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Una unità di cogenerazione è una unità che è in grado di generare simultaneamente in un unico processo energia termica ed elettrica o energia termica e meccanica o energia termica, meccanica ed elettrica.
In genere, parte dell'energia termica prodotta da una unità di cogenerazione è calore utile mentre la restante parte è dispersa senza alcun impiego. Quando in un periodo di tempo una unità di cogenerazione produce calore utile si dice che in quel periodo l'unità opera in regime di cogenerazione. Possiamo allora dividere virtualmente una unità di cogenerazione in due parti: parte CHP, parte non CHP. La parte CHP produce tutto il calore utile mentre la parte non CHP produce tutto il calore disperso senza alcun impiego prodotti dell'unità di cogenerazione. L'energia elettrica prodotta dalla parte CHP è l'energia elettrica cogenerata con il calore utile dall'unità di cogenerazione ed è denominata energia elettrica da cogenerazione o energia elettrica CHP mentre l'energia elettrica prodotta dalla parte non CHP è l'energia elettrica cogenerata con il calore disperso senza alcun impiego dall'unità di cogenerazione ed è denominata energia elettrica non da cogenerazione o energia elettrica non CHP.

Schema virtuale di unità di cogenerazione

Ai sensi dell'allegato II del Decreto Legislativo 8 febbraio 2007, così come modificato dal Decreto del Ministro dello sviluppo economico, di concerto con il Ministro dell'ambiente e della tutela del territorio e del mare, 4 agosto 2011, il calcolo dell'energia elettrica da cogenerazione (energia elettrica CHP) può essere suddiviso in 5 fasi.

FASE 1

Si calcola il rendimento globale dell'unità di cogenerazione come rapporto tra l'energia prodotta dall'unità di cogenerazione (somma dell'energia elettrica, dell'energia meccanica e del calore utile) in un dato periodo di riferimento (anno solare: dal 1 gennaio al 31 dicembre) e l'energia di alimentazione consumata dall'unità di cogenerazione nello stesso periodo di riferimento.

Formula per il calcolo del rendimento globale

Esempi di calore utile sono i seguenti:

  • calore utilizzato in processi industriali;
  • calore utilizzato per il riscaldamento o il raffreddamento di ambienti;
  • i gas di scarico di un processo di cogenerazione utilizzati direttamente per essiccare.


Esempi di calore non utile ovvero disperso senza alcun impiego sono:

  • il calore disperso da camini e tubi di scappamento;
  • il calore dissipato in condensatori o altri dispositivi di smaltimento;
  • il calore utilizzato per il funzionamento dell’impianto di cogenerazione (ad esempio, per il riscaldamento dell'acqua di alimentazione di caldaie a recupero di calore).

Se l’energia termica viene utilizzata sotto forma di acqua calda, il calore di ritorno verso l’impianto di cogenerazione non è considerato come calore utile, e va quindi escluso dal calcolo degli indici energetici. Se l’energia termica viene utilizzata sotto forma di vapore, il calore contenuto nella condensa di ritorno verso l’impianto di cogenerazione è considerato calore utile, e può quindi essere incluso nel calcolo degli indici energetici: da tale calcolo va esclusa, in questo caso, la quantità di calore corrispondente ad una portata  massica di acqua che si trovi alla temperatura di 15 °C ed alla pressione di 1,013 bar, e sia pari alla portata massica del vapore.

Il calore esportato verso un altro sito, ed ivi utilizzato per produrre energia elettrica, non è considerato come calore utile. L'energia elettrica generata da tale calore esportato va inclusa nella produzione elettrica.

Per energia di alimentazione si intende l'energia totale, calcolata in base al potere calorifico inferiore, del combustibile che la unità di cogenerazione impiega per cogenerare energia elettrica e calore durante il periodo di riferimento. L’eventuale condensa di ritorno dal processo non è considerata come energia di alimentazione.

Per energia di alimentazione CHP si intende l'energia del combustibile, calcolata in base al potere calorifico inferiore, che la unità di cogenerazione impiega per cogenerare energia elettrica e calore utile durante il periodo di riferimento.

Per energia di alimentazione non CHP si intende l'energia del combustibile, calcolata in base al potere calorifico inferiore, che la unità di cogenerazione impiega durante il periodo di riferimento per cogenerare energia elettrica e calore disperso senza alcun impiego.

Il calcolo del rendimento globale deve basarsi sui valori di esercizio della unità di cogenerazione, misurati nel periodo di riferimento. Per le sole sezioni di micro cogenerazione, è consentito sostituire la misura della quantità di calore utile con una stima della stessa quantità basata sui dati di potenza certificati dal Costruttore e sulla misura, anche indiretta, del numero di ore di funzionamento equivalenti della unità durante il periodo di riferimento. Nel caso di presenza di circuiti dissipativi del calore la quantità di calore utile deve essere misurata.

FASE 2

I valori misurati nel periodo di riferimento della produzione di energia elettrica e di calore utile possono essere portati in conto interamente nel calcolo del risparmio di energia primaria se il rendimento globale della unità di cogenerazione è pari o superiore:

  • a) all'80 % per le sezioni con turbina a gas a ciclo combinato con recupero di calore e per le sezioni con turbina di condensazione a estrazione di vapore;
  • b) al 75 % per tutti gli altri tipi di unità di cogenerazione.

 

FASE 3

Se il rendimento globale della unità di cogenerazione è inferiore ai predetti valori di soglia a) o b), si assume allora che vi sia produzione di energia elettrica non da cogenerazione.
L'operatore dell'impianto rileva, per tutto il periodo di riferimento, il diagramma di carico del calore (domanda di calore utile in funzione del tempo) ed individua gli eventuali periodi in cui la unità di cogenerazione opera in regime di cogenerazione. Per ciascuno di tali periodi, l'operatore misura la produzione reale di calore utile e di energia elettrica della unità di cogenerazione e con questi dati determina il "rapporto energia/calore" effettivo (Ceff). L'operatore calcola poi il prodotto HCHP ×Ceff (HCHP è il calore utile misurato durante il periodo di riferimento) e lo confronta con la produzione elettrica totale dell’impianto nel periodo di riferimento. Il minore tra tali due valori è assunto pari all’energia elettrica da cogenerazione ECHP.

Per le sezioni di cogenerazione entrate in servizio da meno di un anno, per le quali non siano disponibili dati misurati, può essere utilizzato il "rapporto energia/calore" di progetto (Cprog) in luogo di quello effettivo (Ceff).

FASE 4

Se il "rapporto energia/calore" effettivo della specifica unità di cogenerazione non è noto, l'operatore dell'impianto può impiegare il “rapporto energia/calore” di base (Cdefault), (vedi tabella seguente). L’energia elettrica da cogenerazione ECHP è calcolata secondo la formula ECHP=HCHP x Cdefault

Tabella con i valori di Cdefault

In questo caso, tuttavia, l’operatore deve notificare al GSE le ragioni della mancanza di un “rapporto energia/calore” effettivo, il periodo per il quale mancano i dati e le misure adottate per porre rimedio alla situazione.

FASE 5

L'energia elettrica da cogenerazione ECHP calcolata nelle fasi 3 e 4 sarà utilizzata per calcolare il risparmio di energia primaria del processo di cogenerazione.

Per calcolare il risparmio di energia primaria è necessario determinare anche il consumo di energia di alimentazione non CHP. Tale calcolo può essere effettuato mediante le seguenti formule:

Formula per il calcolo del consumo di energia di alimentazione non CHP

Formula per il calcolo del rendimento elettrico dell'impianto



Glossario:

  • unità di piccola cogenerazione: un'unità di cogenerazione con una capacità di generazione installata inferiore a 1 MWe;
  • unità di micro cogenerazione: un'unità di cogenerazione con una capacità di generazione massima inferiore a 50 kWe;
  • calore utile: il calore prodotto in un processo di cogenerazione per soddisfare una domanda economicamente giustificabile di calore o di raffreddamento;
  • domanda economicamente giustificabile: una domanda non superiore al fabbisogno di calore o di raffreddamento e che sarebbe altrimenti soddisfatta a condizioni di mercato mediante processi di generazione di energia diversi dalla cogenerazione.
   
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