Corso EGE II Edizione PDF

CORSO EGE II EDIZIONE ESPERTO IN GESTIONE DELL'ENERGIA SETTORE CIVILE E INDUSTRIALE LEZIONE: 16 - CAR - Cogenerazione ad Alto Rendimento DOCENTE: Gabriele Insabato COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO: QUADRO LEGISLATIVO 2 COGENERAZIONE AD ALTO...

CORSO EGE II EDIZIONE ESPERTO IN GESTIONE DELL'ENERGIA SETTORE CIVILE E INDUSTRIALE LEZIONE: 16 - CAR - Cogenerazione ad Alto Rendimento DOCENTE: Gabriele Insabato COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO: QUADRO LEGISLATIVO 2 COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO: QUADRO LEGISLATIVO 3 COS’È LA COGENERAZIONE 4 COS’È LA COGENERAZIONE Flussi energetici in un Flussi energetici in un impianto convenzionale: impianto di cogenerazione: produzione separata produzione combinata ENERGIA PRIMARIA UTILIZZATA: ENERGIA PRIMARIA UTILIZZATA: 53+95=148 100 5 PICCOLA E MICRO COGENERAZIONE 6 COGENERAZIONE La produzione combinata di energia elettrica e di calore mediante unità di cogenerazione, trova applicazione sia in ambito industriale sia in ambito civile. Il calore può essere utilizzato sotto forma di vapore, acqua (calda/surriscaldata) ed aria calda. Negli impieghi di tipo civile (riscaldamento ambienti/telerisaldamento), il fluido termovettore è generalmente acqua (calore a bassa entalpia). Negli impieghi di tipo industriale, il fluido termovettore viene prodotto a temperature e pressioni più elevate per essere utilizzato tendenzialmente nel processo produttivo. 7 IMPIANTO DI COGENERAZIONE La configurazione base un impianto di cogenerazione comprende: 1. motore primo (turbina a vapore, turbina a gas, motore a combustione interna); 2. generatore elettrico; 3. sistema di recupero termico Il motore primo viene impiegato per convertire l’energia del combustibile in energia meccanica; il generatore la converte in energia elettrica 8 COS’È LA TRIGENERAZIONE 9 MECCANISMI DI SUPPORTO Gli operatori che possiedono o dispongono di unità di cogenerazione, previa apposita registrazione sul portale informatico dedicato del GSE (RICOGE) e successiva richiesta, possono accedere a due tipologie di meccanismi. Per l’accesso ai meccanismi deve essere compilata: “Richiesta CB” di accesso al regime di sostegno ai sensi del DM 5 settembre 2011; “Richiesta CAR” di riconoscimento del funzionamento in Cogenerazione ad Alto Rendimento (CAR) ai sensi del D.Lgs. 20/07, integrato dal DM 4 agosto 2011. 10 COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO (CAR) Le unità di cogenerazione possono essere riconosciute ad alto rendimento se per un dato anno di funzionamento presentano caratteristiche conformi a quanto indicato nell’allegato III del DM 4 agosto 2011 (che sostituisce l’allegato III del Decreto legislativo n. 20 del 2007). Nell’allegato III viene definito il «Metodo per la determinazione del rendimento del processo di cogenerazione» 1. I valori usati per calcolare il rendimento della cogenerazione e il risparmio di energia primaria sono determinati sulla base del funzionamento effettivo o previsto dell'unità in condizioni normali di utilizzazione. 2. Definizione di cogenerazione ad alto rendimento. 3. Calcolo del risparmio di energia primaria (PES). 11 COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO (CAR) La cogenerazione ad alto rendimento risponde ai seguenti due criteri (Allegato III DM 4 agosto 2011): a) la produzione mediante cogenerazione delle unità di cogenerazione fornisce un risparmio di energia primaria PES pari almeno al 10%; b) la produzione mediante unità di piccola cogenerazione e di micro- cogenerazione che forniscono un risparmio di energia primaria è assimilata alla cogenerazione ad alto rendimento. 12 RISPARMIO DI ENERGIA PRIMARIA (PES) Il parametro per la valutazione delle condizioni di Alto Rendimento per una data unità di cogenerazione e un dato periodo di riferimento è il risparmio di energia primaria (PES). La condizione da rispettare è: PES ≥ 10% oppure PES ≥ 0 per le unità di piccola e micro cogenerazione. La procedura per il calcolo del PES può essere suddivisa sinteticamente nelle seguenti quattro fasi: 1 Individuare l’unità di cogenerazione e riconoscerne i confini 2 Determinare il rendimento globale dell’unità di cogenerazione 3 Dimensionamento dell’unità virtuale 4 Calcolare il risparmio di energia primaria - PES 13 1. INDIVIDUARE L’UNITÀ DI COGENERAZIONE E RICONOSCERNE I CONFINI L’unità di cogenerazione è definita come (Art. 2, comma 1, lettera a) del DM 5 settembre 2011): «parte di un impianto di cogenerazione che, in condizioni ordinarie di esercizio, funziona indipendentemente da ogni altra parte dell’impianto di cogenerazione stesso» La corretta individuazione dei limiti dell’unità è indispensabile per poter definire le grandezze energetiche fondamentali ai fini del calcolo del rendimento globale conseguito nel periodo di rendicontazione. Sono esclusi il combustibile consumato ed il calore prodotto da impianti esclusivamente termici (caldaie di riserva e di integrazione). 14 1. INDIVIDUARE L’UNITÀ DI COGENERAZIONE E RICONOSCERNE I CONFINI 15 2. DETERMINARE IL RENDIMENTO GLOBALE DELL’IMPIANTO Il rendimento globale è dato dal rapporto che vede a numeratore la somma dell’energia termica utile e dell’energia elettrica/meccanica totale prodotta ed a denominatore l’energia del combustibile immesso nel sistema di produzione di energia in cogenerazione. E: somma di energia elettrica e meccanica prodotte dall’unità di cogenerazione durante il periodo di rendicontazione. Hchp: energia termica utile cogenerata prodotta dall’unità durante il medesimo periodo. F: energia termica di alimentazione immessa nell’unità al netto di eventuali apporti di energia di combustibile provenienti da fonti esterne all’unità, utilizzate per produrre energia termica utile non cogenerata. 16 2. DETERMINARE IL RENDIMENTO GLOBALE DELL’IMPIANTO Il rendimento globale di soglia è pari al 75% o all’80% in base alla tipologia di unità. Gli impianti che soddisfano le condizioni espresse nella tabella sono considerati impianti di Cogenerazione ad Alto Rendimento e tutta l’energia elettrica prodotta è considerata in regime di cogenerazione. 17 2. DETERMINARE IL RENDIMENTO GLOBALE DELL’IMPIANTO Qualora le condizioni descritte nella tabella non siano rispettate si assume che parte dell’energia elettrica/meccanica non sia prodotta in regime di cogenerazione ed entra in gioco la macchina virtuale, dove una stessa unità fisica è scomposta in due macchine virtuali: l’una cogenerativa (CHP) e l’altra non cogenerativa (NON CHP). 18 3. DIMENSIONAMENTO DELL’UNITÀ VIRTUALE Nel caso in cui si verifichi che il rendimento globale sia inferiore al valore soglia (hglobale,unità < hglobale,soglia) si assume che l’unità produca solo una parte dell’energia elettrica/meccanica in regime di cogenerazione (unità virtuale). La macchina virtuale è quella macchina che, dato il calore utile cogenerato Hchp, produce una quantità di energia elettrica Echp e consuma una quantità di energia di alimentazione Fchp, tali da conseguire un rendimento globale pari al valore di soglia previsto dalla normativa. Nota l’energia termica utile prodotta in cogenerazione Hchp, la determinazione delle corrispondenti energie elettrica Echp e di alimentazione Fchp, in regime di cogenerazione, viene condotta a partire dal calcolo del “Rapporto effettivo tra energia prodotta e calore Ceff”: 19 4. CALCOLO DEL PRIMARY ENERGY SAVING (PES) 20 RENDIMENTI DI PRODUZIONE MEDIANTE COGENERAZIONE 21 RENDIMENTI DI RIFERIMENTO 22 RENDIMENTI DI RIFERIMENTO 23 SINTESI PROCEDURA DI CALCOLO DEL PES (1) 24 SINTESI PROCEDURA DI CALCOLO DEL PES (2) 25 SINTESI PROCEDURA DI CALCOLO DEL PES (3) 26  RISPARMIO DI ENERGIA PRIMARIA L’art. 4 del DM 5 settembre 2011 impone che le unità di cogenerazione abbiano diritto, per ciascun anno solare in cui soddisfano i requisiti di CAR, al rilascio dei Certificati Bianchi, in numero commisurato al risparmio di energia primaria realizzato nell’anno in questione, se positivo, calcolato come segue: RISP è il risparmio di energia primaria, espresso in MWh, realizzato dall’unità di cogenerazione nell’anno solare per il quale è stato richiesto l’accesso al regime di sostegno; Echp è l’energia elettrica prodotta dalla “parte CHP” dell’unità di cogenerazione nel medesimo anno solare; Hchp è il calore utile prodotto dall’unità di cogenerazione nel medesimo anno solare; Fchp è l’energia di alimentazione consumata dalla “parte CHP” dell’unità di cogenerazione nel medesimo anno solare; 27 RISPARMIO DI ENERGIA PRIMARIA ηTRIF è il rendimento medio convenzionale del parco di produzione termico italiano, assunto pari a: 0,82 nel caso di utilizzo diretto dei gas di scarico; 0,90 nel caso di produzione di acqua calda/vapore. ηERIF è il rendimento medio convenzionale del parco di produzione elettrica italiano, assunto pari a 0,46 e corretto in funzione della tensione di allacciamento, della quantità di energia consumata in loco e della quantità di energia esportata verso la rete secondo le modalità di calcolo riportate nell’Allegato IV al “Regolamento Delegato (UE) 2015/2402 della Commissione del 12 Ottobre 2015”. 28 NUMERO DI CERTIFICATI BIANCHI In base al risparmio di energia primaria calcolato secondo la formula prima descritta (RISP), l’unità di cogenerazione ha diritto per lo specifico anno ad un numero di Certificati Bianchi pari a: 𝐶𝐵 = 𝑅𝐼𝑆𝑃 ∗ 0,086 ∗ 𝐾 K è un coefficiente di armonizzazione, che varia in base alla potenza dell’unità di cogenerazione, (la cui modalità di calcolo è indicata nella Parte 1° delle Linee Guida), nella quale sono riportati anche alcuni esempi di calcolo. Nel caso di rifacimento il coefficiente K è sempre uguale a 1. 29 CASO STUDIO 1: IMPIANTO A BIOMASSE 30 CASO STUDIO 2: CENTRALE TERMICA QUARTIERE RESIDENZIALE 31