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Stato dell'arte della cogenerazione in Italia

- La cogenerazione secondo la normativa.
- Capacità di generazione ed energia elettrica prodotta in Italia al 31 dicembre 2017.
- Distribuzione tecnologica impianti cogenerativi in Italia al 31 dicembre 2017.
- Quanto incide la cogenerazione nel TLR in Italia.
- Confronto tra il calore erogato da TLR nel 2013 e quello potenziale suddiviso per fonti, in GWh.
- La Cogenerazione ad Alto Rendimento CAR.

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mcTER Cogenerazione - Milano giugno 2019 Cogenerazione: la via più immediata ed efficace per migliorare le prestazioni energetiche degli impianti industriali

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Gli atti dei convegni e più di 10.000 contenuti su www.verticale.net Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore Vincenzo Gerardi
Dipartimento Tecnologie Energetiche
Stato dell''arte della cogenerazione in Italia Milano, 27 giugno 2019 Chi siamo 2 ''L'ENEA è un ente di diritto pubblico finalizzato alla ricerca, all'innovazione tecnologica e alla prestazione di servizi avanzati alle imprese, alla pubblica amministrazione e ai cittadini nei settori
del 'energia, del 'ambiente e del o sviluppo economico sostenibile (art. 4
Legge n. 22 del 28 dicembre 2015).'
E'' costituito da 4 Dipartimenti:
1) Dipartimento Tecnologie Energetiche (DTE) 2) Dipartimento Unità Efficienza Energetica (DEE)
3) Dipart. Fusione e Tecnologie per la Sicurezza Nucleare (FSN)
4) Dipart. Sostenibilità dei Sistemi Produttivi e Territoriali (SSPT) Le attività del ''ENEA vengono svolte in 9 Centri di Ricerca, 5 laboratori, la sede legale di Roma, una rete di uffici regionali e l''Ufficio di col egamento di Bruxel es per la partecipazione a
progetti di ricerca europei .
La cogenerazione è la generazione simultanea in un unico processo tecnologico di energia meccanica/elettrica e termica che consente di
ottenere rendimenti superiori rispetto alla
produzione separata. La cogenerazione: alcune definizioni La quantità massima di calore utilizzabile dipende dal tipo di sistema di produzione di energia elettrica, dal livello entalpico e dal tipo di vettore termico necessario, dal tempo di effettivo utilizzo.
La cogenerazione è efficace quando consente:
1. un risparmio economico per minore esigenza di combustibile; 2. una riduzione dell''impatto ambientale sia in termini di emissioni atmosferiche che termiche; 3. minori perdite di trasmissione e di distribuzione dell''energia; 4. la sostituzione di sistemi di produzione del calore meno efficienti, più inquinanti e di scarsa flessibilità. La cogenerazione secondo la normativa IL DM 4 agosto 2011 considera la produzione di energia elettrica qualificabile come cogenerativa se le unità produttive presentano un rendimento di 1° principio annuo pari ad almeno il 75% (80% se prodotta con turbina a condensazione con estrazione di vapore). In caso contrario è qualificabile
come cogenerativa la quota parte di energia elettrica che sarebbe prodotta se, a parità di calore
utile, l''unità funzionasse con un rendimento di primo principio pari al valore di soglia caratteristico per ciascuna tecnologia. La potenza elettrica efficiente lorda complessiva degli impianti di generazione in Italia al 31 dicembre 2017 è stata di 117 GW (di cui circa 64 GW prodotta da impianti termoelettrici tradizionali) ed una produzione di energia elettrica di oltre 295,8 TWh (di cui circa 209,5 TWh da impianti termoelettrici
tradizionali, ore equivalenti = 3273).
Capacità di generazione ed energia elettrica prodotta
in Italia al 31 dicembre 2017
Fonte: Dati statistici 2017, TERNA Combustione interna (CIC) Turbine a gas (TGC) Ciclo combinato (CCC) A vapore in contropressione (CPC) Condensazione e spillamento (CSC) Potenza Effic. Lorda 2017, MW 3.366,9 1.033,4 18.884,7 716,8 2.160,7 Produzione Lorda 2017, GWh 16.270,8 4.976,2 81.612,0 1.459,4 5.809,5 Potenza Effic. Lorda 2013, MW 2.539,0 1.008,0 16.932,4 1.053,9 1.665,6 Produzione Lorda 2013, GWh 10.631,7 3.793,6 70.861,5 1.754,0 4.252,0 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 Potenza Effic. Lorda 2017, MW Produzione Lorda 2017, GWh Potenza Effic. Lorda 2013, MW Produzione Lorda 2013, GWh Capacità ed energia termoelettrica prodotta in assetto
cogenerativo in Italia al 31 dicembre 2017 e 2013
Fonte: Elaborazioni dati TERNA La potenza efficiente lorda degli impianti cogenerativi complessiva nel 2017 era di circa 26,16 GW (circa il 40% del a capacità termoelettrica tradizionale), con una produzione di energia di 110 TWh (oltre il 52% del a tradizionale). Distribuzione tecnologica impianti cogenerativi in Italia
al 31 dicembre 2017
Fonte: Elaborazioni dati TERNA Tipologia Numero Sezioni Potenza media sezione, MWe Produz. media sezione, MWhe Combustione interna (CIC) 4.565 0,74 3.564 di cui 4.563 sezioni con Pe ' 25 MW, per 3.297 MW (97,9% Pe totale CIC) Turbine a gas (TGC) 211 4,90 23.584 di cui 204 sezioni con Pe ' 25 MW, per 681 MW (65,9% Pe totale TGC) Ciclo combinato (CCC) 153 123,43 533.412 di cui 71 sezioni con Pe ' 25 MWe, per 496 MW (2,6% Pe totale CCC) A vapore in contropressione (CPC) 91 7,88 16.037 di cui 85 sezioni con Pe ' 25 MWe, per 382 MW (53,3% Pe totale CPC) Condensazione e spil amento (CSC) 110 19,64 52.814 di cui 87 sezioni con Pe ' 25 MWe, 679 MW (31,4% Pe totale CSC) Consumi specifici e ore equivalenti di funzionamento
nel 2017 per tipologia di impianto
Fonte: Elaborazioni dati TERNA 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 Combustione interna (CIC) Turbine a gas (TGC) Ciclo combinato (CCC) A vapore in contropressione (CPC) Condensazione e spillamento (CSC) Consumi specifici, kJ/kWh Ore/anno equivalenti Produzione lorda di energia elettrica (GWh) nel 2017
per tipologia di impianto e di combustibile
Fonte: Elaborazioni dati TERNA 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 Solidi Gas natuale Gas derivati Petroliferi Altri solidi Altri gassosi Combustione interna con produzione di calore (CIC) Turbine a gas con produzione di calore (TGC) Ciclo combinato con produzione di calore (CCC) Contropressione (CPC) Condensazione e spil amento (CSC) Combustione interna (CIC) Turbine a gas (TGC) Ciclo combinato (CCC) A vapore in contropressione (CPC) Condensazione e spillamento (CSC) Calore immesso, ktep 3.643,0 1.370,8 14.908,8 611,0 2.390,3 Calore utile, ktep 1.058,0 589,6 2.456,4 381,5 766,5 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 Calore immesso e calore utile per tipologia di impianto
nel 2017
Fonte: Elaborazioni dati TERNA Quanto incide la cogenerazione nel TLR in Italia Fonte: Annuari AIRU 2017 e 2018 2000 2015 2017 Città riscaldate, n 27 182 197 Volumetria riscaldata complessiva, Mm3 117 329,8 349,2 Potenza elettrica instal ata in CHP, MW 507 941 880 Potenza termica instal ata in CHP, MW 1218 2972 2884 Energia termica fornita all''utenza, GWh 3854 8551 9084 Energia frigorifera fornita all''utenza, GWh - 125,5 130,8 Energia termica fornita da CHP con combustibili fossili, % 66 51,2 53 Energia elettrica immessa nelle reti elettriche, GWh 1932 5861 6331 Lunghezza reti di distribuzione, km 1091 4098 4377 Potenza installata nel TLR per fonte energetica Fonte: Annuario 2018 AIRU Produzione di energia delle centrali di TLR in Italia, GWh Fonte: Annuario 2018 AIRU Fonte: Potenziale CAR-TLR nazionale e regionale 2016.pdf, GSE Confronto tra il calore erogato da TLR nel 2013
e quello potenziale suddiviso per fonti, in GWh
L''unità di processo viene definita ad alto rendimento (CAR) quando il valore del risparmio di energia primaria (PES) è positivo per gli impianti con P < 1 MWe, mentre
per taglie maggiori deve essere almeno del 10%.
Diagramma di sintesi della procedura di calcolo del PES Formula per il calcolo del risparmio di energia primaria (PES) La Cogenerazione ad Alto Rendimento Per approfondimenti sul calcolo del PES si veda la «Guida alla Cogenerazione ad Alto Rendimento CAR - marzo 2018» del GSE. La Cogenerazione ad Alto Rendimento CAR Diagramma riassuntivo del parco termoelettrico nazionale, con indicazione del a capacità (GW), del a produzione elettrica (TWh) e del calore utile (TWh), nel 2013 Fonte: Potenziale CAR-TLR nazionale e regionale 2016.pdf, GSE Dati statistici 2013, TERNA
Capacità termoelettrica totale, GW
78,5 Capacità termoelettrica CHP, GW 23,2 Produzione elettrica totale, TWh 192,2 Produzione elettrica CHP, TWh 91,3 Calore utile prodotto, TWh 59,1 Potenziale CAR nel settore residenziale al 2023 Fonte: Potenziale CAR-TLR nazionale e regionale 2016.pdf, GSE Potenziale CAR nel settore terziario al 2023 Fonte: Potenziale CAR-TLR nazionale e regionale 2016.pdf, GSE Potenziale CAR nel settore industriale al 2023 Fonte: Potenziale CAR-TLR nazionale e regionale 2016.pdf, GSE Confronto tra il calore da CAR prodotto al 2013 e
quello producibile per settore di utilizzo
Fonte: Potenziale CAR-TLR nazionale e regionale 2016.pdf, GSE Potenziale CAR a livello regionale Fonte: Potenziale CAR-TLR nazionale e regionale 2016.pdf, GSE Le proposte dalla SEN 2017 ' Favorire forme di autoproduzione individuale e collettiva, soprattutto da FER e da cogenerazione ad alto rendimento, anche integrate in sistemi di distribuzione privati. ' Chiarire se, cosa e in che modo consentire forme di abilitazione e di sostegno da
attivare (solo FER e CAR o anche altro' Esenzione oneri di sistema'..).
' Regolamentare la natura dei soggetti titolati, gli obblighi in tema di sicurezza interna ed esterna alle configurazioni, i ruoli ed i diritti dei singoli consumatori interni ai sistemi di autoproduzione, le modalità di partecipazione ai mercati,'. ' Ampliare l''utilizzo dei sistemi di distribuzione chiusi, finora applicata alle reti interne di
utenza e altri sistemi già esistenti ed operativi, nel breve in particolare per quelli in cui
sono realizzati nuovi impianti a FER o in CAR, anche integrati con sistemi di accumulo. Stato dell''arte della cogenerazione in Italia '' mcTER, Milano, 27 giugno 2019 GRAZIE PER L''ATTENZIONE C.R. Casaccia - via Anguillarese, 301 - 00123 Roma vincenzo.gerardi@enea.it


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