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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


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


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


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


Componenti

Gas

Componenti

Energia Elettrica

Contesto Attuale


Componenti tariffarie dell’Energia Elettrica

Cogenerazione - Concetti di Base


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


Concetti di Base


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


Concetti di Base


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


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


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


Fonte http://www.sviluppoeconomico.gov.it/

Cogenerazione in Italia – A che punto siamo??


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



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!!!!



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)

Potenziale di Mercato


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


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


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



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



AZIENDE FARMACEUTICHE


UTA per processo H24

Gestione camere bianche continuativa



Settore sempre ad altissimi livelli di margini



AZIENDE TRASFORMAZIONE ALIMENTARE

Stagionatura

Lavorazione Carne e Latte


Referenze presenti

Cicli di produzione caldo e freddo H24




Settore sempre incentivato a fondo perduto con PSR Regionali



CLINICO RECETTIVO ASSISTENZIALE

Cliniche Private

RSA, Fondazioni Onlus Sanitarie

ASP Regionali, Piccolo Ospedaliero



Diverse Referenze presenti (30% fatt. negli ultimi anni)

Fabbisogno Termico ed Elettrico continuativo

Potenzialità – Settore Natatorio


PISCINE e CENTRI SPORTIVI

Piscine Private, SPA e Wellness

SSD, Gestioni di Strutture Comunali


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


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


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


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


Skid macchina


Schema elettrico semplificato vel. fissa


Schema elettrico semplificato vel. variabile


Funzionamento elettrico vel. Variabile 60/100




VARIABILE FISSA

Come dimensionare un impianto?


Come si comporta un cogeneratore?


Come dimensionare un impianto - RSA?


Come collegare un impianto?


Aspetti pratici installativi


Permitting


ITER AUTORIZZATIVO


• 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


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


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


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


Permitting


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


Permitting

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