La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

ed Energie rinnovabili: Geotermia, Solare termodinamico e microeolico

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "ed Energie rinnovabili: Geotermia, Solare termodinamico e microeolico"— Transcript della presentazione:

1 ed Energie rinnovabili: Geotermia, Solare termodinamico e microeolico
Risparmio Energetico ed Energie rinnovabili: Geotermia, Solare termodinamico e microeolico Giampaolo Manfrida

2 Italia: storia recente dei consumi.....
Conversione : 1 TEP = 42 GJ = kWh

3

4 Spingere le rinnovabili verso la produzione di calore: una necessità!
Quasi il 50% dell’energia primaria è consumata per produrre calore. Anche il condizionamento sta assumendo un ruolo sempre più importante nei consumi elettrici Proposta UE: incrementare dal 10 al 25% la quota di rinnovabili per riscaldamento e raffreddamento EFFICIENZA ENERGETICA ED ENERGIE RINNOVABILI: aspetti di natura tecnica

5

6 Non Elettrici (Riscaldamento, trasporti,..)

7 L’energia elettrica rappresenta solo una frazione del consumo totale di energia (attorno al 20% a livello mondiale)

8 Interventi di risparmio energetico
I provvedimenti della UE in materia di razionalizzazione dell’utilizzo delle fonti energetiche: il 20 – 20 – 20 Obiettivi al 2020: Efficienza energetica: risparmio di energia primaria del 20% Fonti rinnovabili: 20% di energie rinnovabili Emissioni CO2: riduzione del 20%

9 Così suddivisi per settore (al 2005):
Il 20 – 20 – 20 per l’Italia: cosa significa? Consumi totali di energia primaria = 145 MTEP Così suddivisi per settore (al 2005): Trasporti ~ 30% Industria ~ 28% Residenziale ~ 21% Terziario ~ 11% Altri ~ 10% Risparmiarne il 20% equivale a ~ 30 MTEP Suddivisione per fonte (~ 198 MTEP lordi) : Petrolio ~ 43% Gas ~ 36% Carbone ~ 9% Elettricità primaria ~ 6% Altri ~ 6% È il 57% dell’energia elettrica totale immessa in rete!

10 Il settore industriale: la Task Force Efficienza Energetica di Confindustria
Valutazione dei possibili risparmi conseguibili con ridotti oneri addizionali alle imprese Individuazione dei settori più interessanti per dimensione e risparmi Evidenziare le tecnologie disponibili sulla base di accurate analisi costi/benefici Indirizzare le istituzioni verso una politica per l’efficienza energetica di medio - lungo termine Definire azioni di comunicazione e informazione

11 Il lavoro della Task Force (in collaborazione con ENEA e CESI)
Analisi per settore: approfondimento delle tecnologie rilevanti Per ciascuna tecnologia: periodo iniziale considerato al 2005 e prevedibile andamento del mercato al 2016 Elaborazione ed individuazione di scenari di possibili risparmi in funzione di diverse politiche di incentivazione ed analisi costi/benefici

12 Ripartizione settoriale dei Consumi di energia elettrica in Italia (2005)
Settore industriale: ha assorbito il 49% del consumo nazionale di energia elettrica (circa GWh) Circa l’80% dei quali è assorbito da motori elettrici (rapporto CESI) Ripartizione generale dei totali consumi elettrici (per tutti i settori): Motori ~ % lluminazione ~ % Elettrodomestici ~ % Stand by, carica batterie, etc. > 4%!

13 Motori elettrici Incidenza su consumo primario: 18%
Interventi relativi a: - industria e costruttori di macchinari e prodotti i cui componenti includono motori elettrici Interventi previsti: Installazione di motori efficienti di potenza 1  90 kW (motori in classe eff 1) Installazione di inverter su motori a regime variabile Risparmi conseguibili 9,7  18 TWh 7%  13% dei consumi primari dei motori elettrici al 2005

14 Incentivi: Finanziaria 2008 per motori e inverters
Fino al 31 dicembre 2010 Detrazione dall’imposta lorda del 20% della spesa per l’acquisto di motore ad alto rendimento o di un inverter (acquisto e l’installazione sul territorio nazionale) Dal 1º gennaio 2010 È vietata la commercializzazione di motori elettrici appartenenti alla classe 3 anche all’interno di apparati

15 Settore civile: Riscaldamento/raffrescamento e acqua calda sanitaria
Incidenza su consumo primario generale: 22% Incidenza sui consumi complessivi del settore civile = 60% Possibili vantaggi derivanti dall’integrazione tra le varie tecnologie Diversi interventi possono essere combinati: Coibentazione e interventi edili (serramenti più efficienti) Tecnologie per riscaldamento e acqua calda sanitaria (caldaie ad alta efficienza, pannelli solari termici ecc) Tecnologie per raffrescamento Risparmi conseguibili: 5,6  8 Mtep 15%  20% dei consumi per riscaldamento/raffrescamento del 2005

16 Incentivi: Finanziaria 2008 per la riqualificazione energetica degli edifici
Fino al 31 dicembre 2010 Prorogate le detrazioni fiscali del 55% per la riqualificazione energetica degli edifici Entro il 31 dicembre 2009 La detrazione del 55% si applica anche alle spese per la sostituzione intera o parziale di impianti di climatizzazione invernale non a condensazione, sostenute Le modalità per il riconoscimento dei benefici stabilite con un decreto del Ministro Economia e Finanze

17 Una fonte fondamentale: il risparmio e la certificazione energetica
Esempio: appartamento di 100 m2 con superficie finestrata del 20%, piano singolo, su garage/cantina al 25%, situato in zona centrale nel comune di Pistoia

18 La classe energetica dell’edificio e i possibili miglioramenti

19 25%  35% dei consumi per illuminazione del 2005
Incidenza su consumo primario: 6% Sono considerati gli impieghi per illuminazione sia civile che industriale Tecnologie efficienti: Lampade efficienti (da incandescenza a CFL) Sistemi di alimentazione efficienti Sistemi di regolazione del flusso luminoso ICT e sistemi di controllo Risparmi conseguibili 12,5  17 TWh 25%  35% dei consumi per illuminazione del 2005

20 9%  25% dei consumi di settore del 2005
Altri usi elettrici e termici nel settore civile incidenza su consumo primario: 8% Elettrodomestici, sistemi ITC, sistemi per la refrigerazione e la ristorazione (cottura) Tecnologie efficienti: Frigoriferi e congelatori efficienti (classe A++) Lavabiancheria e lavastoviglie in classe A superiore Riduzione dei consumi di stand-by (nuove famiglie di prodotti) Risparmi conseguibili negli impieghi elettrici 7,5  22 TWh 9%  25% dei consumi di settore del 2005

21 Settore civile, Casi specifici: Uffici Indagine ENEA in varie zone climatiche
Edifici per ufficio in zona climatica D m3/anno di gas per m2

22 Edifici per ufficio in zona climatica D Consumi elettrici annui per m2 …. Per zona climatica: … e per addetto:

23 Consumi elettrici negli uffici

24 Risparmio energetico per diversi tipi di intervento (edificio uso Ufficio – Riscaldamento)

25 Risparmio energetico per diversi tipi di intervento (edificio uso Ufficio – Raffrescamento)

26 Settore civile, Casi specifici: Scuole - Indagine ENEA
Un edificio è tanto più efficiente quanto più è compatto. In altre parole quanto più è piccolo il rapporto S/V (minore superficie disperdente rispetto al volume che racchiude). Solamente il 4% degli edifici scolastici analizzati presenta un rapporto di forma S/V minore di 0,3 (Figura 127), questo significa che mediamente gli edifici hanno una grande superficie disperdente. A differenza di edifici passivi residenziali, quelli scolastici dovrebbero essere riscaldati a regime intermittente (riduzione del riscaldamento nelle ore senza lezione). Il regime intermittente porta ad una temperatura interna media inferiore a quella di progetto e, con l’abbassamento della temperatura, si ridurrebbero anche le perdite di calore.

27

28

29 Applicazione di fonti rinnovabili al settore abitativo (ENEA, 2010) Sistemi di microcogenerazione distribuita

30 Consumi energetici per settore industriale (2008; ENEA)

31 Consumi elettricità nel settore industriale (2008; ENEA)
ENEA valuta che potrebbero essere introdotti ca /anno di motori ad alta efficienza di potenza compresa nell’intervallo 5-90 kW, con un risparmio di ca 1,37 TWh/anno ed un risparmio economico per gli utenti finali di ca 178 M€1, con un tempo di ritorno inferiore a tre anni. Il risparmio potenziale proveniente dagli inverter è ancora maggiore, pari a circa 3,5 TWh/anno, corrispondenti ad un risparmio per gli utenti di ca 450 M€. Uno studio realizzato da Confindustria2 quantifica i possibili risparmi energetici conseguibili con motori al alta efficienza in abbinamento ad inverter. La sostituzione forzata di motori a seguito della normativa cogente potrebbe produrre risparmi energetici fino 5,9 TWh/anno al 2020, corrispondenti a ca 750 M€ di risparmio economico per gli utenti finali. L’inverterizzazione di tutto il potenziale porterebbe ad un risparmio del 35% nel settore ventilazione e pompaggio, del 15% nel settore dei compressori e del 15% per le altre applicazioni.

32

33

34 Usi termici in industria e agricoltura
Incidenza sul consumo primario: 18% Sono presenti principalmente nelle industrie di processo (agroalimentare, tessile, cartiere, ecc.) Tecnologie efficienti: Impianti di cogenerazione ad alta efficienza di grossa, media e piccola taglia Interventi di miglioramento dell’efficienza dei processi industriali, anche mediante nuovi sistemi di automazione Risparmi conseguibili 0,8  4 Mtep 2,5%  12,5% dei consumi del 2005

35

36 Quante sono le installazioni solari termiche in Europa?
Crescita del Mercato solare termico nella EU 25 Quante sono le installazioni solari termiche in Europa? Capacità installata di solare termico ogni 1000 abitanti (in kW e m2) al 2005 Distribuzione del Mercato solare termico nella EU 25 al 2005 Italia: abbondantemente indietro rispetto a paesi con molta meno insolazione

37 Il solare termico nei processi industriali Temperatura < 250 °C
Per un fruttuoso utilizzo della fonte solare in ambito industriale Richiesta di energia termica continua e costante  Esclusi processi fortemente stagionali (4 – 6 mesi di inattività) Classificazione processi industriali in base profilo della domanda di calore: Domanda continua (24 ore/giorno per 7/7 giorni) essiccamento del malto (aria calda a 60 °C), essiccamento nelle cartiere (vapore a 135 °C); Domanda per riscaldamento dei fluidi contenuti in vasche, necessario per: - Mantenere costante la temperatura durante lo svolgimento di un processo; Preriscaldare all’avvio di un processo il liquido contenuto nelle vasche; Riscaldamento del fluido dopo la sua sostituzione. processi di tintura e candeggio (industria tessile), lavaggio di bottiglie (settore bevande); Preparazione di acqua calda per diversi usi EFFICIENZA ENERGETICA ED ENERGIE RINNOVABILI: aspetti di natura tecnica

38 L’accoppiamento tra il solare termico e i processi industriali
Strettamente dipendente dalle peculiarità del processo industriale in esame. Può variare moltissimo anche nell’ambito della stessa “famiglia” produttiva (per dimensioni, macchinari disponibili, grado di automazione, sistema termico preesistente, ecc.) Modalità d’integrazione della fonte solare L’impianto solare può essere accoppiato: direttamente al processo specifico; può “aiutare” il sistema centrale di produzione di calore, preriscaldando l’acqua in ingresso ad una caldaia a vapore o generando direttamente vapore (questa ultima è circostanza è molto rara) Scelta tipologia collettori: dipende principalmente dalla temperatura alla quale è richiesto il calore. Opzioni possibili: • Collettori piani vetrati selettivi (fino a 70÷80°C); • Collettori speciali ad elevata efficienza (fino a circa 150 °C); • Collettori parabolici lineari (PTC, fino a 400 °C)

39 Temperatura di lavoro Condizioni climatiche Continuità della domanda Taglia del sistema Energia da fonte solare Frazione solare Disponibilità di tetti o terreni Caratteristiche statiche tetti Recupero del calore di scarto Criteri di valutazione della fattibilità di sistemi solari per processi industriali.

40 Censimento degli impianti solari esistenti
Piani Sotto vuoto A concentrazione Parabolici Altri Censimento degli impianti solari esistenti Distribuzione per tipologia di collettori Distribuzione per calore di processo e potenza installata Distribuzione per temperatura di esercizio La maggior parte dei sistemi: per temperature < 50 °C  taglia intorno a 100 kW per temperature > 150 ºC  soltanto impianti di grandi dimensioni (> 100 – 200 kW)

41 1/3 della domanda totale di energia termica industriale.
Il potenziale di applicazione del solare termico per processi industriali in italia Energia destinata alla produzione di calore a bassa e media temperatura consumata dall’industria: 1/3 della domanda totale di energia termica industriale. Settori potenzialmente compatibili con l’utilizzo di energia solare: agro-alimentare, tessile e chimico Bolletta energetica a loro imputabile: 92 TWh

42 Distribuzione della superficie solarizzabile
Potenziale applicazioni industriali italiane: a bassa T in copertura: m2; • a bassa T in facciata: m2; • a media T in copertura: m2; • a media T in facciata: m2 Totale = 25.6 Milioni di m2 18,5 GW termici energia prodotta in un anno = 15,6 TWh Contributo medio in facciata = 10%

43 settori con processi termici a media temperatura
Superficie solarizzabile e contributo energetico degli impianti solari nello scenario di medio periodo Nel breve – medio periodo (2020) realisticamente (potenziale effettivo): settori con processi termici a media temperatura 40% della superficie disponibile in copertura 20% di quella in facciata L’energia globale producibile annualmente = 8,8 TWh potenza installata = 10 GW

44 Studio su Distretto tessile (Macrolotto 1 Prato; 2010)

45 Studio su Distretto tessile (Macrolotto 1 Prato; 2010)

46 40% in Yellowknife, Canada (62ºN) 32% in Warsaw, Poland (52ºN)
Alcuni esempi di potenzialità di risparmio domestico con integrazione solare termico Per un sistema solare termico di uso domestico 6 m2 di collettori vetrati Domanda di 300 l/giorno di acqua calda a 60ºC e 300 l di stoccaggio La frazione solare è: 21% in Tromsø, Norway (70ºN) 40% in Yellowknife, Canada (62ºN) 32% in Warsaw, Poland (52ºN) 51% in Harbin, China (46ºN) 67% in Sacramento, USA (39ºN) 39% in Tokyo, Japan (36ºN) 78% in Marrakech, Morocco (32ºN) 75% in Be’er-Sheva, Israel (31ºN) 81% in Matam, Senegal (16ºN) 59% in Puerto Limón, Costa Rica (10ºN) 59% in Jakarta, Indonesia (6ºS) 86% in Huancayo, Peru (12ºS) 69% in Harare, Zimbabwe (18ºS) 65% in Sydney, Australia (34ºS) 39% in Punta Arenas, Chile (53ºS) EFFICIENZA ENERGETICA ED ENERGIE RINNOVABILI: aspetti di natura tecnica

47 Energia Elettrica

48

49 Bilancio Energia Elettrica
Italia, 2009 GWh, di cui 40000GWh importati Prevalenza negli usi di Industria/Terziario Usi domestici in crescita Bilancio Energia Elettrica da Rinnovabili Italia, 2008 43000 GWh Idroelettrico 6000 GWh Eolico 6800 GWh Geotermia 200 GWh Solare 4500 GWh biomasse 1500 GWh da rifiuti

50

51 Energie Rinnovabili: Il problema della natura diffusa
e della non stazionarietà della risorsa Solare: Irraggiamento su superficie orizzontale: max 800 W/m^2 Eolico: Energia specifica bassa nella maggior parte dei casi in Italia 7,2 14,4 28,8 43,2 km/h 2 4 8 12 m/s 9,6 77 614 2074 Potenza vento per m^2 rotore Moto Ondoso: Energia specifica media molto bassa nel Mediterraneo (onde 1 m = 613 J/m^2) Conseguenza: per raccogliere potenze interessanti (20 kWe – 20 MWe) occorre pensare ad impianti di grande estensione. Gli impianti grandi hanno notevole inerzia e non sono capaci di seguire e convertire le variabili non stazionarie nel tempo.

52 Ore/anno di produzione equivalente per tipologia
2009 MW GWh Ore/anno Geotermia 711 5200 7314 Termo 55000 237000 4309 Idro 14500 41100 2834 Biomasse 1600 4500 2813 Eolico 4850 4900 1010 Solare 338 200 592 E’ data dalla divisione Energia prodotta/Potenza installata Dati presentati 2009 La resa di 1 MWe Geotermico in termini di energia prodotta per anno è almeno 7 volte quella di 1 MWe eolico; ed oltre 12 volte quella di 1 MWe fotovoltaico! Alcune rinnovabili sono molto penalizzate dalla natura aleatoria della fonte (vento, moto ondoso, sole) La soluzione di inserire negli impianti dispositivi di accumulo è complicata e comunque porta l’impianto ad operare fuori regime (peggiora il rendimento) Occorre tenere presente il costo del MWe (di picco) installato

53 Cogenerazione La cogenerazione di energia elettrica e calore è considerata come una delle forme più efficaci di risparmio energetico Gran parte dell'energia termica viene utilizzata a temperature relativamente basse, utilizzando processi di combustione Le temperature di combustione variano da oltre 2000°C (combustione adiabatica di miscele stechiomeriche), fino a 600 ÷ 700 °C (con opportuni accorgimenti), valori comunque assai superiori a quelli di utilizzo dell’energia termica (100 ÷ 300 °C) La cogenerazione implica il recupero di calore allo scarico di un impianto destinato alla produzione di energia elettrica (per effettuarlo può essere tollerabile una diminuzione del lavoro specifico) I vantaggi della cogenerazione implicano costi aggiuntivi, in gran parte legati alla necessità di sistemi per il trasferimento del calore (scambiatori), caratterizzati da ampie superfici di scambio termico. L’incremento delle superfici di scambio è necessario per ridurre il salto di temperatura che si utilizza per il trasferimento del calore Anche i costi di gestione e manutenzione sono maggiori rispetto al caso di impianti convenzionali.

54 Campi di impiego -1 Le caratteristiche dei diversi motori primi consentono di coprire una vasta gamma di applicazioni cogenerative al variare di carico elettrico e termico (condizioni di progetto). I diversi motori primi non sono equivalenti!

55 Campi di impiego -2 La scelta dell’impianto dipende anche dalla temperatura alla quale è richiesto il calore; questa influisce sulle prestazioni dell’impianto

56 Campi di impiego -3 Le prestazioni degli impianti ed il loro costo relativo dipendono dalla potenza

57 Parametri di prestazione - 1
Rendimento Elettrico Valuta solo le prestazioni dell’impianto per la produzione di energia elettrica Rendimento totale ( o di primo principio) Il calore e la potenza meccanica sono equiparati Si analizza l’impianto secondo il primo principio della termodinamica Tale rendimento è direttamente proporzionale al rendimento elettrico Indice Elettrico Indica il rapporto fra energia elettrica e calore utilizzato

58 Parametri di prestazione – 2 - Indice di Risparmio Energetico
Quantifica il risparmio di energia dell’impianto cogenerativo rispetto al caso in cui la produzione di energia elettrica sia fatta dal sistema nazionale (El_grid  0,4) e il calore prodotto da un generatore di calore convenzionale (GC; il valore dipende dalla taglia e dal tipo di combustibile; è compreso tra 0,8 e 0,93). Da sito GSE. Il numeratore evidenzia l’energia termica (o il consumo di energia primaria) in ingresso all’impianto cogenerativo (Q1N_COG = mc HCI = WEl/El) Il denominatore evidenzia il calore usato dal sistema di produzione di energia elettrica nazionale e dalla caldaia separata hNPGGS

59 Cogenerazione con MCI Il recupero di calore dai MCI è possibile:
MCI turbocompresso Il recupero di calore dai MCI è possibile: - dall’acqua di raffreddamento - dai gas di scarico - dall’olio lubrificante - dall’interrefrigerazione del compressore per motori sovralimentati -dal raffreddamento dell’alternatore -..... Complessivamente il calore è reso disponibile a temperature relativamente basse (80-200°C) I MCI non sono adatti per produzione di vapore di processo (portate basse, solo x grandi unità). I valori di Indice Elettrico sono elevati (0,7 – 1,5) I costi di manutenzione sono elevati.

60 Cogenerazione con impianti a vapore - 1
Impianti a vapore a contropressione Turbina a vapore a contropressione a condensatore caldo Sono impianti semplici, proponibili su taglie 1 MWe – 10 Mwe I valori di Indice Elettrico sono molto bassi (0,1 – 0,2) L’impianto è “rigido” per la regolazione: il carico termico dell’utenza comanda rispetto alla produzione di energia elettrica L’impianto è molto adatto per cogenerazione industriale in settori ad alto consumo di calore (produzione carta, tessile,....) I costi di manutenzione sono molto limitati. Esercizio TV_contr_prog.ees (Limite) Esercizio TV_contr_prog_r.ees (Reale) Esercizio TV_contrPT.ees (Progetto) Esercizio TvcontrQU.ees (Esercizio reale) Sostanzialmente é un normale impianto a vapore, nel quale il condensatore opera in condizioni pressurizzate e calde, in base alla specifica richiesta dell’utenza termica

61 Cogenerazione con impianti a vapore - 2
Impianti a vapore a spillamento Rispetto agli IV a contropressione, sono impianti molto flessibili per la regolazione indipendente di carico elettrico e termico La flessibilità comporta costi di impianto ed alla fine – su base annuale – l’IRE risulta alto solo se l’impianto ha operato in modalità prossima all’IV a contropressione Sono impianti proponibili su taglie 4 MWe – 20 MWe (sono comunque soluzioni con TV a doppio corpo) I valori di Indice Elettrico di progetto sono bassi (0,2- 0,3) L’impianto è molto adatto per cogenerazione industriale, in settori ad alto consumo di calore (produzione carta, tessile,....) I costi di manutenzione sono molto limitati Turbina a vapore a condensazione con spillamento

62 Cogenerazione con Turbine a Gas - 1
Turbina a gas con post-combustione Il punto critico è rappresentato dal rendimento della caldaia a recupero, difficilmente superiore a 0,7 in queste applicazioni (il sistema non si connota come “a energia totale”) Sono impianti proponibili su taglie 2 MWe – 40 MWe I valori di Indice Elettrico sono medi (0,7- 1) L’impianto è adatto per cogenerazione industriale, in settori a consumo equilibrato di calore ed elettricità (tessile, chimica, materie plastiche, laterizi, ....); anche per cogenerazione civile (teleriscaldamento). Le soluzioni con iniezione di vapore sono molto flessibili per la regolazione, nel senso che il vapore non destinato all’utenza termica può essere utilizzato per incrementare la produzione di energia elettrica (o viceversa). I costi di manutenzione sono limitati Turbina a gas con iniezione di vapore

63 Cogenerazione con Turbine a Gas - 2
Un problema caratteristico delle turbine a gas in configurazione cogenerativa é il rendimento relativamente limitato della caldaia a recupero, collegato alla rilevanza delle perdite per calore sensibile allo scarico (caratteristiche di sistemi con eccesso d'aria elevato). Tale rendimento è espresso dal rapporto: cr = Qrec/Qrec max = (T4 - Tst)/(T4 - Ta) La temperatura T4 allo scarico della turbina a gas è di norma compresa tra 400 e 600 °C; peraltro, la temperatura al camino Tst non può raggiungere valori molto bassi (prossimi a Ta 25 °C), per due motivi fondamentali: 1) al di sotto dei 100 °C esistono problemi legati alla condensazione dell'umidità presente nei gas di scarico (H2O proveniente perlopiù dalla combustione di idrogeno).Inoltre risulta problematico garantire un adeguato tiraggio al camino - il pennacchio di gas freddi presenta una scarsa tendenza al galleggiamento rispetto all'aria ambiente in cui viene immesso. 2) molti processi cogenerativi riconducono il fluido termovettore (di norma acqua) alla caldaia a recupero in condizioni di temperatura ancora elevate ( °C nel caso di recupero del condensato in condizioni di pressione atmosferica; fino a °C per macchine che reuperano il vapore condensato in condizioni pressurizzate); è quindi impossibile raffreddare i gas nella caldaia a recupero al di sotto della temperatura minima dell'utenza termica.

64 Cogenerazione con Turbine a Gas - 3
Esempio: Si calcoli il valore del rendimento della caldaia a recupero per una temperatura di scarico dei gas alla turbina T4 = Tig = 500 °C, assumendo Ta = 25 °C e Tst = Tug pari a 200 oppure 120 °C. cr = Qrec/Qrec max = (T4 - Tst)/(T4 - Ta) cr = (500 - Tst) / ( ) = 0,63 per Tst = 200°C; = 0,80 per Tst = 120°C

65 Cogenerazione con Turbine a Gas - 4 - Iniezione di vapore
Le Turbine a gas hanno una potenzialità di generazione di vapore superiore alla quantità tipica iniettabile a monte della camera di combustione. In base ai fabbisogni (elettrico e termico) é possibile graduare quanto vapore inviare all’iniezione e quanto al processo produttivo. L’attivazione della Postcombustione aggiunge un ulteriore margine di flessibilità all’impianto (Ciclo Cheng). Taglie proponibili MWe (problema del consumo di acqua).

66 Cogenerazione con Turbine a Gas - 5 - Cicli Combinati Gas-Vapore
Sono impianti proponibili su taglie 40 MWe – 600 MWe I valori di Indice Elettrico di progetto sono medio/alti (0,7- 1,5). L’impianto è adatto per cogenerazione industriale, in settori a consumo equilibrato di calore ed elettricità (tessile, chimica, materie plastiche, laterizi, ....); anche per cogenerazione civile (teleriscaldamento). Il costo d’impianto è elevato. La regolazione è molto flessibile, ma nell’esercizio occorre fare attenzione a rispettare su base annuale i limiti imposti dalla legislazione (IRE) per godere delle agevolazioni ed incentivi di legge. I costi di manutenzione sono limitati in termini relativi al kWh, ma si tratta comunque di grandi impianti termoelettrici che richiedono una gestione onerosa. Ciclo Combinato con Post Combustore e Turbina a vapore in contropressione Ciclo Combinato con Post Combustore e Turbina a vapore a condensazione con spillamento

67 Bilanci Energetici Q2 WEl Le potenzialità cogenerative e i bilanci energetici dipendono dalla tipologia di impianto adottato. Esempio: variazione della potenza elettrica per diverse tipologie di impianto a parità di calore cogenerato “Diagrammi di Grassmann” QUt IV contropressione Q2 WEl TG + HRSG QUt Q2 WEl Ciclo combinato QUt

68 Teleriscaldamento Il Teleriscaldamento rappresenta un’interessante possibilità di applicazione civile della Cogenerazione. Il Teleriscaldamento, tipicamente impiegato in zone a clima freddo, consiste nell’insieme degli elementi utilizzati per generare e trasferire il calore generato alle utenze termiche che non sono ubicate presso la centrale di cogenerazione Serve una rete di distribuzione del calore Normalmente sono presenti sottostazioni di distribuzione a livello di quartiere, condominio,..... La rete primaria è in genere con acqua calda in pressione (circa 5 bar) a °C; agli utenti finali si distribuisce calore con una rete secondaria locale a 50-80°C. In grandi città del Nord sono presenti reti di distribuzione primaria di vapore Oggi esiste la possibilità di distribuire calore/freddo (Trigenerazione)

69 Aspetti legislativi e normativi
Le leggi sul risparmio energetico (9 e 10 del 1991) e le conseguenti delibere CIPE ( ) hanno facilitato il diffondersi della cogenerazione Il principio fondamentale è quello che consente l’autoproduzione di energia elettrica in presenza di un impianto di cogenerazione in cui il peso relativo del calore cogenerato sia superiore ad una quota minima fissata per legge. Generalmente è imposta una elevata quantità di calore cogenerato, dell’ordine del 70-80% rispetto al valore dell’energia elettrica prodotta. Vantaggi ulteriori derivano dalla possibilità di "Vettoriamento" di energia elettrica e da prezzi di rivendita alla borsa dell’energia convenienti per l'energia prodotta in modo cogenerativo (assimilata alle fonti rinnovabili) Col vettoriamento un’ azienda con più siti produttivi può distribuire tramite la rete nazionale l’energia elettrica auto prodotta ad altre sedi non dotate di impianto di cogenerazione, a costi nulli o marginali In ogni caso, per l'autoproduttore/cogeneratore di energia elettrica e termica risulta fondamentale la possibilità di interscambiare energia elettrica a costi contenuti mediante il collegamento in parallelo alla rete nazionale Si coprono così gli inevitabili eccessi/carenze di energia elettrica prodotta

70

71

72 Recepimento Direttiva Europea 2004/08/CE
DLGS 8/02/2007 n. 20 (Allegato 3 Metodo di calcolo del rendimento del processo di cogenerazione) Recepimento Direttiva Europea 2004/08/CE = - +

73

74

75

76

77

78 Rete Teleriscaldamento Milano Sud
Volumetria residenziale di circa 3,85 milioni di metri cubi riscaldati. Il fabbisogno termico medio nelle ultime tre stagioni termiche è risultato pari a MWht/a. La situazione “ottimizzata” (dal punto di vista impiantistico,economico, energetico ed ambientale) è quella che prevede una quota di energia di origine cogenerativa attorno al 70÷80% del carico richiesto dalla rete. Tale quota di energia si raggiunge, stante la forma del diagramma di durata tipica del clima tipico delle regioni del nord Italia (figura 1), con una sezione cogenerativa avente una potenzialità termica pari a circa il 45÷50% della potenza di picco richiesta dalla rete. L’energia termica immessa in rete, comprensiva delle perdite, è risultata pari a MWht/a. Le perdite medie sono attestate attorno all’11% dell’energia immessa in rete. La potenza di picco richiesta dalla rete è di circa 73 MWt.

79 Solare termodinamico ENEA ha sviluppato una propria tecnologia sul solare termodinamico, basata sull’impiego di sali fusi per il circuito primario e lo stoccaggio termico; con ciclo di conversione a vapore. La tecnologia ENEA è stata trasferita a di versi soggetti industriali (Gruppo Angelantoni). Sono previste varie applicazioni: Solare su grande scala Integrazione con geotermia Trasformazione di biomasse in energia elettrica, calore e biocombustibili liquidi

80 GEOTERMIA Core Business: Esplorazione e macchinario per trivellazione. Costruzione di macchine. Costo (incluso prospezioni): da 3 a 5000 €/kWe Prospettive di crescita contenute, a meno di sviluppare nuove aree discusse (Amiata) o di ricorrere a nuove tecnologie più costose (EGS). Ricorda: un impianto geotermico funziona oltre 7000 ore/anno (su 8760)

81

82

83 Schema concettuale di un sistema geotermico idrotermale
Vapordotto Sorgenti termali Pozzi di produzione Impianto di perforazione Centrale Acqua meteorica Pozzo si reiniezione Falda acquifera Rocce impermebili c Spessore 500 – 2000 m Sorgente di calore Rocce fuse o parzialmente fuse Profondità 5-10 Km. T > °C Serbatoio Rocce porose e fratturate Spessore : 500 – 1500 m Temp. = 150 – 300 °C

84 Potenze totali [MW] T>100
1 - Livorno 109.51 0.00 2 - Casciana Terme 226.04 11.37 3 - Elsa 83.34 4 - Cecina 5+6 - Volterra 7 - San Gimignano 129.90 48.78 8 - Campiglia 346.87 Larderello 236.19 176.15 11 - Montecastelli 91.16 83.81 Travale 95.16 86.54 14 - Cornate 15 - Massa Marittima 16 - Gavorrano 17 - Ribolla 152.48 90.63 18 - Monticiano 19 - Montemurlo 141.85 48.34 20 - Buonconvento 61.93 25.76 21 - Grosseto 22 - Campagnatico 143.42 23 - Montenero 106.24 29.28 24 - Seggiano 266.60 142.67 25 - Pomonte 21.81 26 - Roccalbenga 94.49 57.41 Monte Amiata 173.82 165.75 Radicofani 31 - Castellazzara 96.35 75.52 Totale Potenza termica estraibile (da 750 a 1500 m ) rispetto a una T_rif=50°C Nell’ipotesi più pessimistica la potenza termica utilizzabile è pari a circa 2500 MW di cui 1050 da risorse geotermiche a temperature superiori a 100°C e profondità inferiori a 1500 m

85 Impianti Geotermici Binari con fluidi organici (ORC)
Gli impianti binari operano a Circuito chiuso: il fluido geotermico (con i possibili contaminanti) non entra in contatto con l’atmosfera.

86


Scaricare ppt "ed Energie rinnovabili: Geotermia, Solare termodinamico e microeolico"

Presentazioni simili


Annunci Google