www.fire-italia.org Migliorare l’efficienza energetica con la cogenerazione: le opportunità nell’attuale scenario

Dario Di Santo, FIRE

Convegno FAST 14 febbraio 2012, Milano

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La Federazione Italiana per l’uso Razionale dell’Energia è un’associazione tecnico-scientifica che dal 1987 promuove per statuto efficienza energetica e rinnovabili, supportando chi opera nel settore.

Oltre alle attività rivolte ai circa 500 soci, la FIRE opera su incarico del Ministero dello Sviluppo Economico per gestire le nomine e promuovere il ruolo degli energy manager nominati ai sensi della Legge 10/91.

La Federazione collabora con le Istituzioni, la Pubblica Amministrazione e varie Associazioni per diffondere l’uso efficiente dell’energia ed opera a rete con gli operatori di settore e gli utenti finali per individuare e rimuovere le barriere di mercato e per promuovere buone pratiche.

Cos’è la FIRE

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Certificazione EGE Esperti in Gestione dell’Energia

UNI CEI 11339

www.secem.eu Rivista Gestione Energia

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Progetti e collaborazioni FIRE

3

www.hreii.eu www.enforce-een.eu

www.ener-supply.eu

www.soltec-project.eu

www.esd-ca.eu

Oltre a partecipare a progetti europei, la FIRE realizza studi e analisi di mercato e di settore su temi di interesse energetico, campagne di sensibilizzazione e informazione, attività formative a richiesta. Fra i soggetti con cui sono state svolte delle collaborazioni si segnalano l’ENEA, il GSE, l’RSE, grandi aziende, università, associazioni, agenzie e enti fieristici.

Fra i progetti conclusi:- www.e-quem.enea.it - www.eu-greenlight.org- www.enerbuilding.eu- Eurocontract- ST-Esco

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Dati

CAR

Incentivi

La cogenerazione negli anniPier Ruggero Spina Dip. di Ingegneria

Università di Ferrara

12

Tabella 1.1.2 – Potenza elettrica installata per settore di attività (dati GSE, anno 2006) Potenza elettrica installata per settore di attività (dati GSE, anno 2006) Attività taglia media

(MWe) Potenza installata

(MWe)

Industria chimica e petrolchimica 114.3 2972

Raffinazione petrolio 136.6 2459

Industria cartaria 16.7 835

Industria siderurgica 185.0 370

Industria alimentare 11.9 202

Industria automobilistica 23.1 162

Industria ceramica 3.9 74

Riscaldamento e teleriscaldamento 12.5

997

Impianti sportivi, alberghi e ristoranti 0.1

Commercio 0.5

Ospedali 1

Case di riposo e simili 1.5

Concerie 2.0

529 Industria tessile, gomma e plastiche 3.0

Industria elettronica 9.0

Trasporti aerei 30.5

Le applicazioni della cogenerazione www.fire-italia.org

42

Caratteristiche delle utenze: potenze e rendimenti

Fonte: GSE

Attività Rendimento me dio (%)

PES me dio (%)

Ca se di riposo e simili 87,5 22,3

Ind ceramica 80,7 19,3Ind a limentare 80,1 23,7Lavoraz le gno 79,5 23,8

Ind te ssile 78,1 19,4Ospe da li 76,7 15,5

T rasporti a ere i 75,5 19,6Impia nti sportivi 74,8 15,4

Commercio 70,6 20,8Risca ld e te le risca ld 69,9 26,9

Ind ca rta ria 69,4 17,5Albe rghi e ristora nti 69,3 5,2

Ind chimica e pe trolchimica 68,8 29,5

Concerie 67,5 27,2Ind e le ttronica 64,2 19,3

Ra ffinaz pe trolio 58,9 29,8Ind automobilistica 57,5 21,4

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Dati

CAR

Incentivi

La cogenerazione negli anniFonti: Rapporto RdS ENEA. http://old.enea.it/attivita_ricerca/energia/sistema_elettrico/Tecnologie_elettriche/RSE18.pdf

Fonte: Elaborazioni FIRE su dati Terna.

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produzioneelettrica

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potenza elettricainstallata

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Dati

CAR

Incentivi

La cogenerazione negli anniFonte: articolo Bazzocchi - Fracassi AEIT 3/4 2011.

Micro e macro cogenerazione

oggi prodotta da CAR per ognuno dei comparti èstata fatta una valutazione in merito agli ambiti mag-giormente promettenti per un futuro sviluppo degliimpianti CAR. I calcoli effettuati sono riassunti in Ta-bella 3. Il potenziale tecnico di calore producibile danuova CAR al 2020 è stato indicato al netto dell’e-nergia termica prodotta attualmente da CAR.I differenti comparti sono stati poi raggruppati intre macrocategorie, cioè piccola, media e grandeindustria, ed è stato verificato l’effettivo potenzia-le cogenerativo con ulteriori ipotesi di calcolo.Alla grande industria, categoria di cui fanno partei settori siderurgico, chimico e petrolchimico, èstato associato un potenziale cogenerativo nullo,in quanto si è ipotizzato che esso sia già intera-mente sfruttato. Non si esclude che alcuni degliimpianti cogenerativi esistenti possano esseresoggetti a miglioramenti tecnici per un maggioresfruttamento del calore utile e che quindi alcuniimpianti cogenerativi, oggi classificati non ad altorendimento, lo diventino; tuttavia si è valutato

questo particolare aspetto come marginale e nonè quindi stato preso in considerazione.Nella media industria, che comprende compartiquali i materiali da costruzione, vetro e ceramica,e il cartario, si stima un totale di circa 20 TWh ter-mici di calore tecnicamente producibile da nuoviimpianti CAR.Nella piccola industria, in cui sono stati inclusi l’a-groalimentare, il tessilee lealtre industriemanifattu-riere, si stimaun totaledi circa9TWhtermicidi calo-repotenzialmenteproducibileda impiantiCAR.Ciò che si è fin qui ottenuto rappresenta un poten-ziale di tipo tecnico, al netto di considerazioni sul-la profittabilità dell’investimento, che dipende, daun lato, dai maggiori costi di investimento, e dal-l’altro dai risparmi sui costi dell’energia (energiaelettrica/combustibile primario) nella fase di eserci-zio dell’impianto. Per tener conto della dimensioneeconomica è stata condotta un’analisi di ritornodell’investimento, confrontando l’ipotesi di acqui-sto di un sistema cogenerativo, con quella conser-

marzo/aprile 201115

Tabella 2 - Coefficienti utilizzati per la stima del potenziale dell’industria

Coefficiente tecnico Kt Coefficiente tecnico Kv Coefficiente economico KdIndustria

Siderurgia 0,15 0,40 0,90

Estrattive 0,03 0,70 0,60

Metalli non ferrosi 0,15 0,50 0,90

Meccanica 0,60 0,40 0,23

Agroalimentare 0,70 0,57 0,60

Tessile e Abbigliamento 0,60 0,57 0,70

Materiali da costruzione 0,50 0,67 0,65

Vetro e Ceramica 0,40 0,80 0,70

Chimica e Petrolchimica 0,80 0,95 0,90

Cartaria e grafica 0,60 0,87 0,90

Altre Manifatturiere 0,50 0,35 0,37

Edilizia 0,00 0,00 0,00

Tabella 3 - Stima del potenziale tecnico di calore al 2020 per l’industria e raffronto con l’esistente al 2008

Fabbisogno calore Coefficiente CAR 2008 [TWhth] Potenziale tecnico del calore2020 [TWhth] riduttivo totale prodotto da nuova CAR al 2020 [TWhth]

Industria 306 31 46Siderurgia 58,54 0,05 0,39 2,77

Estrattive 0,70 0,01 0 0,01

Metalli non ferrosi 4,98 0,07 0,01 0,33

Meccanica 35,18 0,06 0,94 1,00

Agroalimentare 28,21 0,24 1,78 4,97

Tessile e Abbigliamento 11,98 0,24 0,13 2,74

Materiali da costruzione 51,32 0,22 0,03 11,15

Vetro e Ceramica 29,69 0,22 1 5,65

Chimica e Petrolchimica 45,54 0,68 19,17 11,98

Cartaria e grafica 25,22 0,47 7,28 4,57

Altre Manifatturiere 14,42 0,06 0,21 0,72

Edilizia 0,49 0,00 0,00 0,00

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CAR

Incentivi

Investimenti e incentivi: stabilità delle regole prima di tutto

Costi Ricavi

Impianto

Allacciamento rete

Combustibile Impiantodi

produzioneAutorizzazioni

Esercizio (O&M)

Varie ed eventuali

Valorizzazione elettricità e calore

Incentivi

Immagine

I parametri da considerare:costo del combustibile (disponibilità);taglia e ore di funzionamento dell’impianto;tempistiche di realizzazione e oneri finanziari;evoluzione tecnologica e costi di capitale in un mercato in veloce sviluppo;concorrenti.

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Dati

CAR

Incentivi

Costi dei vettori energetici

Fonte: newsletter GME 2012.

72,23

86,99

64,1258,59

74,75 70,9963,72

82,71

114,38

83,05

104,90

76,77

108,73

87,80

66,71

53,0057,3453,4143,18 57,06

72,53

40

50

60

70

80

90

100

110

120

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

€/MWh Baseload Picco Fuori Picco

PUN MGP

55

65

75

85

95

105

115

125

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

€/MWhNord Centro Nord Centro Sud Sud Sicilia Sardegna

PUN MGP

PUN MGP

PSV

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

10.000

10

15

20

25

30

35

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

€/MWh2011 2010 2009

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10

15

20

25

30

35

2007Anno

2008 2009 2010 2011

€/MWh Italy PSV Dutch TTF

L’evoluzione del lo spark-spread non è stata positiva per la cogenerazione nel caso del gas naturale.

Diagramma di fabbisogno nel giorno di punta del mese di dicembre 2011

51,8 GW20-12-2011 Ore 18:00

35

40

45

50

55GW

Pompaggio

Termica

Estero

12

0

5

10

15

20

25

30

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 ORE

Estero

Idrica

Eolica e Fotovoltaica

Geotermica

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Dati

CAR

Incentivi

9

Fonte: Terna 2006. Terna 2011.

Dispacciamento prioritario per la CAR. Fino a quando?

Negli ultimi cinque anni si è ridotto il pompaggio e sono cresciute le rinnovabili e il fotovoltaico in particolare.

12

Diagramma di fabbisogno nel giorno di punta del mese di dicembre 2006

54,4 GW13-12-2006 Ore 17:00

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 ORE

GW

Pompe

Serbatoio

Modulata

Termica

Estero

Fluente

Geotermica edEolica

Fabbisogno del giorno di punta a dicembre

Dal 2011 devono essere rispettate le condizioni seguenti.

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Dati

CAR

Incentivi

10

Riconoscimento dell’alto rendimento

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Fonte: prof. Pier Ruggiero Spina. Atti corso FIRE su cogenerazione 2011.

www.fire-italia.org

Dati

CAR

Incentivi

11

Alto rendimento

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Pier Ruggero Spina Dip. di Ingegneria

Università di Ferrara

27

Il mancato rispetto della condizione comporta la virtuale divisione del sistema in due sezioni: una cogenerativa e l’altra  di  sola  produzione  elettrica

lim te

Elettricità da cogenerazione (secondo D.M 4/8/11)

Unità cogenerativa

Ec

Sezione cogenerativa

Sezione di sola produzione elettrica

Ec,cog

1-Ec,cog

Ee,cog(elettricità da cogenerazione)

Et (calore utile)

Ee-Ee,cog(elettricità non da cogenerazione)

c

ee

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E ,

EE

In genera le s i divide l’impianto in due sezioni virtuali, di cui una cogenerativa con

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CAR parziale

delibera 42/2002 D.M. 4 agosto 2011

www.fire-italia.org

Dati

CAR

Incentivi

IndiciFonte: AEEG 2008.

Università di Ferrara

ANNO PRODUZ.

ESERCIZ IO DIRETTIVA ESERCIZIO DIRETTIVA ESERCIZIO DIRETTIVA ESERCIZIO DIRETTIVA

2002 0,38-0,53 0,95 1,05-1,07 0,75 0,58-1,21 0,55 0,22-0,24 0,45

2003 0,39-0,94 0,95 1,19-1,47 0,75 0,5-1,27 0,55 0,23-0,25 0,45

2004 0,38-2,3 0,95 1,27-1,58 0,75 0,49-1,03 0,55 0,22-0,25 0,45

2005 0,34-2,46 0,95 1,41-1,63 0,75 0,52-0,99 0,55 0,22-0,24 0,45

2006 0,32-2,33 0,95 1,52-1,73 0,75 0,53-0,97 0,55 0,18-0,19 0,45

VAPORE

Rapporto energia elettrica-calore (dati preliminari)CICLO COMB. GAS-VAP MCI TURBOGAS

Valori di C (Ee/Et): Ceff: valore misurato nel periodo di riferimento, in relazione al

funzionamento reale dell’impianto nei periodi in cui lo stesso opera in regime di cogenerazione;

Cprog: valore di progetto, per le unità cogenerative entrate in servizio da meno di un anno per le quali non siano disponibili dati misurati;

Cdefault: coma da tabella seguente

www.fire-italia.org

Dati

CAR

Incentivi

13

Riconoscimento dell’alto rendimento

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Il Ministero dello Sviluppo Economico ha emanato a febbraio 2012 le linee guida per il riconoscimento della CAR e l’accesso agli incentivi del D.M. 5 settembre 2011. Il documento indica come calcolare l’indice Ceff – lasciando libertà sulla scelta dei periodi temporali di riferimento –, il PES, la configurazione di impianto compresa nel perimetro CAR e i parametri di riferimento. Il documento è scaricabile sul sito del GSE.

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Ministero dello Sviluppo Economico

DIPARTIMENTO PER L’ENERGIA

Direzione Generale per l’Energia Nucleare, le Energie Rinnovabili e l’Efficienza Energetica

Linee  guida  per  l’applicazione  del  Decreto  del  

Ministero dello Sviluppo Economico 5 settembre

2011 – Cogenerazione ad Alto Rendimento (CAR)

Gennaio 2012

www.fire-italia.org

Dati

CAR

Incentivi

Cogenerazione: il nuovo regime di sostegno (D.M. 5/9/2011)

www.fire-italia.org

Dati

CAR

Incentivi

Cogenerazione: il nuovo regime di sostegno (D.M. 5/9/2011)

www.fire-italia.org

Dati

CAR

Incentivi

Impianti che possono accedere all’incentivo: tutti gli impianti di cogenerazione entrati in funzione dal 1/1/2011 che soddisfino i requisiti

di CAR secondo il D.M. 4/08/11; tutti gli impianti di cogenerazione entrati in funzione dal 7/3/2007 fino al 31/12/2010 che

qualora non rientrino nella definizione di CAR secondo il D.M. del 4/08/11 rispondano comunque ai criteri definiti dalla delibera 42/02 s.m.i.;

impianti di cogenerazione entrati in esercizio (nuovi o rifacimenti) tra 1/4/1999 e 7/3/2007 cogenerativi secondo le norme applicabili al momento della loro entrata in funzione.

I TEE possono essere utilizzati direttamente, venduti ai soggetti obbligati o ritirati dal GSE.

Gli operatori che hanno già ottenuto TEE per la cogenerazione secondo i D.M. 20 luglio 2004 possono rinunciarvi e accedere ai benefici del nuovo decreto, con apposito conguaglio.

Il nuovo incentivo è cumulabile con: fondi di garanzia e di rotazione; altri incentivi pubblici in conto capitale fino al 40%, 30% e 20% dell’investimento

rispettivamente per potenze fino a 200 kWe, 1MWe e superiori; detassazione del reddito d’impresa degli investimenti in macchinari e apparecchiature; regimi per SEU e RIU, scambio sul posto ed esenzione certificati verdi.

Le domande vanno presentate entro il 31 marzo di ogni anno per i consumi dell’anno precedente.

Cogenerazione: il nuovo regime di sostegno (D.M. 5/9/2011)

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Dati

CAR

Incentivi

17

Certificati bianchi e teleriscaldamento: la scheda 22 bis

Si ottengono circa 1 tep ogni 10 MWht forniti alle sole utenze civili collegate ai nuovi allacciamenti presentati. Applicando il coefficiente moltiplicativo pari a 3,36 il risparmio integrale sale a 3,0-3,5 tep ogni 10 MWht.

Energia dei combustibili

Ec

COMPLESSO DEGLI IMPIANTI PER LA PRODUZIONE

DI ENERGIA ELETTRICAE CALORE

alle nuove utenze civiliEFtNciv

RETE ELETTRICA LOCALE

Energia termica

utile immessa

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RETE

TELERISCALDAMENTO

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Energia termica utile destinata

a riscaldamento e produzione

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ad altre utenze

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SISTEMA DITELERISCALDAMENTO

Produzione di energia

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Energia dei combustibili

Ec

COMPLESSO DEGLI IMPIANTI PER LA PRODUZIONE

DI ENERGIA ELETTRICAE CALORE

alle nuove utenze civiliEFtNciv

RETE ELETTRICA LOCALE

Energia termica

utile immessa

in reteEt

RETE

TELERISCALDAMENTO

EA

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EA

e

Perdite di calore lungo la reteEAt

Energia termica utile destinata

a riscaldamento e produzione

di acsEFt

ad altre utenze

EFtaltre

SISTEMA DITELERISCALDAMENTO

Produzione di energia

elettricanetta Ee

Figura 1: Schema generale di riferimento

17

Per il teleriscaldamento in alternativa al D.M. 5 settembre 2011 è possibile ricorrere alla scheda 22T disponibile sul sito dell’AEEG.

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Dati

CAR

Incentivi

Fiscalità

Situazione ante nota Agenzia delle Dogane del 6 settembre 2011

Il calcolo dell’accisa da pagare sul combustibile utilizzato in un impianto di cogenerazione era basato sul consumo specifico.

Per il gas naturale il consumo specifico di riferimento era pari a 0,25 m3/kWh elettrico generato. Nel caso di un cogeneratore con rendimento elettrico superiore al 41% tutto il gas utilizzato passava ad accisa da generazione elettrica.

Fonte: FIRE

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Dati

CAR

Incentivi

Fiscalità

Situazione post nota Agenzia delle Dogane del 6 settembre 2011

Calcolo della percentuale di prodotto energetico soggetto ad accisa elettrica:

Ee = energia elettrica misurata dal contatore fiscaleEt = energia termica misurata dal misuratore di calore istallato

Nel caso non sia possibile istallare il sistema di misurazione del calore MID 2004/22/CE il calcolo può essere fatto anche utilizzando il rapporto tra le potenze:

Sarà però necessaria una relazione asseverata da un tecnico abilitato che illustri il calcolo delle percentuali di ripartizione e i motivi che impediscono la misura diretta del calore disponibile.

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Dati

CAR

Incentivi

Conclusioni

Esempio di calcolo delle imposteConsideriamo un cogeneratore alimentato a gas naturale di potenza elettrica pari ad 1 MWe, rendimento elettrico pari al 39%, rendimento termico pari al 40% e 4.000 ore annue di funzionamento.

Si ha dunque un aumento degli oneri pari a circa 23 euro/MWhe per gli usi civili e di circa 2 euro/MWhe per gli usi industriali.

Ante nota Dogane

Usi civiliImposte ≈ 14.000 euro

Usi industrialiImposte ≈ 1.500 euro

Situazione attuale

Usi civiliImposte ≈ 108.000 euro

Usi industrialiImposte ≈ 10.000 euro

Valori utilizzati per le stime (nelle accise sono considerate anche le addizionali regionali).

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Dati

CAR

Incentivi

Cosa cambia sul fronte dell’incentivo rispetto alla scheda 21bis

Nel caso del settore industriale l’aumento può essere maggiore, in funzione del settore scelto, in quanto l’ammontare dell’incentivo variava con la baseline di riferimento e la relativa addizionalità (ossia si con un progetto a consuntivo si sarebbero potuti ottenere in passato meno di 8-10 €/MWhe).

Conclusioni

Valori utilizzati per le stime.

Fonte:FIRE

Sommando incentivo e fiscalità si nota come sui dieci anni di ottenimento dei certificati bianchi la situazione sia migliorata di almeno 2-3 €/MWHe per gli usi industriali e sia peggiorata di almeno 20 €/MWhe per quelli civili, ossia quelli che ne hanno più bisogno per i minori fattori di carico.

Una nota dell’Agenzia delle Dogane ha avuto effetti molto più consistenti di una direttiva comunitaria e di una serie di leggi e decreti legislativi, per cui si auspica un intervento correttivo a breve.

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