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La cogenerazione tra legislazione e normativa tecnica: lo stato dell’arte e qualche novità

Le condizioni per il riconoscimento CAR, Cogenerazione ad Alto Rendimento
La normativa tecnica:
- la vecchia norma 8887 e gli indici energetici
- la nuova norma 8887 e i sistemi per i processi di cogenerazione e l'introduzione di nuovi indici per il calcolo delle emissioni di un cogeneratore
Le emissioni di un cogeneratore:
- il raggio di azione
- l'unità di misura
Gli indici proposti dalla nuova norma UNI 8887
Il metodo della “caldaia evitata"
- Il beneficio ambientale della cogenerazione è legato al fatto che, grazie al recupero termico, posso “evitare” di tenere in esercizio una caldaia, risparmiandone le emissioni.
L'indice di Risparmio Ambientale ‐ ESI:
- Le emissioni della cogenerazionevengono messe in relazione con le emissioni della grande produzione separata di elettricità e calore
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Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
Intervento al convegno mcTER Milano 2013

Pubblicato
da Benedetta Rampini




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Estratto del testo
Milano, 27 giugno 2013! Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore 1 La cogenerazione tra legislazione e normativa tecnica: lo stato dell''arte e qualche novità Prof. Ing. Michele Bianchi Dipartimento Ingegneria Industriale ' Università di Bologna Coordinatore GL 405 «Cogenerazione e Poligenerazione» ' CTI 2 2 Cogenerazione ad Alto Rendimento (CAR) ' Le unità di cogenerazione entrate in esercizio dopo il 1 gennaio 2011 sono considerate
CAR se rispondono ai requisiti del decreto 4 agosto 2011 ' Le unità di cogenerazione entrate in esercizio tra il 7 marzo 2007 e il 31 dicembre 2010
sono ammesse ai benefici del decreto 5 settembre 2011 se CAR oppure se riconosciute
cogenerative secondo la delibera AEEG 42/02 e successive modifiche ed integrazioni ' Le unità di cogenerazione entrate in esercizio tra il 1 aprile 1999 e il 7 marzo 2007 sono
ammesse ai benefici del decreto 5 settembre 2011 se riconosciute cogenerative ai sensi
delle norme applicabili alla data di entrata in esercizio AEEG 42/02 7 mar 2007 Decreti MSE 4/8/2011 5/9/2011 Decreto Bersani 1 aprile 99 2002 2004 2004/8/CE D.Lgs. 20/07 1 gen 2011 Linee Guida CAR gen 2012 3 3 Le condizioni per il riconoscimento CAR A) RAPPRESENTARE UN RISPARMIO DI COMBUSTIBILE RISPETTO ALLA
PRODUZIONE SEPARATA '' Confronto con la produzione centralizzata di grossa taglia (es=52,5%) '' Requisiti meno stringenti per la piccola cogenerazione (PES > 0) '' Trattamento di favore per l''energia elettrica prodotta in BT e autoconsumata (p = 0,86) '' Calcolo del PES sulla produzione elettrica lorda '' Rendimento termico non più differenziato tra usi civili ed industriali LIM t e c PES E p E E 1 PES ' ' ' ' ts es   4 4 B) SODDISFARE UNA EFFETTIVA RICHIESTA DI CALORE UTILE '' I benefici sull''energia elettrica prodotta sono proporzionali alla produzione di calore utile (riguardano tutta l''energia elettrica se e + t > 0,75) '' nella microcogenerazione è consentito stimare la produzione di calore utile '' Le condense di ritorno vengono considerate come liquido a 15 °C Le condizioni per il riconoscimento CAR 5 Codice norma Titolo UNI 9927:1992 Gruppi per la produzione combinata di energia elettrica
e calore azionati da motori alternativi a combustione
interna '' Metodi di prova in campo UNI 9923:1992 Centrali termoelettriche '' Smaltimento all''ambiente del
calore di condensazione '' Terminologia, classificazione
e grandezze caratteristiche UNI 7582:1988 Generatori di vapore '' Direttive per il lavaggio chimico
lato acqua-vapore UNI 8887:1987
(in inchiesta
publica)
Sistemi per processi di cogenerazione '' Definizioni
e classificazione
La normativa tecnica 6 La vecchia norma 8887:
«Sistemi per processi di cogenerazione»
7 La vecchia norma 8887: gli indici energetici 8 La nuova norma 8887 ' Aggiornare «terminologia», «definizioni» e «classificazioni», in accordo alla legislazione vigente; 9 ' Aggiornare «terminologia», «definizioni» e «classificazioni», in accordo alla legislazione vigente; ' Aggiornare «indici energetici», in accordo alla legislazione vigente: La nuova norma 8887 10 ' Aggiornare «terminologia», «definizioni» e «classificazioni», in accordo alla legislazione vigente; ' Aggiornare «indici energetici», in accordo alla legislazione vigente: La nuova norma 8887 11 ' Aggiornare «terminologia», «definizioni» e «classificazioni», in accordo alla legislazione vigente; ' Aggiornare «indici energetici», in accordo alla legislazione vigente; ' Introdurre nuovi indici per il calcolo delle emissioni di un cogeneratore La nuova norma 8887 12 H 2O CO 2 N 2 O 2 altro La nuova norma 8887: indici sulle emissioni 13 0.01 0.1 1 10 1 10 2 1 10 100 1000 10000 sp os ta m en to ve rt ic al e [k m ] spostamento orizzontale [km] ore giorni mesi anni decenni tempo di residenza
nell'atmosfera comunale NH 3 idrocarburi SO 2 NOx CO 2 CH 4 altri gas serra CO regionale provinciale nazionale e internazionale tr op os fe ra m es osf er a st ra to sf er a particolato O 3 Impatto locale Impatto globale La emissioni di un cogeneratore:
il raggio di azione
14 '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
La emissioni di un cogeneratore: l''unità di
misura
combustibile Energia utile input'based output'based 15 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) La emissioni di un cogeneratore: l''unità di
misura
16 ' assoggettare un sistema CHP agli stessi limiti autorizzativi ambientali previsti per il motore primo non CHP: idoneo per cogeneratori ''topping' (MCI,
MTG, TG, ecc.) dove l''energia elettrica è l''effetto utile primario e il termico è il
sottoprodotto del ciclo termodinamico ' assoggettare un sistema CHP agli stessi limiti autorizzativi ambientali previsti per un impianto di sola generazione di calore (caldaia): idoneo per
cogeneratori ''bottoming' (ORC, TPV, ecc.) dove la produzione di elettricità è
di secondaria importanza e avviene sfruttando il calore recuperato da un
processo di combustione dedicato alla produzione termica ' assoggettare un sistema cogenerativo a limiti autorizzativi ambientali appositamente introdotti per la cogenerazione La emissioni di un cogeneratore: i limiti di una
normativa «input'based». Quali vincoli di legge'
17 ' Metodo della caldaia evitata: criterio basato sulla valutazione degli inquinanti a impatto locale ' Indice di Risparmio Ambientale: confronto con la produzione separata per inquinanti ad impatto globale La emissioni di un cogeneratore: gli indici
proposti dalla nuova norma UNI 8887
18 ' E e E e E t E tE t Motore non cogenerativo In cogenerazione  Il beneficio ambientale della cogenerazione è legato al fatto che, grazie al
recupero termico, posso ''evitare' di tenere in esercizio una caldaia,
risparmiandone le emissioni. ' Il metodo della ''caldaia evitata' 19 emissioni del cogeneratore emissioni al camino emissioni di riferimento della
caldaia evitata
produzione termica del
cogeneratore
produzione elettrica del
cogeneratore
e t t t o min ca cog E E ' ' '  '  e t t t nocog cog E E     ' ' Il beneficio ambientale della cogenerazione è legato al fatto che, grazie al
recupero termico, posso ''evitare' di tenere in esercizio una caldaia,
risparmiandone le emissioni. B A ' Il metodo della ''caldaia evitata' 20 Il rendimento di riferimento della caldaia evitata può essere
scelto:
' secondo la Decisione 2007/74/CE (0.9 per gas naturale) ' secondo AEEG 42/02 (0.8 per civile, 0.9 per industriale) ' secondo Scheda Tecnica 21 (delibere AEEG 177/05 e 187/05) utilizzando
' ' t ' t ' ) kW ( P log 03 . 0 77 . 0 n t ' ' '  Le emissioni di riferimento della caldaia evitata possono
essere scelte:
' secondo le classi di merito previste nelle norme UNI EN 483, 656 ' utilizzando i limiti imposti dalle autorità competenti alle caldaie ' ' Il metodo della ''caldaia evitata' 21 ' ' ' ' e t t t e e E E 1 B A C B A ESI ' ' ' ' '  ' ' ' ' ' ' C E e E t E t ' Produzione separata Cogenerazione L''Indice di Risparmio Ambientale ' ESI Le emissioni della cogenerazione
vengono messe in relazione con le
emissioni della grande produzione
separata di elettricità e calore. km E e A ambito locale 22 t ' t ' e ' e ' ESI richiede inoltre i valori di riferimento del
termico (come il metodo ''caldaia evitata'): Il rendimento elettrico di confronto può essere scelto:
' secondo la Decisione 2007/74/CE (in funzione al combustibile) ' secondo AEEG 42/02 (in funzione di taglia e combustibile) ' ' Le emissioni di riferimento della produzione elettrica:
' valori medi della produzione nazionale ' BAT ' ' L''Indice di Risparmio Ambientale ' ESI 23 Un esempio numerico 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 Risultati concentrazione [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 24 Un secondo esempio numerico 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 Risultati concentrazione [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 25 michele.bianchi@unibo.it


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