Trigenerazione edilizia

Studio di fattibilità per la climatizzazione di edificio residenziale di nuova
costruzione mediante sistema di trigenerazione
Il presente studio si propone di analizzare i vantaggi derivanti dall'utilizzo di un sistema di
trigenerazione (produzione combinata di energia elettrica, caldo per riscaldamento
invernale e fresco per climatizzazione estiva) a servizio degli impianti di climatizzazione di
un palazzo di nuova costruzione.
A tal fine è stato preso in esame un palazzo fittizio, ubicato a Bari, in zona urbana, con le
seguenti caratteristiche costruttive, conformi a quanto stabilito dalle recenti norme sul
contenimento energetico degli edifici (D.Lgs. 192/05, D.Lgs. 311/06, DPR 59/09, UNI TS
11300).
• n. 5 piani fuori terra, con altezza di interpiano pari a 3 m
• n.2 appartamenti di superficie utile 100 m2 e n.2 appartamenti di superficie utile 150
m2 per ciascun piano
• Trasmittanza termica delle pareti verticali: circa 3,1 W/m2K
• Trasmittanza termica delle coperture: circa 3 W/m2K
• Infissi in alluminio a taglio termico, vetro-camera 6-12-6 basso-emissivo e
schermature solari mobili esterne
Si tratta, quindi, di un edificio ben isolato e schermato, come richiesto dalla legge. Per
questo motivo i carichi termici, sia invernali che estivi, risulteranno notevolmente ridotti
rispetto ad un edificio di uguale volume ma costruito verso la metà del secolo scorso.
Di seguito è rappresentata schematicamente la pianta del piano tipo:
Naturalmente si tratta di un esempio puramente indicativo, ma considerazioni simili
possono essere applicate, con le opportune considerazioni, anche a edifici di tipologia e
forma differenti.
Il palazzo in esame avrà un carico termico complessivo contemporaneo per la
climatizzazione invernale pari a circa 50 kW.
La climatizzazione estiva, invece, richiede una potenza frigorifera complessiva
contemporanea di circa 90 kW.
A questi fabbisogni c'è da aggiungere la richiesta di calore per la produzione di acqua
calda sanitaria, che consuma in media 2500 kWh di energia termica ogni mese, pari a
circa 560 m3 di gas (ipotizzando di usare una caldaia a metano per la produzione di a.c.s.)
Se si decide di installare un impianto di climatizzazione invernale ed estiva centralizzato
per l'intero edificio (come, peraltro, consiglia di fare il DPR 59/09) è possibile utilizzare dei
generatori unici che permettano di produrre acqua calda per il riscaldamento e per gli usi
igienico-sanitari e acqua fredda, durante l'estate, per il condizionamento.
In queste ipotesi si può pensare all'utilizzo di un gruppo di trigenerazione, che produca
contemporaneamente energia elettrica ed energia termica o frigorifera, a seconda della
stagione e, quindi, delle necessità.
Il gruppo che verra previsto in questo studio sarà composto dai seguenti componenti
principali:
• Motore alternativo a combustione interna alimentato a gas metano
• Alternatore per la produzione di energia elettrica
• Sistema di recupero del calore di raffreddamento del motore per utilizzo
nel'impianto di riscaldamento o per la produzione di acqua calda sanitaria
• Serbatoio di accumulo per l'acqua calda sanitaria
• Gruppo frigorifero ad assorbimento per la produzione di acqua fredda da utilizzare
per la climatizzazione estiva
In sostanza con il sistema proposto sarà possibile soddisfare in maniera praticamente
totale i fabbisogni dell'intero edificio in termini di:
• Energia elettrica
• Calore per riscaldamento
• Calore per produzione di acqua calda sanitaria
• Freddo per condizionamento estivo
Di seguito si riportano i dati relativi ai consumi mensili della struttura
La tabella che segue riassume i risultati dei calcoli annuali di costi e ricavi dovuti al
funzionamento con un impianto di questo genere.
DATI MOTORE
TIPO
CASA
MODELLO
Potenza elettrica COGEN
Potenza termica COGEN
Rendimento elettrico COGEN
MW
MW
-
MCI
SOCOGES
0,06
0,12
0,3
DATI ASSORBITORE
Potenza frigorifera ASS
EER ASS
MW
-
0,0804
0,67
En. ELETTRICA richiesta
En. TERMICA richiesta
En. FRIGORIFERA richiesta
MWhe
MWht
MWht
250
142
115
ore esercizio cogeneratore
-
5773
En. ELETTRICA da cogeneratore
En. Elettrica autoconsumata
En. Elettrica immessa in rete
En. Elettrica acquistata dalla rete
En. TERMICA da cogeneratore
En.
TERMICA
recuperata
da
COGEN (TOT)
En.
TERMICA
recuperata
da
COGEN (TH)
En.
TERMICA
recuperata
da
COGEN (FR)
En. TERMICA dispersa da COGEN
En. TERMICA non coperta da
COGEN
En. FRIGORIFERA da assorbitore
En. FRIGORIFERA non coperta da
ASS
En. FUEL consumata dal COGEN
MWhe
MWhe
MWhe
MWhe
MWht
351,0314
189,5735
161,4578
60,42648
690,8995
MWht
276,3902
MWht
139,9963
MWht
MWht
136,3939
414,5093
MWht
MWhf
2,00371
91,38392
MWhf
MWhc
23,61608
1163,452
€
€
€
€
€
€
€
€
€
38390,53
11302,05
5941,801
7117,753
14566,05
45923,29
4914,439
913,8392
25566,62
RISULTATI ENERGETICI
RISULTATI ECONOMICI
Ricavi En. El. autoconsumata
Ricavi En. El. immessa in rete
Ricavi En. Th. prodotta da COGEN
Ricavi En. Fr. prodotta da ASS
Ricavi Defiscalizzazione FUEL
Costo Combustibile COGEN
Costo Manut COGEN
Costo Manut ASS
UTILE solo COGEN
Si nota subito che, a fronte di una spesa dovuta al consumo del gas metano pari a circa
46.000 € annui, si hanno i seguenti risparmi:
• Circa 38.000 € di risparmi complessivi per energia elettrica autoprodotta (e quindi
non acquistata dalla rete)
• Circa 11.000 € di guadagno per energia elettrica prodotta ed immessa in rete
• Circa 6.000 € di energia termica risparmiata per riscaldamento e produzione di
a.c.s.
• Circa 7.000 € di energia frigorifera risparmiata per climatizzazione estiva
• Circa 15.000 € di guadagni dovuti agli incentivi statali di titoli di efficienza energetica
e defiscalizzazione del combustibile
In conclusione questo sistema permette un utile annuo, calcolato come totale dei risparmi
conseguiti e degli effettivi guadagni per energia venduta ed incentivi, che si aggira intorno
ai 25.000 €.
Il tempo di ritorno dell'investimento può essere brevissimo (circa 2-3 anni) se si considera
che il sistema descritto venga installato al posto di un sistema tradizionale, composto
quindi da caldaia + refrigeratore d'acqua + boiler per acqua sanitaria etc.
Naturalmente i calcoli riassunti in questa breve relazione sono puramente indicativi, e i
risultati possono variare in base alle effettive esigenze dell'edificio.
Per questo motivo è necessario, volta per volta, effettuare uno studio più approfondito che
sia effettuato sul reale progetto architettonico ed impiantistico dell'edificio stesso.