verona, 29 ottobre 2013 · previsti per il motore primonon chp: idoneo per cogeneratori...

Verona, 29 ottobre 2013!

CogenerazioneTermotecnica IndustrialePompe di Calore

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Ilquadrolegislativoenormativo:irequisitiperilriconoscimentodellaCARelanuova

normaUNI8887

Prof.Ing.MicheleBianchi

DipartimentoIngegneriaIndustriale‐ UniversitàdiBolognaCoordinatoreGL405«CogenerazioneePoligenerazione»‐ CTI

Veronafiere29 ottobre 2013

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CogenerazioneadAltoRendimento(CAR)

• Leunitàdicogenerazioneentrateineserciziodopoil1gennaio2011sonoconsiderateCARserispondonoairequisitideldecreto4agosto2011

• Leunitàdicogenerazioneentrateineserciziotrail7marzo2007eil31dicembre2010sonoammesseaibeneficideldecreto5settembre2011seCARoppuresericonosciutecogenerative secondoladeliberaAEEG42/02esuccessivemodificheedintegrazioni

• Leunitàdicogenerazioneentrateineserciziotrail1aprile1999eil7marzo2007sonoammesseaibeneficideldecreto5settembre2011sericonosciutecogenerative aisensidellenormeapplicabilialladatadientratainesercizio

AEEG42/02

7mar2007

DecretiMSE4/8/20115/9/2011

DecretoBersani

1aprile99 2002 2004

2004/8/CE D.Lgs.20/07

1gen2011

LineeGuidaCAR

gen2012

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LecondizioniperilriconoscimentoCAR

A)RAPPRESENTARE UN RISPARMIO DI COMBUSTIBILE RISPETTO ALLAPRODUZIONE SEPARATA

Confrontoconlaproduzionecentralizzatadigrossataglia(es=52,5%)

Requisitimenostringentiperlapiccolacogenerazione(PES>0)

Trattamentodifavoreperl’energiaelettricaprodottainBTe

autoconsumata(p=0,86)

CalcolodelPESsullaproduzioneelettricalorda

Rendimentotermicononpiùdifferenziatotrausiciviliedindustriali

LIMte

c PESE

pE

E1PES

tses

44

LecondizioniperilriconoscimentoCAR

A)RAPPRESENTARE UN RISPARMIO DI COMBUSTIBILE RISPETTO ALLAPRODUZIONE SEPARATA

55

LecondizioniperilriconoscimentoCAR

A)RAPPRESENTARE UN RISPARMIO DI COMBUSTIBILE RISPETTO ALLAPRODUZIONE SEPARATA

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LecondizioniperilriconoscimentoCAR

A)RAPPRESENTARE UN RISPARMIO DI COMBUSTIBILE RISPETTO ALLAPRODUZIONE SEPARATA

“La quantità di elettricità prodotta mediante cogenerazione è misurata ai terminali del generatore e il consumo interno per il funzionamento dell’unità di cogenerazione non viene sottratto. Alla produzione di energia non deve essere sottratta l’energia elettrica usata internamente”

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B)SODDISFARE UNA EFFETTIVA RICHIESTA DI CALORE UTILE

Ibeneficisull’energiaelettricaprodottasonoproporzionaliallaproduzionedi

caloreutile(riguardanotuttal’energiaelettricasee+t>0,75)

Nellamicrocogenerazioneèconsentitostimarelaproduzionedicaloreutile

Lecondensediritornovengonoconsideratecomeliquidoa15°C

LecondizioniperilriconoscimentoCAR

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Codice norma Titolo

UNI 9927:1992Gruppi per la produzione combinata di energia elettricae calore azionati da motori alternativi a combustioneinterna – Metodi di prova in campo

UNI 9923:1992Centrali termoelettriche – Smaltimento all’ambiente delcalore di condensazione – Terminologia, classificazionee grandezze caratteristiche

UNI 7582:1988 Generatori di vapore – Direttive per il lavaggio chimicolato acqua-vapore

UNI 8887:1987(in inchiesta publica)

Sistemi per processi di cogenerazione – Definizionie classificazione

Lanormativatecnica

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Lavecchianorma8887:«Sistemiperprocessidicogenerazione»

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Lavecchianorma8887:gliindicienergetici

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Lanuovanorma8887

Aggiornare «terminologia»,«definizioni»e«classificazioni»,inaccordoallalegislazionevigente;

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Aggiornare «terminologia»,«definizioni»e«classificazioni»,inaccordoallalegislazionevigente;

Aggiornare «indicienergetici»,inaccordoallalegislazionevigente:

Lanuovanorma8887

13

Aggiornare «terminologia»,«definizioni»e«classificazioni»,inaccordoallalegislazionevigente;

Aggiornare «indicienergetici»,inaccordoallalegislazionevigente:

Lanuovanorma8887

14

Aggiornare «terminologia»,«definizioni»e«classificazioni»,inaccordoallalegislazionevigente;

Aggiornare «indicienergetici»,inaccordoallalegislazionevigente;

Introdurrenuoviindiciperilcalcolodelleemissionidiuncogeneratore

Lanuovanorma8887

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H2OCO2

N2

O2

altro

Lanuovanorma8887:indicisulleemissioni

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0.01

0.1

1

101

102

1 10 100 1000 10000

spos

tam

ento

ver

tica

le [k

m]

spostamento orizzontale [km]

ore

giorni

mesi

anni

decennitempo di residenzanell'atmosfera

comunale

NH3idrocarburi

SO2

NOx

CO2

CH4

altri gas serra

CO

regionaleprovinciale nazionale e internazionale

trop

osfe

ram

esos

fera

stra

tosf

era

particolatoO3

Impatto locale Impatto globale

Laemissionidiuncogeneratore:ilraggiodiazione

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la concentrazione di inquinante nei fumi (mg/Nm3): non immediato il legame con l’energia del combustibile e nessuna informazione sull’efficienza della conversione

Emissione per unità di energia del combustibile (mg/kcal): nessuna informazione sull’efficienza della conversione

Emissione per unità di energia utile prodotta (mg/kWh): chiaro indicatore del rapporto tra il costo ambientale ed il beneficio per la collettività

Laemissionidiuncogeneratore:l’unitàdimisura

combustibile

Energia utile

input‐based

output‐based

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il cogeneratore è visto dall’attuale normativa in materia ambientale (di tipo «input‐based»)

come una caldaia o come un generatore elettrico

non si tiene conto del doppio prodotto(elettricità e calore)

Laemissionidiuncogeneratore:l’unitàdimisura

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assoggettareunsistemaCHPaglistessilimitiautorizzativiambientaliprevistiperilmotoreprimo nonCHP:idoneopercogeneratori“topping”(MCI,MTG,TG,ecc.)dovel’energiaelettricaèl’effettoutileprimarioeiltermicoèilsottoprodottodelciclotermodinamico

assoggettareunsistemaCHPaglistessilimitiautorizzativiambientaliprevistiperunimpiantodisolagenerazionedicalore (caldaia):idoneopercogeneratori“bottoming”(ORC,TPV,ecc.)dovelaproduzionedielettricitàèdisecondariaimportanzaeavvienesfruttandoilcalorerecuperatodaunprocessodicombustionededicatoallaproduzionetermica

assoggettareunsistemacogenerativoalimitiautorizzativiambientaliappositamenteintrodottiperlacogenerazione

Laemissionidiuncogeneratore:ilimitidiunanormativa«input‐based».Qualivincolidilegge?

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Metododellacaldaiaevitata:criteriobasatosullavalutazionedegliinquinantiaimpattolocale

IndicediRisparmioAmbientale:confrontoconlaproduzioneseparataperinquinantiadimpattoglobale

Laemissionidiuncogeneratore:gliindicipropostidallanuovanormaUNI8887

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Ee

Ee Et

Et

Et

Motorenoncogenerativo

In cogenerazione

Il beneficio ambientale della cogenerazione è legato al fatto che, grazie alrecupero termico, posso “evitare” di tenere in esercizio una caldaia,risparmiandone le emissioni.

Ilmetododella“caldaiaevitata”

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emissionidelcogeneratore

emissionialcamino

emissionidiriferimentodellacaldaiaevitata

produzionetermicadelcogeneratore

produzioneelettricadelcogeneratore

e

t

t

tomincacog E

E

e

t

t

t

nocog

cog

EE

Il beneficio ambientale della cogenerazione è legato al fatto che, grazie alrecupero termico, posso “evitare” di tenere in esercizio una caldaia,risparmiandone le emissioni.

B A

Ilmetododella“caldaiaevitata”

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Ilrendimentodiriferimentodellacaldaiaevitatapuòesserescelto: secondolaDecisione2007/74/CE(0.9pergasnaturale)secondoAEEG42/02(0.8percivile,0.9perindustriale)secondoSchedaTecnica21(delibereAEEG177/05e187/05)utilizzando…

t

t)kW(Plog03.077.0 nt

Leemissionidiriferimentodellacaldaiaevitatapossonoesserescelte: secondoleclassidimeritoprevistenellenormeUNIEN483,656utilizzandoilimitiimpostidalleautoritàcompetentiallecaldaie…

Ilmetododella“caldaiaevitata”

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e

t

t

t

e

e

EE

1BA

CBAESI

C

Ee Et

Et

Produzioneseparata Cogenerazione

L’IndicediRisparmioAmbientale‐ ESI

Le emissioni della cogenerazionevengono messe in relazione con leemissioni della grande produzioneseparata di elettricità e calore.

km

Ee

A

ambitolocale

25

tt

e

e

ESIrichiedeinoltreivaloridiriferimentodeltermico(comeilmetodo“caldaiaevitata”):

Ilrendimentoelettricodiconfrontopuòesserescelto: secondolaDecisione2007/74/CE(infunzionealcombustibile)secondoAEEG42/02(infunzioneditagliaecombustibile)…

Leemissionidiriferimentodellaproduzioneelettrica: valorimedidellaproduzionenazionale BAT…

L’IndicediRisparmioAmbientale‐ ESI

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Unesempionumerico

Cogeneratore MCI

Rendimento termico 0.50

Rendimento elettrico 0.35

Rendimento globale 0.85

Emissioni di NOx [mg/kWhpci]

200

Riferimenti impiegati

Rendimento termico caldaia evitata (Decisione 2007/74/CE) 0.90

NOx: emissione caldaia evitata [mg/kWhpci](✩ ✩ secondo Norme UNI 297, 483 & 656)

200

Risultaticoncentrazione [mg/Nm3] 175

Emissioni input‐based [mg/kWhpci] 200

emissioni del motore al camino[mg/kWhe] 571

emissioni evitate [mg/kWhe] (metodo caldaia evitata) 317

emissioni equivalenti del motore cogenerativo [mg/kWhe] 254

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Unsecondoesempionumerico

Cogeneratore MCI

Rendimento termico 0.50

Rendimento elettrico 0.35

Rendimento globale 0.85

Emissioni di NOx [mg/kWhpci]

200

Riferimenti impiegati

Rendimento termico caldaia evitata (Decisione 2007/74/CE) 0.90

NOx: emissione caldaia evitata [mg/kWhpci](✩ ✩ ✩ ✩ Norme UNI 297, 483 & 656)

100

Risultaticoncentrazione [mg/Nm3] 175

Emissioni input‐based [mg/kWhpci] 200

emissioni del motore al camino[mg/kWhe] 571

emissioni evitate [mg/kWhe] (metodo caldaia evitata) 159

emissioni equivalenti del motore cogenerativo [mg/kWhe] 412

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michele.bianchi@unibo.it