Se le condizioni generali della vostra azienda sono corrette, con un'unità di cogenerazione potete ottenere notevoli risparmi sui costi energetici. La nostra guida spiega quali sono i fattori da tenere in considerazione.
Acquistare un impianto di cogenerazione - quando conviene?
Gli impianti di cogenerazione sfruttano il principio della combinazione di calore ed energia (CHP). Ciò significa che generano elettricità, ma utilizzano anche il calore di scarto generato nel processo. Di conseguenza, producono elettricità e calore nello stesso luogo. Ciò significa che un impianto di cogenerazione può essere utile se sono necessari elettricità e calore nello stesso luogo o se i gas di processo combustibili devono essere utilizzati per produrre energia (gas di scarico, biogas). In questo caso, il gestore dell'unità di cogenerazione può produrre autonomamente elettricità e calore e risparmiare sull'acquisto da un fornitore esterno di energia. In alternativa, l'elettricità e il calore possono essere immessi nelle reti di fornitura pertinenti in cambio di una remunerazione. A tal fine, deve essere disponibile o installato in loco un collegamento alla rete. Di norma, i risparmi derivanti dall'autoconsumo sono più redditizi delle entrate derivanti dall'immissione in rete. In linea di massima, quanto maggiore è il consumo o la domanda di elettricità e calore, tanto più vale la pena investire in un'unità di cogenerazione. Idealmente, la domanda dovrebbe essere elevata e costante (cioè continua).
Alcuni vantaggi della generazione combinata di calore ed energia
- La cogenerazione è la tecnologia chiave per il collegamento urgente delle reti elettriche, del gas e del calore, per la mobilità elettrica e per lo stoccaggio.
- La cogenerazione produce quantità significative di elettricità e calore in inverno, quando la produzione di energia solare è inferiore (sono necessarie importazioni in Svizzera).
- La cogenerazione produce elettricità e calore in modo decentrato rispetto al punto di consumo.
- La cogenerazione risparmia notevoli quantità di energia primaria, riducendo così le emissioni di CO2 e i costi energetici.
- La cogenerazione utilizza attualmente il 48% di energie rinnovabili in Svizzera.
- La cogenerazione può utilizzare l'elettricità in eccesso proveniente dal sole e dal vento grazie al sistema Power-to-X.
- La cogenerazione produce energia di bilanciamento, che sta diventando sempre più importante con l'aumento della produzione eolica e solare.
- La cogenerazione promuove l'autodeterminazione dei comuni.
Fonte: Associazione svizzera Powerloop, opuscoloqui (PDF).
CHP / unità di cogenerazione Funzionalità
Il nostro diagramma mostra il funzionamento di un impianto di cogenerazione. A seconda del tipo di unità di cogenerazione, possono essere utilizzati diversi combustibili: biogas, gas di scarico o gas naturale e, sempre più spesso, anche gas rinnovabili come il metano sintetico o l'idrogeno.
Didascalia:
1 Serbatoio dell'acqua calda
2 Generatore di elettricità
3 Motore a combustione
4 Combustibile
5 Scambiatore di calore
6 Scambiatore di calore dei gas di scarico
Tipi di unità di cogenerazione/combinazione di calore ed energia
Le unità di cogenerazione si distinguono in base al tipo di combustibile: unità di cogenerazione a biogas, unità di cogenerazione a gas di depurazione e unità di cogenerazione a gas naturale.
Unità di cogenerazione a biogas
Per l'utilizzo del biogas in elettricità e calore utilizzabile. Il biogas viene prodotto, ad esempio, nelle aziende agricole, nei grandi impianti di compostaggio o durante lo smaltimento dei prodotti alimentari.
Unità di cogenerazione a gas di depurazione
Utilizzano il gas di depurazione prodotto negli impianti di trattamento delle acque reflue / impianti di depurazione.
Unità di cogenerazione a gas naturale/biometano
Utilizzano il gas naturale come combustibile per generare elettricità e calore in modo molto efficiente su base decentrata.
Panoramica dei produttori di cogenerazione / unità di calore ed energia combinata
Sul mercato svizzero sono presenti diversi fornitori di cogenerazione che offrono sistemi di diverse marche e con diverse rese e capacità. Avesco produce le proprie unità di cogenerazione in Svizzera e possiede la conoscenza dei requisiti specifici, delle normative legali e delle opportunità di finanziamento sul mercato locale.
CHP / unità di cogenerazione Efficienza
Mentre le centrali elettriche convenzionali raggiungono un'efficienza di circa il 30-60%, l'efficienza complessiva di un impianto di cogenerazione è notevolmente superiore. Di solito è compresa tra l'80 e il 95 percento. L'efficienza complessiva è costituita dall'efficienza termica ed elettrica. Il livello di efficienza complessiva dipende essenzialmente dal motore utilizzato nell'unità di cogenerazione, dall'energia primaria utilizzata e dal grado di utilizzo del calore residuo. Avesco utilizza motori a gas efficienti di Caterpillar e Liebherr per le sue unità di cogenerazione, che sono alimentate da fonti di energia rinnovabili come gas di scarico, biogas e gas naturale.
Costi unitari di cogenerazione / cogenerazione
I costi di un'unità di cogenerazione dipendono da vari fattori, come la potenza elettrica o termica richiesta (capacità), le condizioni del sito, il numero di ore di funzionamento annuali, il combustibile, gli accessori opzionali, ecc. I costi totali di un'unità di cogenerazione (costi del ciclo di vita / costo totale di proprietà) devono sempre essere presi in considerazione nel calcolo. Oltre ai costi di acquisto e di installazione, si devono considerare fattori come Per quanto tempo è possibile far funzionare l'unità di cogenerazione, quanto sono elevati i costi di manutenzione per ora di funzionamento, se l'unità di cogenerazione o i componenti del sistema possono essere rivenduti, se un giorno il sistema non viene più utilizzato, ecc.
Promozione di impianti di cogenerazione / cogenerazione di energia elettrica e termica
In Svizzera, l'acquisto e l'utilizzo di un'unità di cogenerazione sono sostenuti da una serie di strumenti di finanziamento federali, cantonali e di altro tipo. Questi programmi di sovvenzione vengono adattati nel tempo alle condizioni di mercato. Le sovvenzioni possono essere consistenti e influenzano in modo significativo la redditività dell'investimento in un'unità di cogenerazione.
Avesco sarà lieta di fornirvi una consulenza non vincolante sulle opzioni di sovvenzione per il vostro impianto di cogenerazione nuovo o esistente. Parlate con noi: telefono 0848 636 636.
CHP / unità di cogenerazione di calore ed energia Campi di applicazione
Dove può essere utilizzata in modo sensato un'unità di cogenerazione? I campi di applicazione dei sistemi sono molto diversi. Le aree di applicazione tipiche includono
- Reti di riscaldamento locali/distrettuali, sistemi di approvvigionamento di quartiere
- Edifici pubblici come scuole, impianti sportivi (piscine, palestre), alberghi, sale per eventi, ecc.
- Serre
- Commercio e industria come soluzioni singole o combinate (prodotti chimici, farmaceutici, alimentari, caseifici, macellerie, birrerie, ecc.)
- Impianti di depurazione e biogas
Concetti di integrazione
Concetti di integrazione delle unità di cogenerazione (ad es. con pompa di calore)
Dal punto di vista termotecnico, un'unità di cogenerazione è solitamente installata in sistemi bivalenti. Ciò significa che ci sono almeno due generatori di calore in ogni caso. Questo serve a garantire la ridondanza, ma anche una selezione sensata della dimensione o della capacità di uscita del CHP. In particolare, la combinazione di unità di cogenerazione con pompe di calore e l'utilizzo dell'energia elettrica generata come energia motrice per la pompa di calore possono ridurre significativamente i costi operativi.
Temperature delle unità di cogenerazione
Le unità di cogenerazione generano solitamente temperature dell'acqua di riscaldamento di 75-90 °C. Temperature più elevate, ad esempio 90-150°C per il teleriscaldamento o gli impianti industriali, possono essere realizzate con apparecchiature opzionali. Anche il vapore può essere fornito con speciali scambiatori di calore per i gas di scarico. Oltre al numero di generatori di calore, questi requisiti termici sono determinanti anche per la scelta e la progettazione dei componenti del sistema per l'unità di cogenerazione.
CHP / unità di cogenerazione e autoconsumo
L'integrazione elettrica di un CHP avviene praticamente sempre con una connessione alla rete. La produzione elettrica può essere immessa nella rete elettrica o consumata direttamente in loco (controllo dell'autoconsumo). In Svizzera, la tariffa o l'indennità di immissione in rete è determinata dal governo federale. Sia l'immissione nella rete elettrica che il consumo in loco stanno diventando sempre più importanti a causa della crescente elettrificazione del sistema energetico e della rapida espansione della produzione di elettricità da fonti rinnovabili (pompe di calore, mobilità elettrica). Le unità di cogenerazione sono spesso dotate di capacità di alimentazione di emergenza e possono quindi fornire in modo affidabile elettricità e calore a un sistema anche nel funzionamento in isola. L'integrazione puramente insulare è rara.
Domande? L'esperto di ICFC Manu sarà lieto di consigliarvi.
Manu Singh
Ingegnere applicativo Energy Systems