Servizi generali di impianto

RIDUCE, MA NON SI ELIMINA, IL RISCHIO DI INVENDUTO.

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2. Scambio sul posto meccanismo regolato dall’autorità per l’energia e attuato dal GSE (Gestore dei servizi

Energetici) consente di compensare la partita di energia elettrica immessa in rete in una certa ora con quella

prelevata dalla rete in un’ora diversa: si utilizza il sistema elettrico come strumento di immagazzinamento

virtuale dell’energia prodotta e non contestualmente auto consumata, riguarda l’energia elettrica immessa e

quella prelevata, mentre la parte di energia prodotta e istantaneamente consumata non condiziona il

meccanismo. L’utente dello scambio sul posto paga normalmente le bollette per tutta l’energia prelevata dalla

rete, solo in un secondo momento il GSE, sulla base dei dati ricevuti dal gestore di rete, provvede a rimborsare

parte di quanto pagato in bolletta attraverso il “contributo in conto scambio”. Dal 2009 è operativo il “Testo

integrato delle modalità e delle condizioni tecnico – economiche per lo scambio sul posto – TISP” che ha

semplificato il meccanismo ed esteso lo Scambio sul posto agli impianti CAR fino a 200 kW, uniformando le

modalità di gestione a cure del GSE su tutto il territorio nazionale.

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3. Ritiro dedicato modalità semplificata a disposizione dei produttori di elettricità per il collocamento sul

mercato dell’energia elettrica immessa in rete. L’energia viene venduta dal GSE per conto del produttore:

comporta una maggiore semplicità gestionale rispetto alla vendita diretta sul mercato libero tramite la borsa

elettrica o i mercati non regolamentati, ma anche una maggiore redditività rispetto ai prezzi medi di mercato

grazie ai prezzi minimi garantiti dal GSE.

4. Rilascio di titoli di efficienza energetica (TEE)

Ramo di bypass

L’impianto non può prescindere dalla presenza del ramo di by-pass: attraverso il ramo di bypass ci sarà la portata di

= −

bypass Gbp, nella caldaia ci sarà G, dalla turbina passerà ,in modo tale che si possa produrre solo la

portata richiesta in quella fascia oraria.

È necessario avere il ramo di bypass per riuscire a

regolare l’impianto: il concetto consiste nell’inviare alla

turbina solo la G strettamente necessaria a soddisfare la

richiesta elettrica. La regolazione dell’impianto può

essere fatta o sul carico termico (più frequente) o sul

carico elettrico. →

Come si stima la portata di bypass esempio

L’operazione del surriscaldamento non è economica, perché spendiamo per alzare la temperatura e poi per abbassarla

e far passare meno energia, però ci serve per regolare l’impianto e distribuire il surplus di energia.

Il punto di partenza è sempre confrontare il costo speso per l’impianto cogenerativo e quello con approvvigionamento

separato.

Impianti di servizio per la produzione di energia termica ed elettrica – impianti cogenerativi con motori a combustione

interna →

Schema base

➢ Scambiatore di recupero olio

➢ Scambiatore di recupero acqua

➢ Scambiatore di recupero fumi

La sequenza degli scambiatori, che vengono utilizzati anche per

produrre dei fluidi di servizio, è sempre uguale allo schema

precedente. Eventualmente in testa si inserisce lo scambiatore

di recupero di aria, per motori soprariscaldati.

Stima dei rendimenti:

- Rendimento dell’alternatore (0.97)

- Rendimento scambiatori di recupero termico (0 – 0.8)

- Rendimento eta c (medio) = 0.35

- Rendimento elettrico: 0.34

- Rendimento recupero termico (eta r): 0.5

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Rendimento totale somma rendimento elettrico + rendimento di recupero = 0.84

I motori che possiamo utilizzare sono di vario tipo: alimentati a gas naturale, a combustibili, a gasolio, etc. Il rendimento

di questi impianti è superiore rispetto agli impianti cogenerativi: questo perché si ha la possibilità di collegare motore e

alternatore, cosa che non succede negli impianti cogenerativi perché la turbina ha un numero di giri indipendente, in

questo caso il motore viaggia a circa 1500 giri/min (rpm – round per minute), l’alternatore dovrebbe viaggiare a 3000

giri/min per una sola coppia di poli; se l’alternatore è a 2 coppie di poli viaggia a 1500 giri/min, cioè agli stessi giri del

motore, questo accoppiamento diretto consente di garantire la frequenza di 50 Hz e evita di avere organi meccanici

interposti, che farebbero perdere punti di rendimento.

Questi impianti sono generalmente di piccola potenza, massimo 3 MW, hanno però la possibilità di essere visti come

impianti modulari, ovvero è possibile accoppiare più moduli per ottenere una potenza superiore.

12/10/2021

La potenza elettrica si misura in kW elettrici e la

potenza termica in kW termici. I motori sovralimentati

sono quelli segnati come turbo intercooler.

Diagramma di Sankey per impianto cogenerativo MCI

Recupero termico a due scambiatori (acqua e fumi) disposti in serie

Le combinazioni degli scambiatori possono essere diverse: rappresentiamo lo schema di due scambiatori, acqua e fumi,

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disposti in serie immaginiamo di avere delle utenze che richiedono acqua o fumi

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S1 scambiatore acqua, una volta distribuito alle utenze come fluido di servizio l’acqua ritorna dall’utenza allo

scambiatore ad una temperatura di 60-70°C, ad una temperatura abbastanza fredda, avendo ceduto una parte del

calore alle utenze termiche, che richiederanno invece 80-90°C di temperatura all’uscita del circuito.

Ci sono due valvole (3 triangoli):

• Valvola deviatrice: con un ingresso e due uscite, nel caso rappresentato, queste valvole vengono chiamate “a

tre vie”, o “deviatrici”, la loro funzione è di deviare il liquido o in una direzione o nell’altra.

• Valvola miscelatrice: a due ingressi e 1 uscita, mischiano il fluido che arriva e lo immettono in un’unica uscita

Nella figura ci sono due valvole deviatrici a tre vie: il motore in partenza è freddo, l’acqua di raffreddamento del motore

prima di arrivare a 90°C impiega un po’ di tempo, allora in questo transitorio (questo tratto) la valvola V1 deve chiudere

il passaggio e deve aprire l’uscita orizzontale.

Immaginiamo che le utenze in alcune fasce richiedono meno energia termica, l’acqua a 90°C non viene sfruttata quindi

l’acqua a utenza ritorna in S1 a temperature più elevate (come 80°C), l’acqua di raffreddamento del motore si raffredda

meno, quindi c’è il rischio che il motore si surriscaldi, la valvola V2 chiude la strada per il motore da S1, e manda al

circuito dissipatore l’energia termica che deve essere appunto dissipata.

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S2 scambiatore fumi, il fluido di servizio è in uscita dallo scambiatore S1, S2 è attraversato dai fumi di scarico, una

volta ceduta energia termica vengono poi scaricati a 140-150°C. La valvola V3 prende come segnale un segnale di

temperatura, in base ad essa regola la quantità di fumi che deve andare nello scambiatore, abbiamo il circuito di bypass

in cui passa la parte di fumi che non è necessario che passino nello scambiatore.

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VS valvola di sicurezza, interviene per situazioni in cui la temperatura sale oltre soglia.

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*eventuale intercooler quando il motore è sovralimentato.

Le valvole deviatrice sono necessarie per garantire nel transitorio che ci sia la possibilità per l’acqua e l’olio di

raggiungere la temperatura adatta

Recupero termico a tre scambiatori (olio, acqua e fumi) in serie con dissipatore

ARIA – OLIO – ACQUA – FUMI

L’aria è presente per motori sovralimentati, l’olio non sempre necessario, acqua e fumi sempre presenti. La differenza

con il precedente circuito è il posizionamento del circuito dissipativo (quello in alto): nel primo caso agisce nel

raffreddare l’acqua di raffreddamento (se risulta ancora calda), in questo caso interviene quando il fluido di servizio si

trova a temperatura ancora troppo elevata per essere mandata agli scambiatori; c’è ancora una valvola deviatrice che

regola questo passaggio.

Circuiti di recupero separati per utenze termiche con differenti impieghi

Il treno di scambiatori è sdoppiato, o separato: abbiamo due gruppi di utenze, uno che richiede temperature più basse

(olio e acqua), e uno che richiede temperature maggiori (fumi).

Recupero termico per il riscaldamento di aria di processo

È all’interno di una sorta di tunnel: in ingresso potrebbe esserci un intercooler, si cerca di recuperare tutto il possibile.

Problema della regolazione sul carico termico o sul carico elettrico

Prestazioni attese per impianto MCI in funzione del carico

Questo indice termico nel caso dei MCI ha un andamento variabile col carico, variabilità delle richieste (come mostrato

nel grafico: dal 50 al 100%): nel grafico viene evidenziato in blu il rendimento termico e in rosso il rendimento elettrico,

le due curve sono parallele tra di loro perché al variare delle richieste i rendimenti hanno lo stesso andamento, dunque

possiamo considerare il loro rapporto costante. Quindi bisogna sempre bilanciare le richieste termiche e le richieste

elettriche, perché il punto di partenza è capire come erogare il servizio.

➢ Regolazione su carico termico: dobbiamo dimensionare in base alla massima richiesta termica, ma questo

vuol dire sovradimensionare la richiesta elettrica, ovvero si produrrà più energia elettrica del necessario.

Normalmente qualora la regolazione sul carico termico fosse inevitabile si potrebbe dimensionare

l’impianto cogenerativo sulla richiesta invernale, perché c’è bisogno di più carico elettrico, quindi il

sovradimensionamento di quest’ultimo non peserebbe troppo.

➢ Regolazione su carico elettrico: è la scelta prediletta per la regolazione di impianti cogenerativi, perché

permette di ottenere rendimenti alti e l’eventuale mancanza di carico termico può essere gestito tramite

l’introduzione di una caldaia per esempio nel caso di recupero termico, infatti qui il circuito di bybass non

c’è quindi i kW termici devono essere integrati tramite altri elementi.

Abbiamo normalmente due possibilità di configurazione:

- Collegamento ad isola

- Collegamento in parallelo

Collegamento ad isola

Significa che le utenze elettriche possono essere alimentate o

tramite l’impianto cogenerativo oppure interamente dalla rete

distributore prelevando energia elettrica; servono una serie di

dispositivi chiamati commutatori, che hanno il compito di collegare

le utenze elettriche o alla parte di circuito che proviene

dall’impianto cogenerativo, questo finché l’impianto riesce a

soddisfare la ric