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Perché per un sistema di cogenerazione le dimensioni sono importanti

Scoprite gli aspetti principali che gli ingegneri devono considerare per il corretto dimensionamento delle unità di cogenerazione al fine di ottenere risparmi energetici ottimali.

Per i tecnici che si occupano delle specifiche impiantistiche della cogenerazione è essenziale che la relativa unità sia della taglia corretta, in quanto si tratta di un aspetto cruciale per l'idoneità di un progetto. Un'unità di cogenerazione non dimensionata correttamente non farà raggiungere gli attesi risparmi nei consumi energetici e nei costi, né avrà un tempo di ritorno dell'investimento (pay-back) soddisfacente.

Un'unità di cogenerazione sottodimensionata potrebbe operare al 100% della potenza nominale, ma offrire minori risparmi economici e nelle emissioni di CO2 a causa della poca energia generata, il che significa:

  • Ulteriore energia elettrica importata dalla rete.
  • Maggior utilizzo delle caldaie per la generazione di calore.
  • Tempo di rientro più lungo.

I tecnici devono essere consapevoli che un'unità di cogenerazione sovradimensionata potrebbe soddisfare completamente il fabbisogno energetico, ma non consentire di raggiungere i risparmi attesi:

  • L’unità funzionerà a carico parziale rispetto alla sua potenza nominale, a meno che non si scelga di esportare in rete parte dell'energia elettrica generata.
  • Sarà necessario dissipare del calore che quindi non comporterà risparmi energetici.
  • Tempo di rientro più lungo.

Per il corretto dimensionamento di un sistema di cogenerazione in qualsiasi sito, gli specialisti devono considerare alcuni punti chiave:

1. Profili di utilizzo di energia elettrica e calore

È necessario calcolare l'efficienza dei sistemi esistenti, per verificare se è possibile identificare altri interventi di miglioramento. Per determinare in modo preciso i profili energetici del sito sono necessari i dati orari di consumo di energia elettrica e calore.

2. Inseguimento del carico elettrico e/o termico

L’unità di cogenerazione può inseguire il carico elettrico, il carico termico o entrambi, a seconda della richiesta energetica istantanea del sito. Questa configurazione viene scelta in fase di dimensionamento iniziale.

3. Disponibilità energetica del sistema

L'unità di cogenerazione deve essere dimensionata per funzionare alle potenze elettrica e termica ottimali. Occorrerà trovare il compromesso necessario per:

  • Sopperire al totale fabbisogno di sito con il contributo della rete elettrica e delle caldaie tradizionali.
  • Far funzionare l’impianto leggermente al di sopra della potenza termica richiesta al fine di produrre una maggiore potenza elettrica, conseguendo maggiori risparmi economici.

4. Dissipare o no?

Qualora il sistema di cogenerazione funzioni al di sopra della potenza termica richiesta, è necessario dissipare l’eccesso di energia termica per mantenere operativo il sistema stesso. La dissipazione si ottiene di solito utilizzando un radiatore ad aria di dimensioni appropriate.

5. Implicazioni/sensibilità future dello spread dell'energia

Lo spread dell'energia rappresenta la differenza tra il prezzo di acquisto dell'energia elettrica e il prezzo di acquisto del carburante dell'unità di cogenerazione e influisce in modo significativo sui vantaggi complessivi della cogenerazione. Inoltre, è necessario tenere conto dei costi relativi alle emissioni di carbonio.

6. Applicazione dell'inflazione ai prezzi di acquisto dell’energia

Per garantire l'idoneità finanziaria dei progetti di cogenerazione, è necessario effettuare un'analisi tariffaria sul carburante e sull’energia elettrica, calcolando l'effetto di un potenziale aumento inflazionario.

7. Regole generali per il calcolo del risparmio

  • L’unità di cogenerazione deve funzionare con un fabbisogno di calore elevato e costante per almeno 4.500 ore all'anno. Le applicazioni della cogenerazione richiedono uno spread adeguatamente alto per essere convienienti.
  • La cogenerazione deve essere efficiente, vale a dire con un rendimento elettrico superiore al 20%.

Considerazioni conclusive:

  • Utilizzare profili energetici precisi per dimensionare le unità di cogenerazione e soddisfarne i requisiti.
  • Scegliere unità di cogenerazione che corrispondano ai profili energetici e utilizzare la dissipazione se vantaggiosa.
  • Valutare sempre i prezzi di acquisto dell’energia e gli aumenti inflazionari associati.