Appunti impianti di cogenerazione e risparmio energetico

Metodi risparmio energetico:

Risparmio energia elettrica

rifasamento

● scelta della tensione

● dimensionamento dei conduttori

● potenza dei motori

● potenza dei trasformatori

● movimentazione dei fluidi

● impiego diretto di energia meccanica

● eliminazione degli usi non necessari di elettricità

● razionalizzazione dell’illuminazione

● razionalizzazione del condizionamento estivo

● attenuazione delle punte di carico

● Risparmio energia termica

Eliminazione del riscaldamento elettrico

● controllo della temperratura degli ambienti

● riscaldamento a bassa temperatura ad aria calda

● isolamento

● stratificazione dell’aria calda

● adozione di recuperi interni

● uso di pompe di calore

● cogenerazione

● Interventi sulla combustione

eliminazione delle fughe di calore

● regolazione dell’aria comburente

● controllo della T dei fumi

● Cogenerazione

La cogenerazione consiste nella produzione simultanea di potenza meccanica od elettrica e di

potenza termica utile con l’utilizzo di una sola fonte energetica

Si possono utilizzare:

Turbine a vapore

● Turbine a gas

● Impianti combinati gas-vapore

● Motori a combustione interna

● Microturbine a gas

● Celle a combustibile

● Sistemi ibridi

● Fonti energetiche:

Combustibili

● derivati del petrolio

○ carbone

○ gas naturale

○ Alternative

● energia solare

○ energia geotermica

○ biomasse

○ Vantaggi Limitazioni Controindicazioni

Consumo di combustibile Utilità inversamente Incremento dei costi fissi

❖ ❖ ❖

inferiore alla somma dei proporzionale alla (investimenti iniziali,

consumi che si avrebbero temperature del calore sorveglianza e

per produrre le stesse richiesto manutenzione)

potenze (termica ed Le domande di potenza Necessità di adottare

❖ ❖

elettrica) in impianti elettrica e termica devono nuove tecnologie (può

separati essere contemporanee essere visto

(non si possono stoccare sfavorevolmente nel

le due energie insieme) contesto aziendale)

Nel trasporto, Perdita di flessibilità

❖ ❖

particolarmente per il dell’impianto, con

calore, per limitare le necessità di ricorre re in

spese e le dispersioni casi particolari ad

Il rapporto di domande tra integrazioni di energia o

❖ calore ed elettricità deve utilizzi parziali

essere compatibile con le dell’impianto

caratteristiche del gruppo

cogeneratore

effetto scala con

❖ ripercussione sui minimi

valori economicamente

convenienti delle potenze

prodotte

Indici di valutazione

IRE - Indice di risparmio energetico

● ¿ ❑

P −P

IRE= ¿ ¿

¿

P ¿

❑ potenza introdotta col combustibile nell’impianto cogenerativo

→

P ¿ P

¿ → potenza totale da introdurre per produrre la stessa potenza elettrica e termica

P e

¿ ¿ ¿

Q’ η η

in due impianti separati con rendimenti e

t e t '

❑

P Q

e t

¿ ¿ ¿

P P

=P + = +

¿ ¿e ¿t ¿ ¿

η η

e t

P P

e t

introducendo il rendimento elettrico ( ) e termico ( ) dell’impianto cogenerativo

η η

= =

e t

P P

¿ ❑ ¿ ❑

ottengo: 1 1

IRE=1− =1−

P Q η η

e t e t

+ +

¿ ¿ ¿ ¿

P η P η η η

¿ ¿

e t e t

¿ ¿

In termini di energie si ottiene: Δt Δt P (t)

∫ ∫ e

¿

P Δt P dt dt

− (t)

¿ ¿ η (t)

0 0 e

IRE= =1−

¿ ¿

P Δt P Δt

¿ ¿

Esprimendo gli indici in termini di potenze valutiamo le prestazioni di targa dell’impianto, mentre

esprimendoli in termini di energia ne valuto le prestazioni di effettivo esercizio.

IR - Indice di risparmio

● P ¿

IR=1−IRE= ¿

P ¿

η - Coefficiente di utilizzo del combustibile

● n '

P +Q

e t ❑

η (somma di contributi di energie di diverso tipo)

= =η +η

n e t

P ¿

I - Indice elettrico

● e P η

e e

I = =

e ' η

Q t

t

IREC - Indice di risparmio economico

● ¿

C −C

IREC= ¿

C

¿ spesa per acquistare energia elettrica E e termica E dall’esterno

C → e t

C→ costo di produzione di E ed E nell’impianto cogenerativo

e t

λ → costo unitario del combustibile

ξ → costo di acquisto dell’energia elettrica

e

ξ → costo di acquisto dell’energia termica

t ¿

C ξ E ξ

=E +

e e t t

E e

C= λ

η e 1

IREC=1− η η

e t

+

λ λ

ξ ξ

e t

Gruppi combinati

ciclo a singola evaporazione

● ciclo a due livelli di pressione

● senza risurriscaldamento

○ con risurriscaldamento

○ ciclo a tre livelli di presisone

● con risurr.

○ senza risurr.

○ combustione supplementare (con post-combustore)

● cicli a gas con iniezione a vapore (STIG)

● potenziamento di impianti esistenti

● Tipologie (nel caso di imp. a vapore con turbine a gas):

○ Preriscaldamento dell’acqua di alimento

■ → η maggiorato dell’1-2% e potenza aumentata del 20-35%

Produzione di vapore di media pressione

■ → η maggiorato dell’1-2% e potenza aumentat