Casi pratici di realizzazione per piccola/media potenza di ... Braga-66793.pdf · ... in quanto il...
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Casi pratici di realizzazione
per piccola/media potenza di Cogenerazione
Mantova, 29 ottobre 2014 Relatore: Mauro Braga
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Viessmann Group
1917
2,1
11.400
55
27
Fondazione
74
120
Dipendenti
Miliardi di euro di
fatturato
Siti produttivi in 11 paesi
Organizzazioni e partner di
distribuzione
Filiali di vendita in tutto il
mondo
% di fatturato all‘estero
Paesi sedi delle società
Partner di distribuzione
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Programma cogenerazione
motori a combustione interna: prodotti e potenze
Vitotwin 300-W
0,99 kWel
Vitobloc 200
5,5 kWel
6 kWel
8,5 kWel
Vitobloc 200
20 kWel
Vitobloc 200
50 kWel
Vitobloc 200
70 - 140 kWel
Vitobloc 200
238 – 401 kWel
Microcogenerazione
< 50 kWel
Piccola cogenerazione
< 1000 kWel
Vitovalor 0,75 - 1 kWel
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Cogeneratore con motore ciclo Otto, Miller, Diesel
Ciclo base di funzionamento
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QUANDO PROPORRE UN IMPIANTO CHP
Diagrammi di Carico
Si, quando i carichi elettrici e
termici sono in “fase’’.
No, quando i carichi elettrici e
termici sono “sfasati”:
necessità di accumuli,
complessi e costosi.
LA PRODUZIONE COMBINATA DI ENERGIA
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Curve di durata
Si, quando i carichi elettrici e termici
sono caratterizzati da una durata
annua significativa: per 4000 h/anno la
potenza termica richiesta è superiore
a 300 kW circa, pari al 43% del picco.
No, in quanto il carico termico
dopo 2000 h/anno tende ad
annullarsi.
QUANDO PROPORRE UN IMPIANTO CHP
LA PRODUZIONE COMBINATA DI ENERGIA
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Il cogeneratore deve coprire la “BASE” del fabbisogno
per garantire il maggior numero di ore possibili ogni anno
L’accumulo inerziale termico fa
da ammortizzatore e aumenta le
ore di funzionamento e quindi
l’efficienza del sistema
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Analisi di fattibilità impianto di cogenerazione a metano
• Tipologia di installazione e combustibile:
attività produttiva, hotel, centro sportivo, ospedale, casa di riposo, condominio,
centro commerciale, azienda agricola…)
• Potenza elettrica installata ed assorbita
• Potenza termica installata ed assorbita
• Costo energia elettrica al kWh
• Costo gas al m3
• Luogo d’installazione:
presenza di centrale termica; installazione in copertura, all’esterno
• Regione di installazione (controllo emissioni NOx e CO)
È importante reperire le seguenti informazioni minime per poter effettuare uno studio
di fattibilità tecnico-economico:
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Case history
1- Galvanotecnica : trattamenti galvanici
2- Azienda produttrice macchine imbottigliamento
3- Azienda lavorazione e stoccaggio cioccolato
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Situazione iniziale
3 luglio 2013 -
• Una caldaia da 230kW dedicata al riscaldamento dell’acqua delle
vasche di processo. Temperature tra i 25°C e i 70°C.
• Riscaldamento invernale: 5 aerotermi a fiamma diretta da 100kW/cad
Tot. 500 kW installati
• Impianto fotovoltaico da 199 kWep
• Consumi annui:
– Gas: 105.000 smc
– Energia elettrica residua (al netto del FV): 650.000kWh
• Costi totali annui energia: 160.000€
Galvanotecnica Pollenzo – CN
Fonte:
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Galvanotecnica – Pollenzo (CN)
(in servizio da Agosto 2013)
3 luglio 2013 -
• Installazione, a integrazione dell’impianto esistente, di un cogeneratore Viessmann Vitobloc 200EM da 140kWel/207kWth (6.500ore/anno)
• funzione di back-up e copertura dei picchi con caldaia esistente
• Installazione di 2 serbatoi da 5.000l/cad con funzione di compensazione e di un dissipatore per l’eventuale calore in eccesso.
• Il cogeneratore svolge anche funzione di Gruppo Elettrogeno in mancanza di
energia elettrica ed è stato collegato ad un quadro di utenze privilegiate
• Sostituzione dei 5 aerotermi a fiamma diretta (500kW) con termoconvettori
ad acqua a bassa temperatura (tot. 375kW)
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Risultati ottenuti:
3 luglio 2013 -
• Valore dell’investimento (incluso riscaldamento): 360.000 €
• Nuovi costi dell’energia annui (incluso costi gestione cogeneratore):
79.500€ ( riduzione annua = 80.500€)
• Copertura fabbisogno elettrico: 85%
• Dispersione annuale calore: 17%
• Ricavi da certificati bianchi: 5.900€/anno
• Pay-back period (prima delle tasse): 4,5 anni (3,4 anni solo cogeneratore)
• R.O.I. ( return on investiment) a 10 anni: 19,55% (incluso manutenzioni straordinarie e prima delle tasse)
Galvanotecnica – Pollenzo (CN)
(in servizio da Agosto 2013)
Fonte:
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3 luglio 2013 -
• Il cliente ha aumentato nel 2014 la superficie dello stabilimento
di oltre il 60% (10.000m2 circa) con un sensibile aumento del
fabbisogno energetico generale.
• Lo stabilimento subisce circa 40/50 interruzioni di energia
elettrica anno, il 30% delle quali superiori ai 3 secondi.
• La strategia dell’azienda, che già lavora con il 3° turno ed
il week end in regime di assenza di presidio, è di
aumentare le lavorazioni non presidiate garantendo la
continuità di alimentazione elettrica.
• Prima dell’ampliamento la struttura energetica era la seguente: – 1 cogeneratore Caterpillar (anno 2001) da 725kWel/901kWth
– 2 caldaie a condensazione da 1,3MW/cad
– 2 assorbitori al bromuro di litio da 105kWf/cad per condizionamento estivo
– 2 serbatoi di accumulo acqua calda da 95 m3/cad
– 1 impianto Fotovoltaico da 1.144kWep
Macchine per imbottigliamento
Ceresole d’Alba (CN)
Situazione iniziale
Fonte:
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3 luglio 2013 -
• Installazione di un gruppo di continuità (UPS) bidirezionale Piller a massa rotante da 1,5 MW
con unità di accumulo rotante da 21 MJ.
• Abilita l’utilizzo di cogeneratori a gas invece di semplici gruppi elettrogeni a gasolio,
consentendo i conseguenti risparmi energetici.
• La continuità è garantita all’intero stabilimento che
assorbe 1,1MW di potenza.
• Installazione di un cogeneratore Viessmann
Vitobloc 200EM da 238 kWel/ 363 kWth (8.000 ore anno)
completo di dissipatore
• Installazione di un assorbitore al bromuro di litio da 175 kWf
• Installazione di un ulteriore impianto Fotovoltaico da 630 kWep sul tetto del
nuovo capannone
• Installazione di un software di automazione energetica per l’ottimizzazione delle fonti di
generazione dell’energia e della continuità elettrica
Macchine per imbottigliamento
Ceresole d’Alba (CN) - In funzione da Agosto 2014
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RISULTATI
3 luglio 2013 -
• Valore dell’investimento totale: 1.800.000 €
di cui 430.000 € per gli impianti del cogeneratore
• Riduzione dei costi di energia del cogeneratore rispetto
alle forniture tradizionali: 140.000 €/anno
• Autoconsumo del nuovo fabbisogno elettrico: 100%
(1,7MW/anno)
• Dispersione annuale calore: 20%
• Ricavi da certificati bianchi: 18.000 €/anno
• Pay-back period (prima delle tasse): 3,1 anni
• R.O.I. ( return on investiment) a 10 anni: 31% (incluso manutenzioni straordinarie e prima delle tasse)
Macchine per imbottigliamento
Ceresole d’Alba (CN) - In funzione da Agosto 2014
Fonte:
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Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR)
Impianto di Trigenerazione per produzione di:
energia termica-frigorifera ed elettrica
Situazione iniziale:
- assorbimenti termici della struttura durante i mesi estivi ed intermedi non elevati
- una forte richiesta di energia frigorifera per mantenimento temperatura controllata magazzino
Il Cliente grazie alle soluzioni impiantistiche adottate ha avuto un notevole abbattimento dei
costi di approvvigionamento energetico e quindi maggiore competitività.
Assorbitore a bromuro di litio
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Assorbitore a bromuro di litio
I cogeneratori Viessmann Vitobloc 200 e gli assorbitori a bromuro di litio utilizzati
per produrre acqua refrigerata a 7 °C, sono affidabili, perfettamente integrati e
sinergici garantendo la produzione di energia termica-elettrica -raffreddamento
Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR)
Impianto di Trigenerazione per produzione di:
energia termica-frigorifera ed elettrica
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Analisi di fattibilità dell’impianto di cogenerazione
Azienda Cioccolato
Industria
Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR)
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Analisi di fattibilità dell’impianto di cogenerazione
Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR)
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Analisi di fattibilità dell’impianto di cogenerazione
Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR)
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Pay-Back 4,4 anni
Analisi di fattibilità dell’impianto di cogenerazione
Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR)
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Valorizzazione dell’investimento e PAY-BACK
Analisi di fattibilità dell’impianto di cogenerazione
Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR)
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Energia meccanica
Combustione
Energia elettrica
Generatore
Energia
chimica
Celle a combustibile:
processo semplice ed elevati rendimenti elettrici
UNO SGUARDO AL FUTURO…..
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Cella combustibile
Caratteristiche delle celle a combustibile
Cella galvanica – energia termica/elettrica prodotta
dalla reazione di idrogeno con ossigeno
Elevati rendimenti elettrici
Silenzioso e senza vibrazioni
Poca manutenzione
Cella combustibile a bassa temperatura (PEM):
PEM = cella combustibile a scambio protonico
Grado di rendimento elettrico ~ 35 %
Temperatura di funzionamento 60-120°C
Cella combustibile ad alta temperatura (SOFC):
SOFC = cella combustibile a ossido solido
Grado di rendimento elettrico fino a oltre 50 %
Temperatura di funzionamento 650-1000°C
UNO SGUARDO AL FUTURO…..
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Nuove tecnologie negli impianti di riscaldamento Le celle a combustibile idonee anche negli edifici nuovi
Nuovo
500 m3 metano/ a 4.000 m3 metano/ a
Fabbisogno di energia termica
Fabbisogno di energia elettrica
4.000 kWh elettricità/ a
Esistente
Cella a
combustibile
Motore stirling
4.000 kWh elettricità/ a
UNO SGUARDO AL FUTURO…..