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Come applicare la CHP per ridurre la carbon footprint e i costi di esercizio di un edificio

Utilizzare Combined Heat and Power (CHP) per ottimizzare la riduzione della carbon footprint e dei costi di esercizio di un edificio.

Un'unità Combined Heat and Power (CHP) utilizza carburante (normalmente gas di rete) per generare elettricità, sfruttando al tempo stesso una considerevole percentuale di calore creato durante il processo di generazione dell'energia elettrica, che diventa quindi globalmente più efficiente. Una normale unità CHP che funziona a un'efficienza dell'80% fornirà 35 unità di energia elettrica e 45 unità di calore per ogni 100 unità di energia immesse. L'utilizzo di una caldaia a gas tradizionale e della rete elettrica richiederebbe 145 unità di energia di ingresso per la stessa produttività. Questo risparmio nell'energia primaria attraverso la CHP consente generalmente di ridurre le emissioni di CO₂, i costi o entrambi.

La chiave per prestazioni ottimali

La CHP consente di ridurre le emissioni di CO₂ e di risparmiare sui costi mediante l'uso più efficiente del gas nella produzione di energia elettrica e grazie all'assenza di perdite di trasmissione. Il mantenimento dell'efficienza elettrica della CHP è quindi fondamentale per le sue prestazioni. Poiché l'efficienza di un'unità CHP è più elevata quando è in continuo funzionamento a pieno regime, l'impianto dovrebbe essere dimensionato per garantirne il funzionamento a pieno regime per il maggior numero di ore possibile.

Il dimensionamento della CHP deve quindi essere effettuato sulla base di una valutazione realistica della domanda di calore e di elettricità, tenendo conto dei modelli annuali e giornalieri. La CHP sarà efficientissima, a livello sia ambientale sia finanziario, quando i fabbisogni di calore ed energia elettrica coincideranno in larga misura.

Valutazione delle riduzioni delle emissioni di CO₂

Le riduzioni delle emissioni di CO₂ ottenute grazie alla CHP possono essere dimostrate solo confrontando le emissioni di un edificio modellato con un impianto CHP a fronte delle rispettive emissioni se modellato con un impianto di riscaldamento tradizionale. Ai fini della conformità con gli obiettivi di emissione di CO₂ dei regolamenti e delle normative in materia edilizia, questi calcoli richiedono l'utilizzo di software approvati dal governo che verificano la progettazione a fronte di un progetto nozionale con un insieme predefinito di specifiche di costruzione.

Gli algoritmi utilizzati nel software approvato, in particolare il Simplified Building Energy Model (SBEM), non sono sufficientemente precisi per essere utilizzati per dimensionare un impianto CHP. È possibile utilizzare questo software per dedurre una riduzione teorica delle emissioni di CO₂. Se messo in atto, tuttavia, questo comporterebbe un'unità di dimensioni significativamente superiori che non funzionerebbe in modo efficace. È quindi importante che i test di conformità siano eseguiti sulla base di un impianto di dimensioni accurate.

Gestione dei vantaggi in conflitto

Sui progetti nei quali i risparmi finanziari sono il fattore principale, potrebbe essere utile eseguire la CHP al fine di massimizzare la produzione di energia elettrica e respingere il calore indesiderato. I progettisti devono tuttavia riconoscere che respingendo notevoli quantità di calore, sarà compromessa la riduzione delle emissioni di CO₂ che la CHP dovrebbe offrire.

Un'altra strategia per gestire le situazioni nelle quali l'energia elettrica e la domanda di calore non sono proporzionate utilizza gli accumulatori termici. L'acqua in un accumulatore termico (in genere decine di migliaia di litri) viene riscaldata quando la domanda di energia elettrica è elevata, ma la domanda di calore è bassa. Quando la domanda di calore è elevata, ma la domanda di energia elettrica è bassa, l'acqua viene distribuita a impianti di riscaldamento e acqua calda sanitaria. Ciò consente alla CHP di operare a piena capacità ed efficienza, sfruttando al massimo l'utilizzo dell'energia elettrica e del calore, riducendo in tal modo le emissioni.

Ma, in qualsiasi sito, la chiave per ridurre le emissioni e i costi di esercizio è la dimensione dell'unità CHP sulla base di una valutazione accurata della domanda di calore e di energia elettrica.

Considerazioni

  1. La CHP è notevolmente più efficiente rispetto alle forniture di gas ed energia elettrica tradizionali della rete in gran parte grazie all'utilizzo del calore creato durante il processo di generazione dell'energia elettrica. Il risparmio consentito dalla CHP sull'energia in ingresso normalmente provoca una riduzione delle emissioni di CO₂ e/o dei costi.
  2. Poiché l'efficienza di un'unità CHP è più elevata quando è in continuo funzionamento a pieno regime, l'impianto dovrebbe essere dimensionato per garantirne il funzionamento a pieno regime per il maggior numero di ore possibile. La CHP sarà efficientissima, a livello sia ambientale sia finanziario, quando i fabbisogni di calore ed energia elettrica coincideranno in larga misura.
  3. Gli algoritmi del software approvato dal governo necessari per dimostrare le emissioni di carbonio ridotte consentite dalla CHP non sono abbastanza accurate da essere utilizzate per dimensionare un impianto CHP. È quindi importante che i test di conformità siano eseguiti sulla base di un impianto di dimensioni accurate.
  4. Nei progetti che privilegiano un risparmio economico, può essere vantaggioso l'utilizzo della CHP per sfruttare al massimo la produzione di energia elettrica e respingere il calore indesiderato. Va notato che se si respingono notevoli quantità di calore, sarà compromessa la riduzione delle emissioni di CO₂ che la CHP dovrebbe offrire.
  5. In qualsiasi progetto la chiave per ridurre le emissioni e i costi di esercizio è la dimensione dell'unità CHP sulla base di una valutazione accurata della domanda di calore e di energia elettrica.