L'importanza dell'uso delle fonti di energia rinnovabili all'interno delle politiche di risparmio energetico è cresciuta notevolmente negli ultimi anni, soprattutto in relazione all'attenzione posta ai temi dell'impatto ambientale degli edifici e della gestione razionale delle risorse energetiche. Le diverse metodologie di generazione distribuita e in particolare la micro-cogenerazione applicata ad utenze domestiche sono una possibile risposta a queste sollecitazioni. La cogenerazione rappresenta un'opportunità per ridurre il fabbisogno di energia primaria rispetto alla generazione separata di energia elettrica e calore; la micro-cogenerazione consentirebbe di ridurre il carico sulla rete elettrica nazionale, già fortemente congestionata sia a livello di linee di trasporto ad alta tensione, sia come rete di distribuzione in bassa tensione. La diffusione di impianti di taglia ridotta installati in utenze residenziali o commerciali sfruttando come fonte energetica il gas naturale, permetterebbe un notevole risparmio energetico, fondamentale in vista del raggiungimento degli obiettivi fissati in ambito di politiche di sviluppo in questo settore per i prossimi anni (protocollo di Kyoto, accordo Unione Europea sugli obiettivi 20-20-20). Tuttavia, fino a questo momento la micro-cogenerazione non ha potuto ancora svilupparsi pienamente in Italia a causa di una legislazione poco favorevole; negli ultimi anni la modifica di tale quadro legislativo ha consentito di abbattere numerosi ostacoli burocratici, semplificando le procedure di richiesta di allacciamento e consentendo lo scambio sul posto (net-metering), già previsto per le fonti rinnovabili. Con l'approvazione della deliberazione 074/08 da parte dell'AEEG è stato completato un percorso che ha permesso di stabilire con esattezza l'insieme delle politiche incentivanti legate alla cogenerazione riconoscendo un profilo vantaggioso alle tariffe di vendita alla rete dell'energia elettrica. Al fine di condurre una specifica campagna sperimentale è stata scelta la tecnologia più matura disponibile sul mercato, cioè il sistema di cogenerazione basato su motore primo a combustione interna integrato in un impianto di riscaldamento tradizionale già esistente. Lo sviluppo di un modello analitico che rappresentasse il sistema edificio-impianto ha consentito di comprendere al meglio le logiche di funzionamento e di regolazione del cogeneratore; sono stati studiati approfonditamente i diversi parametri di controllo, individuando un set-up ottimale del package cogenerativo. La ricerca della massimizzazione del risparmio energetico ha portato allo sviluppo di uno strumento di supporto al commissioning e all'individuazione di una metodologia per dimensionare le potenze degli elementi costituenti il package cogenerativo (cogeneratore e caldaia integrativa) e per determinare le impostazioni ottimali. L'efficacia delle diverse regolazioni è stata verificata attraverso la sperimentazione. La regolazione ottimale individuata ha permesso di ottenere un indice di risparmio energetico PES del 21% rispetto ad un PES della configurazione di default (senza commissioning) di 9% e una relativa riduzione del fabbisogno di energia primaria EPH nell'ordine del 40%. Le stime eseguite sulla produzione di CO2 evidenziano la possibilità di ridurre le emissioni di gas serra del 27% circa. Inoltre è stata condotta una campagna sperimentale sulla valutazione delle emissioni di CO, NOx e CO2, calcolando le emissioni specifiche e i valori complessivi valutati sul funzionamento durante un'intera stagione di riscaldamento. Le emissioni specifiche per kWh prodotto sono state confrontate con i valori medi di riferimento del parco termoelettrico italiano e delle centrali BAT. L'ultima parte del lavoro si è focalizzata su simulazioni del funzionamento del package cogenerativo e sull'analisi del quadro tariffario e degli incentivi attualmente disponibili, così da poter svolgere un'analisi economica. I risultati ottenuti mostrano una buona resa dell'impianto dal punto di vista energetico ed economico: il funzionamento soddisfacente è legato al corretto dimensionamento del cogeneratore e in una corretta regolazione, che riduca al minimo gli interventi della caldaia integrativa e sfrutti al meglio la presenza del serbatoio di accumulo.
Sperimentazione di un impianto di micro-cogenerazione applicato ad un'utenza residenziale
S Galli;M Mariotto
2009
Abstract
L'importanza dell'uso delle fonti di energia rinnovabili all'interno delle politiche di risparmio energetico è cresciuta notevolmente negli ultimi anni, soprattutto in relazione all'attenzione posta ai temi dell'impatto ambientale degli edifici e della gestione razionale delle risorse energetiche. Le diverse metodologie di generazione distribuita e in particolare la micro-cogenerazione applicata ad utenze domestiche sono una possibile risposta a queste sollecitazioni. La cogenerazione rappresenta un'opportunità per ridurre il fabbisogno di energia primaria rispetto alla generazione separata di energia elettrica e calore; la micro-cogenerazione consentirebbe di ridurre il carico sulla rete elettrica nazionale, già fortemente congestionata sia a livello di linee di trasporto ad alta tensione, sia come rete di distribuzione in bassa tensione. La diffusione di impianti di taglia ridotta installati in utenze residenziali o commerciali sfruttando come fonte energetica il gas naturale, permetterebbe un notevole risparmio energetico, fondamentale in vista del raggiungimento degli obiettivi fissati in ambito di politiche di sviluppo in questo settore per i prossimi anni (protocollo di Kyoto, accordo Unione Europea sugli obiettivi 20-20-20). Tuttavia, fino a questo momento la micro-cogenerazione non ha potuto ancora svilupparsi pienamente in Italia a causa di una legislazione poco favorevole; negli ultimi anni la modifica di tale quadro legislativo ha consentito di abbattere numerosi ostacoli burocratici, semplificando le procedure di richiesta di allacciamento e consentendo lo scambio sul posto (net-metering), già previsto per le fonti rinnovabili. Con l'approvazione della deliberazione 074/08 da parte dell'AEEG è stato completato un percorso che ha permesso di stabilire con esattezza l'insieme delle politiche incentivanti legate alla cogenerazione riconoscendo un profilo vantaggioso alle tariffe di vendita alla rete dell'energia elettrica. Al fine di condurre una specifica campagna sperimentale è stata scelta la tecnologia più matura disponibile sul mercato, cioè il sistema di cogenerazione basato su motore primo a combustione interna integrato in un impianto di riscaldamento tradizionale già esistente. Lo sviluppo di un modello analitico che rappresentasse il sistema edificio-impianto ha consentito di comprendere al meglio le logiche di funzionamento e di regolazione del cogeneratore; sono stati studiati approfonditamente i diversi parametri di controllo, individuando un set-up ottimale del package cogenerativo. La ricerca della massimizzazione del risparmio energetico ha portato allo sviluppo di uno strumento di supporto al commissioning e all'individuazione di una metodologia per dimensionare le potenze degli elementi costituenti il package cogenerativo (cogeneratore e caldaia integrativa) e per determinare le impostazioni ottimali. L'efficacia delle diverse regolazioni è stata verificata attraverso la sperimentazione. La regolazione ottimale individuata ha permesso di ottenere un indice di risparmio energetico PES del 21% rispetto ad un PES della configurazione di default (senza commissioning) di 9% e una relativa riduzione del fabbisogno di energia primaria EPH nell'ordine del 40%. Le stime eseguite sulla produzione di CO2 evidenziano la possibilità di ridurre le emissioni di gas serra del 27% circa. Inoltre è stata condotta una campagna sperimentale sulla valutazione delle emissioni di CO, NOx e CO2, calcolando le emissioni specifiche e i valori complessivi valutati sul funzionamento durante un'intera stagione di riscaldamento. Le emissioni specifiche per kWh prodotto sono state confrontate con i valori medi di riferimento del parco termoelettrico italiano e delle centrali BAT. L'ultima parte del lavoro si è focalizzata su simulazioni del funzionamento del package cogenerativo e sull'analisi del quadro tariffario e degli incentivi attualmente disponibili, così da poter svolgere un'analisi economica. I risultati ottenuti mostrano una buona resa dell'impianto dal punto di vista energetico ed economico: il funzionamento soddisfacente è legato al corretto dimensionamento del cogeneratore e in una corretta regolazione, che riduca al minimo gli interventi della caldaia integrativa e sfrutti al meglio la presenza del serbatoio di accumulo.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
