Verona, 29 ottobre 2013 · previsti per il motore primonon CHP: idoneo per cogeneratori...
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Verona, 29 ottobre 2013 Cogenerazione
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Verona, 29 ottobre 2013!
CogenerazioneTermotecnica IndustrialePompe di Calore
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Ilquadrolegislativoenormativo:irequisitiperilriconoscimentodellaCARelanuova
normaUNI8887
Prof.Ing.MicheleBianchi
DipartimentoIngegneriaIndustriale‐ UniversitàdiBolognaCoordinatoreGL405«CogenerazioneePoligenerazione»‐ CTI
Veronafiere29 ottobre 2013
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CogenerazioneadAltoRendimento(CAR)
• Leunitàdicogenerazioneentrateineserciziodopoil1gennaio2011sonoconsiderateCARserispondonoairequisitideldecreto4agosto2011
• Leunitàdicogenerazioneentrateineserciziotrail7marzo2007eil31dicembre2010sonoammesseaibeneficideldecreto5settembre2011seCARoppuresericonosciutecogenerative secondoladeliberaAEEG42/02esuccessivemodificheedintegrazioni
• Leunitàdicogenerazioneentrateineserciziotrail1aprile1999eil7marzo2007sonoammesseaibeneficideldecreto5settembre2011sericonosciutecogenerative aisensidellenormeapplicabilialladatadientratainesercizio
AEEG42/02
7mar2007
DecretiMSE4/8/20115/9/2011
DecretoBersani
1aprile99 2002 2004
2004/8/CE D.Lgs.20/07
1gen2011
LineeGuidaCAR
gen2012
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LecondizioniperilriconoscimentoCAR
A)RAPPRESENTARE UN RISPARMIO DI COMBUSTIBILE RISPETTO ALLAPRODUZIONE SEPARATA
Confrontoconlaproduzionecentralizzatadigrossataglia(es=52,5%)
Requisitimenostringentiperlapiccolacogenerazione(PES>0)
Trattamentodifavoreperl’energiaelettricaprodottainBTe
autoconsumata(p=0,86)
CalcolodelPESsullaproduzioneelettricalorda
Rendimentotermicononpiùdifferenziatotrausiciviliedindustriali
LIMte
c PESE
pE
E1PES
tses
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LecondizioniperilriconoscimentoCAR
A)RAPPRESENTARE UN RISPARMIO DI COMBUSTIBILE RISPETTO ALLAPRODUZIONE SEPARATA
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LecondizioniperilriconoscimentoCAR
A)RAPPRESENTARE UN RISPARMIO DI COMBUSTIBILE RISPETTO ALLAPRODUZIONE SEPARATA
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LecondizioniperilriconoscimentoCAR
A)RAPPRESENTARE UN RISPARMIO DI COMBUSTIBILE RISPETTO ALLAPRODUZIONE SEPARATA
“La quantità di elettricità prodotta mediante cogenerazione è misurata ai terminali del generatore e il consumo interno per il funzionamento dell’unità di cogenerazione non viene sottratto. Alla produzione di energia non deve essere sottratta l’energia elettrica usata internamente”
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B)SODDISFARE UNA EFFETTIVA RICHIESTA DI CALORE UTILE
Ibeneficisull’energiaelettricaprodottasonoproporzionaliallaproduzionedi
caloreutile(riguardanotuttal’energiaelettricasee+t>0,75)
Nellamicrocogenerazioneèconsentitostimarelaproduzionedicaloreutile
Lecondensediritornovengonoconsideratecomeliquidoa15°C
LecondizioniperilriconoscimentoCAR
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Codice norma Titolo
UNI 9927:1992Gruppi per la produzione combinata di energia elettricae calore azionati da motori alternativi a combustioneinterna – Metodi di prova in campo
UNI 9923:1992Centrali termoelettriche – Smaltimento all’ambiente delcalore di condensazione – Terminologia, classificazionee grandezze caratteristiche
UNI 7582:1988 Generatori di vapore – Direttive per il lavaggio chimicolato acqua-vapore
UNI 8887:1987(in inchiesta publica)
Sistemi per processi di cogenerazione – Definizionie classificazione
Lanormativatecnica
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Lavecchianorma8887:«Sistemiperprocessidicogenerazione»
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Lavecchianorma8887:gliindicienergetici
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Lanuovanorma8887
Aggiornare «terminologia»,«definizioni»e«classificazioni»,inaccordoallalegislazionevigente;
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Aggiornare «terminologia»,«definizioni»e«classificazioni»,inaccordoallalegislazionevigente;
Aggiornare «indicienergetici»,inaccordoallalegislazionevigente:
Lanuovanorma8887
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Aggiornare «terminologia»,«definizioni»e«classificazioni»,inaccordoallalegislazionevigente;
Aggiornare «indicienergetici»,inaccordoallalegislazionevigente:
Lanuovanorma8887
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Aggiornare «terminologia»,«definizioni»e«classificazioni»,inaccordoallalegislazionevigente;
Aggiornare «indicienergetici»,inaccordoallalegislazionevigente;
Introdurrenuoviindiciperilcalcolodelleemissionidiuncogeneratore
Lanuovanorma8887
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H2OCO2
N2
O2
altro
Lanuovanorma8887:indicisulleemissioni
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0.01
0.1
1
101
102
1 10 100 1000 10000
spos
tam
ento
ver
tica
le [k
m]
spostamento orizzontale [km]
ore
giorni
mesi
anni
decennitempo di residenzanell'atmosfera
comunale
NH3idrocarburi
SO2
NOx
CO2
CH4
altri gas serra
CO
regionaleprovinciale nazionale e internazionale
trop
osfe
ram
esos
fera
stra
tosf
era
particolatoO3
Impatto locale Impatto globale
Laemissionidiuncogeneratore:ilraggiodiazione
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la concentrazione di inquinante nei fumi (mg/Nm3): non immediato il legame con l’energia del combustibile e nessuna informazione sull’efficienza della conversione
Emissione per unità di energia del combustibile (mg/kcal): nessuna informazione sull’efficienza della conversione
Emissione per unità di energia utile prodotta (mg/kWh): chiaro indicatore del rapporto tra il costo ambientale ed il beneficio per la collettività
Laemissionidiuncogeneratore:l’unitàdimisura
combustibile
Energia utile
input‐based
output‐based
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il cogeneratore è visto dall’attuale normativa in materia ambientale (di tipo «input‐based»)
come una caldaia o come un generatore elettrico
non si tiene conto del doppio prodotto(elettricità e calore)
Laemissionidiuncogeneratore:l’unitàdimisura
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assoggettareunsistemaCHPaglistessilimitiautorizzativiambientaliprevistiperilmotoreprimo nonCHP:idoneopercogeneratori“topping”(MCI,MTG,TG,ecc.)dovel’energiaelettricaèl’effettoutileprimarioeiltermicoèilsottoprodottodelciclotermodinamico
assoggettareunsistemaCHPaglistessilimitiautorizzativiambientaliprevistiperunimpiantodisolagenerazionedicalore (caldaia):idoneopercogeneratori“bottoming”(ORC,TPV,ecc.)dovelaproduzionedielettricitàèdisecondariaimportanzaeavvienesfruttandoilcalorerecuperatodaunprocessodicombustionededicatoallaproduzionetermica
assoggettareunsistemacogenerativoalimitiautorizzativiambientaliappositamenteintrodottiperlacogenerazione
Laemissionidiuncogeneratore:ilimitidiunanormativa«input‐based».Qualivincolidilegge?
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Metododellacaldaiaevitata:criteriobasatosullavalutazionedegliinquinantiaimpattolocale
IndicediRisparmioAmbientale:confrontoconlaproduzioneseparataperinquinantiadimpattoglobale
Laemissionidiuncogeneratore:gliindicipropostidallanuovanormaUNI8887
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Ee
Ee Et
Et
Et
Motorenoncogenerativo
In cogenerazione
Il beneficio ambientale della cogenerazione è legato al fatto che, grazie alrecupero termico, posso “evitare” di tenere in esercizio una caldaia,risparmiandone le emissioni.
Ilmetododella“caldaiaevitata”
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emissionidelcogeneratore
emissionialcamino
emissionidiriferimentodellacaldaiaevitata
produzionetermicadelcogeneratore
produzioneelettricadelcogeneratore
e
t
t
tomincacog E
E
e
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t
nocog
cog
EE
Il beneficio ambientale della cogenerazione è legato al fatto che, grazie alrecupero termico, posso “evitare” di tenere in esercizio una caldaia,risparmiandone le emissioni.
B A
Ilmetododella“caldaiaevitata”
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Ilrendimentodiriferimentodellacaldaiaevitatapuòesserescelto: secondolaDecisione2007/74/CE(0.9pergasnaturale)secondoAEEG42/02(0.8percivile,0.9perindustriale)secondoSchedaTecnica21(delibereAEEG177/05e187/05)utilizzando…
t
t)kW(Plog03.077.0 nt
Leemissionidiriferimentodellacaldaiaevitatapossonoesserescelte: secondoleclassidimeritoprevistenellenormeUNIEN483,656utilizzandoilimitiimpostidalleautoritàcompetentiallecaldaie…
Ilmetododella“caldaiaevitata”
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e
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t
e
e
EE
1BA
CBAESI
C
Ee Et
Et
Produzioneseparata Cogenerazione
L’IndicediRisparmioAmbientale‐ ESI
Le emissioni della cogenerazionevengono messe in relazione con leemissioni della grande produzioneseparata di elettricità e calore.
km
Ee
A
ambitolocale
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tt
e
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ESIrichiedeinoltreivaloridiriferimentodeltermico(comeilmetodo“caldaiaevitata”):
Ilrendimentoelettricodiconfrontopuòesserescelto: secondolaDecisione2007/74/CE(infunzionealcombustibile)secondoAEEG42/02(infunzioneditagliaecombustibile)…
Leemissionidiriferimentodellaproduzioneelettrica: valorimedidellaproduzionenazionale BAT…
L’IndicediRisparmioAmbientale‐ ESI
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Unesempionumerico
Cogeneratore MCI
Rendimento termico 0.50
Rendimento elettrico 0.35
Rendimento globale 0.85
Emissioni di NOx [mg/kWhpci]
200
Riferimenti impiegati
Rendimento termico caldaia evitata (Decisione 2007/74/CE) 0.90
NOx: emissione caldaia evitata [mg/kWhpci](✩ ✩ secondo Norme UNI 297, 483 & 656)
200
Risultaticoncentrazione [mg/Nm3] 175
Emissioni input‐based [mg/kWhpci] 200
emissioni del motore al camino[mg/kWhe] 571
emissioni evitate [mg/kWhe] (metodo caldaia evitata) 317
emissioni equivalenti del motore cogenerativo [mg/kWhe] 254
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Unsecondoesempionumerico
Cogeneratore MCI
Rendimento termico 0.50
Rendimento elettrico 0.35
Rendimento globale 0.85
Emissioni di NOx [mg/kWhpci]
200
Riferimenti impiegati
Rendimento termico caldaia evitata (Decisione 2007/74/CE) 0.90
NOx: emissione caldaia evitata [mg/kWhpci](✩ ✩ ✩ ✩ Norme UNI 297, 483 & 656)
100
Risultaticoncentrazione [mg/Nm3] 175
Emissioni input‐based [mg/kWhpci] 200
emissioni del motore al camino[mg/kWhe] 571
emissioni evitate [mg/kWhe] (metodo caldaia evitata) 159
emissioni equivalenti del motore cogenerativo [mg/kWhe] 412
