Le 6 sfide del dimensionamento di un sistema di cogenerazione

In questo articolo sono descritte sei delle principali sfide che potrebbero occorrere quando, durante la progettazione di un impianto di cogenerazione, si valuta il dimensionamento dello stesso e il modo migliore di affrontarle.

Probabilmente la domanda più comune è: "Quali sono le dimensioni necessarie per un impianto di cogenerazione al fine di ottenere i migliori risparmi energetici?". Una domanda relativamente semplice, ma per la quale purtroppo non esiste una risposta semplice e diretta. Anche il concept suggerisce una certa complessità: un unico sistema in grado di generare sia calore che energia elettrica. I problemi relativi al dimensionamento di un sistema di cogenerazione devono essere affrontati con un approccio logico, il quale, se seguito correttamente, fornirà un sistema affidabile ed estremamente efficiente.

Vediamo di seguito quali sono le sfide che emergono più frequentemente. Come sapere se un impianto di cogenerazione è la scelta più giusta? Esiste una regola generale in grado di fornire un indice iniziale sull'idoneità della cogenerazione. L'impianto richiede un minimo di 4.500 ore di funzionamento all'anno per essere economicamente vantaggioso: in tale durata minima deve poter generare sia energia elettrica che calore. I dati relativi al consumo energetico di un sito saranno, pertanto, necessari per confermare tale profilo minimo di utilizzo dell'energia.

Un altro principio è lo spread dell'energia del sito, ovvero la differenza tra il prezzo di vendita dell'energia elettrica e il costo del gas necessario per generare energia elettrica con un impianto di cogenerazione. Uno spread dell'energia compreso tra 4 e 8 è un ulteriore indice del fatto che valga la pena considerare la cogenerazione.

Quali sono le informazioni più importanti, necessarie per definire le dimensioni di un sistema di cogenerazione? Per definire correttamente le dimensioni di un sistema di cogenerazione è fondamentale comprendere il fabbisogno energetico di un sito. Pertanto è necessario raccogliere i dati relativi al consumo dell'energia, al fine di produrre i profili di carico energetico, di solito tracciati nel tempo per fornire un modello che mostri quanta energia utilizza il sito e in quali orari.

Le dimensioni del sistema di cogenerazione verranno definite per fornire tale energia e quindi, affinché l'impianto funzioni continuamente e raggiunga il minimo di 4.500 all'anno, è essenziale che i dati siano precisi. I sistemi di cogenerazione sottodimensionati non raggiungeranno i massimi risparmi energetici, mentre i sistemi di cogenerazione sovradimensionati funzioneranno a carichi parziali, il che rappresenta un modo non economico e inefficiente di utilizzare la cogenerazione, con conseguente rischio di non ottenere il ritorno dell'investimento desiderato.

Le bollette energetiche contengono la lettura dei dati basati sulla mezz’ora? Per avere dati precisi e affidabili è preferibile riferirsi alle letture basate sulla mezz’ora. Solo dei profili di carico attendibili potranno assicurare il corretto dimensionamento dell'impianto e il funzionamento dell'intero ciclo di vita dipende proprio da questo. Se le normali bollette trimestrali non contengono tale ripartizione dettagliata, è necessario contattare i fornitori di energia elettrica che devono fornire tali informazioni. In alternativa, se il sito è dotato di un sistema di gestione energetica degli edifici (BEMS), i dati richiesti potrebbero già essere registrati.

Un'ulteriore opzione è il monitoraggio a breve termine: l'installazione di una misurazione temporanea dei dati in un determinato periodo di tempo, da cui è possibile stimare i profili di carico. Che cosa è più importante per la cogenerazione: la domanda di energia elettrica o di calore? Sono entrambe importanti. La cogenerazione produce energia elettrica e calore contemporaneamente e avrà un requisito di rapporto calore-potenza specifico; questo deve essere confrontato con il rapporto calore-potenza richiesto del sito che deve essere calcolato dai reali profili di carico. Le unità di cogenerazione negli edifici sono spesso dimensionate per funzionare con il fabbisogno minimo di calore, noto come ‘lead boiler’. Tuttavia, gli impianti di cogenerazione possono anche essere progettati per avere una potenza massima, elettrica o termica. Se si progetta un impianto con il carico di base, come è possibile ottenere calore o elettricità extra?

Quando l'impianto di cogenerazione funziona con un fabbisogno del carico di base, il calore supplementare o di picco dovrà essere fornito da una caldaia secondaria e l'elettricità supplementare fornita dalla rete nazionale. In alcuni casi, potrebbe essere disponibile un'opzione per fornire i fabbisogni di picco installando una seconda unità di cogenerazione più piccola, ma sarà necessario considerarne attentamente i relativi aspetti economici. Bisogna considerare anche specifiche questioni inerenti il sito? Le questioni inerenti il sito che potrebbero influenzare il dimensionamento dell'impianto comprendono lo spazio disponibile per le apparecchiature, comprese le apparecchiature ausiliarie e di raffreddamento; la possibilità di accesso per le attività di manutenzione; la prossimità della posizione proposta per l'impianto all'infrastruttura del sito (collegamenti elettrici e di riscaldamento) e la fornitura di combustibile, che deve essere sufficiente per l'impianto scelto.