IMPIANTO DI COGENERAZIONE

Cogenerazione significa generare contemporaneamente più fonti di energia secondarie partendo da un'unica fonte primaria.

Un tipico esempio di cogeneratore è il motore dell'automobile che consente di produrre, da una fonte primaria quale è l'energia chimica del combustibile, sia energia meccanica (per muovere l'auto), sia energia elettrica (per il funzionamento delle apparecchiature elettriche dell'auto), sia termica (per riscaldare l'abitacolo dell'auto).

Le grandi centrali termoelettriche utilizzano il carbone o il petrolio per generare calore, la loro combustione è però a rendimenti molto bassi. A questo si aggiungono le grandi perdite di energie causate dalla distribuzione dell'energia elettrica dal punto di produzione al punto di consumo.

Nel caso della cogenerazione, invece, il punto di produzione dell'energia è situato nei pressi della zona di consumo, permettendo così il riutilizzo del calore per il teleriscaldamento degli edifici. In questo modo, la cogenerazione fornisce contemporaneamente riscaldamento ed energia elettrica.

Nelle centrali termoelettriche (t.e.) si converte l'energia chimica contenuta in un combustibile per ricavarne energia meccanica che, a sua volta, viene utilizzata per azionare un alternatore che fornisce energia elettrica; l'elettricità viene trasportata attraverso le linee elettriche e giunge agli utilizzatori finali, mentre l'energia termica derivata dalla combustione viene considerata scarto di produzione ed eliminata.

Il processo appena descritto è molto inefficiente perché consegna all'utente finale circa il 36% di energia elettrica rispetto all'energia primaria (metano, petrolio, ecc...) da cui deriva. Riassumendo:

100,00%

-58,00%

-6,00%

36,00%

Con la cogenerazione è possibile evitare di perdere potenza lungo le linee degli elettrodotti e nelle cabine di trasformazione oltre ad utilizzare il calore di scarto come prodotto utile. Riassumendo:

100,00%

-13,00%

87,00%

Il vantaggio della cogenerazione

       -  maggiore rendimento della combustione;

       -  minore spreco nella distribuzione dell'energia elettrica;

       -  produzione congiunta di riscaldamento ed elettricità.

Va detto che la combustione nella cogenerazione non elimina le conseguenze inquinanti. Di fatto, l'impianto a cogenerazione brucia derivati delle fonti primarie fossili come una qualsiasi centrale elettrica producendo emissioni di monossido di carbonio, di ossidi di azoto e di particolato. L'aspetto inquinante può comunque essere ridotto mediante l'uso di biocombustibili (es. biodiesel).

In tale contesto si inserisce la proposta VIBE, in quanto la nostra azienda propone una configurazione della centrale termica costituita da

MOTORI COGENERATIVI ALIMENTATI AD OLIO VEGETALE

 e quindi classificata come

 “CENTRALE A FONTE RINNOVABILE” AL 100%” .

L’OFFERTA CHE VIBE PRESENTA COMPRENDE :

la proposta di fornitura di uno o più moduli di cogenerazione da installarsi in parallelo alla rete elettrica attuale;

la fornitura dell’olio vegetale (carburante dell’impianto);

l’allacciamento alla rete elettrica dell’utente;

l’allacciamento vapore;

l’allacciamento acqua calda nella centrale termica;

manutenzione ordinaria ogni 15 gg;

controllo costante dell’impianto;

allacciamenti elettrici all’impianto esistente;

Tutto quanto sopra indicato risulta a costo zero per il cliente, il quale deve solo fidelizzarsi con Vibe per un periodo da definirsi, durante il quale verranno garantite tutte le voci sopra scritte, ricevendone inoltre un risparmio annuo sui costi energetici che viene evidenziato in sede di offerta dopo lo studio delle spese sostenute nell’arco di un anno dall’azienda (riferimento fatture emesse dagli enti fornitori).

A carico del Cliente rimane solo la predisposizione dello spazio installativo dell’impianto costituito da uno o più container di dimensioni massime m 12x2,4x2,6 lung.xlargh.xh e serbatoi – normalmente a torre, in vicinanza della centrale termica e dell’eventuale cabina di trasformazione MT/BT.

ESEMPIO REALE DI IMPIANTO DA INSTALLARSI

Verrà illustrato ora un caso concreto di impianto di cogenerazione da installarsi presso lo stabilimento di un’azienda del settore manifatturiero.

Il sistema di produzione combinata di energia elettrica e termica con impianti di cogenerazione è ormai diffuso su utenze di svariate dimensioni.

I vantaggi conseguenti all’applicazione di questa tecnologia sono sia di natura economica sia di natura ambientale per la riduzione degli inquinanti atmosferici.

Il gruppo di cogenerazione offerto sarà in struttura package completo di motore endotermico funzionante ad olio vegetale, generatore elettrico STAMFORD (o equivalente), kit per il recupero termico dal circuito di raffreddamento dell’acqua motore da gas di scarico per la produzione di acqua calda a 90°C e vapore a 3 bar, quadro di controllo comando e parallelo rete ENEL e container insonorizzato.

Allo scopo di facilitare la corretta lettura della relazione che segue precisiamo che :

- Nella scelta e nel dimensionamento degli impianti è stata posta attenzione prioritaria ai consumi elettrici.

CONSUMI ENERGETICI DELLE STRUTTURE IN ESAME

I dati riportati nella tabella seguente si riferiscono ai consumi di energia elettrica nell’anno 2006 desunti dalle specifiche fatture mensili.

l costo unitario medio per elettricità, considerando anche i consumi derivanti dalla climatizzazione estiva, al netto dell’IVA, risulta quindi pari a: 

718.153 €/anno : 5.984.609 kWh/anno = 0,120 €/kWh

I dati riportati nella tabella seguente si riferiscono ai consumi di energia termica e gas metano dell’anno 2006. Nella ricostruzione consideriamo il potere calorifero del gas metano pari a 9,5 kWh/mc, il rendimento medio della centrale termica pari a 0,7 ed il costo del metano, per utenza civile, pari a 0,311 €/mc. Per conoscere il reale fabbisogno di potenza abbiamo supposto di poter distribuire l’attuale riscaldamento ambientale in 624 ore/mese:

Il costo unitario medio per il calore è quindi pari a :

 286.559 €/anno : 6.127.378 kWh termici/anno = 0,0468 €/kWh

CONFIGURAZIONE DELLA CENTRALE ALIMENTATA AD OLIO VEGETALE:

I dati esposti nei precedenti capitoli evidenziano un forte squilibrio tra consumo elettrico e consumo termico.

La configurazione adeguata della centrale potrebbe essere la seguente (successivamente espandibile con un secondo modulo):

n° 2 Moduli cogenerativi da 450 kWel e da 560 kWt alimentati ad olio vegetale.

Il gruppo azionato dal motore ad olio vegetale a 1500 rpm erogherà energia per una potenza elettrica pari al 100% e per una potenza termica pari al 100% delle potenze medie attualmente richieste dalla struttura.

La centrale con generatore sincrono sarà predisposta per lavorare in parallelo con la rete Enel presente in media tensione.

Il gruppo di cogenerazione viene previsto con funzionamento completamente automatico, quindi senza interventi operativi del personale di servizio. Il motore viene avviato a seguito di comando automatico da orologio (o con comando manuale) e dopo breve preriscaldamento, viene collegato in parallelo con la rete.

In questo modo il carico elettrico, fino ad un massimo di 900 kWe, viene coperto dal gruppo di cogenerazione, mentre l’eventuale produzione mancante e le punte vengono coperte dalla rete pubblica.

La regolazione del gruppo di cogenerazione avviene con il sistema a “scambio zero ed a potenza modulante”. In questo caso il controllo elettronico modula la potenza del motore, e quindi l’assorbimento di combustibile, in modo che il gruppo segua l’andamento del carico elettrico futuro.

Saranno quindi previsti scambiatori di calore acqua-acqua, che effettueranno il recupero dell’energia di raffreddamento del motore riscaldando acqua ad una temperatura di circa 80÷85 °C con portate che possono variare a seconda del salto termico richiesto. Uno specifico scambiatore, posto in serie con i precedenti, effettuerà il recupero dell’energia termica dai fumi di scarico, producendo vapore a 3 bar. Il ritorno dall’utenza sarà comunque ad una temperatura non superiore a circa 78 °C.

Viene previsto inoltre il by-pass dei fumi direttamente allo scarico in atmosfera anziché allo scambiatore di recupero, mentre gli elettroradiatori dissipativi assicureranno l’eventuale raffreddamento d’emergenza dell’acqua motore.

Il sistema sarà predisposto per una regolazione automatica sia a “domanda elettrica” che a “domanda termica” in base alle esigenze dell’utenza.

La tabella sotto riportata mette in evidenza le energie che la centrale di trigenerazione (energia, caldo, freddo) può produrre quando viene posta in regolazione automatica a domanda termica.

Le ore di funzionamento elettrico sono state stimate pari a 624 ore/mese.

Le ore di funzionamento termico sono state stimate pari a 624 ore/mese.

Come si vede sia durante il periodo invernale sono necessarie integrazioni, anche se di modesta entità, prodotte con le caldaie presenti negli stabili.

Per quanto concerne l’energia elettrica, sarà completamente dedicata alla struttura e, come si può vedere, risulta sufficiente a coprire il 97% del fabbisogno elettrico

SINTESI E COSTI DI FUNZIONAMENTO

Sintesi economica:

SITUAZIONE FUTURA

BENEFICI AMBIENTALI ed ECONOMICI

L’elevato rendimento del sistema generativo consente una significativa riduzione del consumo di combustibile da parte del sistema Paese.

La quantificazione del beneficio viene espressa in termini energetici in tonnellate equivalenti di Petrolio ed in termini ambientali in riduzione dell’inquinamento atmosferico.

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