada Solar One – 75 MW

Esempi – Impianti Combinati

ABENGOA Solar PS20Siviglia – 320 MW

SOLARE TERMODINAMICO

Potenzialità rispetto all’impegno territoriale:

Ing. Francesco Pascucci

Cell. +39 335 6369323

E-mail:fr.pascucci@libero.it

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