Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

Valutazione tecnico-economicadell’accumulo termico presso gli utenti del

teleriscaldamento

E. Carpaneto, M. Repetto

Dipartimento EnergiaPolitecnico di Torino

25 Maggio 2012

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

Valutazione tecnico-economica dell’accumulotermico presso gli utenti del teleriscaldamento

Contenuti presentazione1 introduzione2 strategie di accumulo locale3 tariffe teleriscaldamento4 casi studio

tipologie di immobilidiagrammi di caricodimensionamento accumuloparametri tecnico-economici

5 considerazioni conclusive

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

introduzione

le ragioni dell’accumulo localel’accumulo di energia e’ una problematica molto attualein diversi settori delle reti:

elettriche per ridurre i problemi legati al collegamento difonti rinnovabili intermittenti e non programmabilitermiche per ridurre i carichi di punta sulla rete didistribuzioneelettro-termiche per ottimizzare i diversi requisititemporali delle due produzioni energetiche

la valutazione dei costi/benefici e tempi di ritorno degliinterventi va studiata accuratamente al fine di definirele scale di priorita’ di attuazione prendendo inconsiderazione:

caratteristiche di assorbimento energeticocaratteristiche fisiche delle utenze

studio su alcune utenze Comune di Albacommissionato da EGEA

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

introduzione

le ragioni dell’accumulo localelo scopo principale dell’accumulo di energia e’ legatoall’ottimizzazione dei flussi di potenza sulla rete:

evitare congestioni idrauliche della reteaumentare lo sfruttamento termico della rete

centrale tlr

utenza

utenzastorag

e

storag

e

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

introduzione

le ragioni dell’accumulo localela dinamica delle utenze consente di spostare neltempo parte della richiesta di potenzagrazie alle perdite modeste, l’accumulo permette diabbassare la quota potenza senza aumentare la quotaenergia

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

introduzione

start-upproblema peculiare del tlr perche’ e’ dovuto alloscambiatore, all’accensione ∆T tra primario esecondario e’� del valore nominalel’energia associata al picco e’ utilizzataprevalentemente per ripristinare le temperature diacqua e corpi radiantilo studio dei primi istanti di accensione serve a:

determinare come l’energia venga distribuita sui diversicomponenti del sistemavalutare l’aumento di potenza richiesta in uno deimomenti piu’ critici del suo funzionamento

nel riscaldamento tradizionale a caldaia questotransitorio termico non si verifica o e’ limitato

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

introduzione

start-upla modellizzazione termo-idraulica della dinamicadell’intervallo di accensione e’ realizzata mediante unmodello:

a parametri concentrati per lo scambio termico tra i varicomponenti dell’impianto e l’ambientea parametri distribuiti per i fenomeni di trasporto delfluido

la simulazione consente di mettere in evidenza i legamitra le caratteristiche del picco di assorbimento e:

tipologia di elementi riscaldantiestensione del circuito di riscaldamento

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

introduzione

blocchi di simulazionescambiatore→ ambiente→ edificio→ esterno

TRC TR TI TM TETRF

p1

cS RS RI RM RE

CR CI CM

circuito termo-idraulico

x

v

L0

0 1 npxnpx − 1...TRC T1 Tnpx−1 Tnpx

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

introduzione

start-up

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

strategie di accumulo

peak shavingla tecnica limita gli assorbimenti massimi di potenza

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

strategie di accumulo

load shiftingla tecnica minimizza il flusso di potenza assorbito dallarete facendo vedere un carico costante nel tempo

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

tariffe

incentivazioneil miglior utilizzo della rete con l’accumulo locale puo’essere incentivato mediante una tariffa che penalizzi ipicchi di potenza assorbita/impegnatatariffa monomia→ quota unica energiatariffa binomia→ potenza/volumetria + quota energiatariffa bioraria→ costo energia diurno/notturno

EGEA CFpotenza cenergia(2010) e/kW e/MWh

monomia - 118.256binomia 43.54 70.954

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

casi studio

tipologie di utenzetipologie di utenza analizzate:

A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani);B: edificio scolastico storico;C: edificio scolastico nuova costruzione;D: utenza sportivo/ricreativa;E: uffici pubblici storico;

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

A B C D E

cons

umi e

nerg

etic

i gio

rnal

ieri

, kW

h

autunno

inverno

primavera

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

casi studio

tipologie di utenzele tipologie B ed E sono edifici di natura storica e il lorodiagramma di carico, ad assorbimento continuo in ognistagione, legato alle caratteristiche dell’edificio non sipresta all’utilizzo dell’accumulo

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

casi studio

tipologie di utenzele utenze scolastiche hanno un’intensita’ energeticapiu’ elevata dato il limitato numero di ore diriscaldamento e quindi si prestano bene a tecniche diLoad Shift ma hanno meno vantaggi dal Peak Shaving

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

casi studio

A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

casi studio

A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)Load shift

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

casi studio

A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)peak shaving su 20% energia giornaliera

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

casi studio

valutazione tecnico-economicaparametri accumulo

salto termico: ∆T = 30 ◦C (⇒' 30 litri/kWh)costo specifico: cu = 2 ke /m3

volume Load Shift: VLS = 6.7 m3

volume Peak Shaving: VPS = 3.5 m3

parametri utenzapotenza contrattuale: Pn = 72.8 kWenergia annua: Ey = 122.6 MWhutilizzazione: Ey

Pn= 1684 h

tariffa monomia: Cm = 14502 e

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

casi studio

A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)confronto potenze impegnate

0

20

40

60

80

nominale Load Shift Peak Shaving

72.8

33.1

49

kW

potenza(

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

casi studio

A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)Cb: tariffa binomia senza accumuloCbLS: tarfiffa binomia con accumulo Load ShiftCbPS: tarfiffa binomia con accumulo Peak Shaving

Cb CbLS CbPSquota potenza e 3170 1440 2135quota energia e 8710 8710 8710

totale e 11871 10141 10835vs. monomia % 81.8 69.9 74.7

Simple Payback time

Load Shift 7.8 anniPeak Shaving 6.8 anni

Energethica2012

E. Carpaneto,M. Repetto

introduzione

strategie

tariffe

casi studio

conclusioni

conclusioni

accumulo localela tipologia di utenza e’ fondamentale per lo studiodell’accumulo localele caratteristiche dell’edificio giocano un ruoloimportante nel diagramma di carico giornalierodiverse strategie di accumulo portano a tempi di ritornodell’investimento intorno a sette annil’applicazione di una tariffa bi-oraria porterebbe (costonotturno = 50 % diurno) porterebbe ad un maggiorrisparmio tariffario e ad un tempo di ritorno di 2.8 anni