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La riqualificazione energetica nel Real Estate.
La cogenerazione. Una tecnologia efficiente applicata al settore Real Estate.
Estratti Cap. 5 - Riqualificazione energetica nel Real Estate.
AAVV ed. Il Sole 24 Ore, 2010
Perché la cogenerazione conviene al Real Estate
Per il settore immobiliare, la cogenerazione con motori endotermici alimentati a metano è la tecnologia più affidabile, a più elevato risparmio energetico e quindi economico, attualmente disponibile oggi sul mercato. Si tratta di una tecnologia matura e consolidata, che basa le innovazioni tecnologiche più recenti su una importante esperienza maturata nel nostro Paese fin dalla fine degli anni Settanta e mai come oggi normata e promossa.
La micro-generazione diffusa e distribuita è la soluzione più conveniente e immediatamente disponibile a oggi sul mercato, in attesa che gli sviluppi sperimentali (per esempio, idrogeno e celle al combustibile) possano realmente passare dai laboratori alle filiere produttive e commerciali, a disposizione degli operatori immobiliari. È una tecnologia nata per funzionare e durare nel tempo per lunghi periodi, aspetto particolarmente importante per il Real Estate, che riconosce nel “tempo” e nella “durabilità” due variabili chiave in termini di prodotto. È chiaro che a parità di tecnologia efficiente, per gli operatori del Real Estate è fondamentale trovare soluzioni e garanzie che, in estrema sintesi, generino un vantaggio immediato: redditività d’impresa.
Risparmiare energia significa risparmiare denaro; la cogenerazione rappresenta oggi più che mai una soluzione che se opportunamente dimensionata, gestita e garantita nel lungo periodo da soggetti competenti e idonei, garantisce il più rapido ritorno dell’investimento, restando al di sotto di soglie limite quali 3-4 anni, tipicamente irraggiungibili da ogni altra tecnologia a risparmio energetico oggi disponibile sul mercato. Il risparmio non è solo redditività e ambiente, ma anche cultura del vivere.
Approfondimento
La cogenerazione ad alto rendimento, sia per il settore civile (ambito residenziale, sportivo, ospedaliero ecc.) che industriale (ambito farmaceutico, caseario, agroalimentare ecc.), rappresenta oggi una delle tecnologie a più elevata efficienza energetica a cui risultano ugualmente associati importanti benefici di natura sia economica che ambientale.
Nota generalmente anche con l’acronimo di CHP (Combined Heat and Power), la cogenerazione ad alto rendimento (CAR) comporta la produzione combinata di energia elettrica e di calore utile a partire da una singola fonte energetica, attuata in un unico sistema integrato, correntemente definito “gruppo o sistema di cogenerazione” o anche più semplicemente “cogeneratore”.
Il D.Lgs. n. 20 dell’8.2.2007 («Attuazione della direttiva 2004/8/CE sullo sviluppo della cogenerazione basata su una domanda di calore utile nel mercato interno dell'energia, e modifica alla direttiva 92/42/CEE») definisce la “Cogenerazione ad alto rendimento” come la produzione combinata di energia elettrica e calore ed eventualmente meccanica che rispetti precisi limiti in termini di risparmio energetico e di produzione minima, rispettivamente misurati da due indici sintetici che devono rispettare rigorosamente valori di produzione prestabiliti: (IRE) Indice di Risparmio Energetico e (LT) Limite Termico.
La normativa, oltre a suggerire l’individuazione di misure volte a promuovere a livello nazionale l’uso estensivo della cogenerazione ad alto rendimento per accrescere l’efficienza energetica e per salvaguardare l’ambiente, suddivide e definisce concettualmente, in base alla potenza elettrica generata (taglia dell’impianto), le seguenti quattro categorie:
• micro-cogenerazione: Potenze elettriche inferiori a 50 kW;
• piccola cogenerazione: Potenze inferiori a 1 MW;
• media cogenerazione: Potenze nel range 1-10 MW;
• grande cogenerazione: Potenze superiori a 10 MW.
La cogenerazione trova oggi la sua massima diffusione tra gli operatori del Real Estate in ambito civile utilizzando quale fonte di alimentazione primaria, il gas metano naturale grazie agli evidenti vantaggi di natura tecnica ed economica che un tale tipo di approvvigionamento comporta e in particolare:
• disponibilità attuale e futura di combustibile stabile;
• mercato normato, regolato e strutturato;
• presenza di ampia e disponibile infrastruttura logistica distributiva diffusa sul territorio;
• emissioni inquinanti ridotte e disciplinate.
La cogenerazione, utilizzando il medesimo combustibile per diversi utilizzi (energia termica ed elettrica), mira a un più efficiente utilizzo dell’energia primaria, con beneficio dei relativi risparmi economici soprattutto nei processi produttivi laddove esista una forte contemporaneità tra prelievi elettrici e termici.
Gli utilizzi di energia termica per la produzione dei servizi di climatizzazione invernale e di acqua calda sanitaria, sono tipiche parti integranti delle dinamiche progettuali, realizzative e di consumo in infrastrutture civili a uso residenziale e terziario: ciò rende la cogenerazione tecnologia protagonista nel settore del Real Estate.
«La cogenerazione è una delle poche tecnologie atte a offrire un importante contributo, a breve e medio termine, alla problematica dell’efficienza energetica nell’Unione Europea e può contribuire positivamente alle politiche ambientali dell’UE». Questa affermazione è riportata nella delibera comunitaria n. 2004/08 dedicata alla cogenerazione, delibera recepita nel D.Lgs. n. 20/2007 e in via di recepimento in molti paesi dell’Unione Europea.
Bruxelles mette pertanto al centro del riordino del sistema energetico europeo, la problematica dell’uso razionale delle risorse energetiche, per rispondere alla necessità di abbattere le emissioni di anidride carbonica imposte dal programma di Kyoto e in particolare la cogenerazione che, infatti, costituisce un sistema più razionale rispetto alla produzione separata di energia e calore, di cui, in alcuni casi, può essere l’alternativa.
Nei cicli termodinamici attualmente utilizzati per la generazione elettrica la frazione di calore non convertita in energia elettrica è maggiore della frazione convertita in elettricità o lavoro, cosicché l'energia termica non utilizzata risulta spesso superiore all'energia elettrica o meccanica utile. In realtà, il rapporto fra queste due grandezze è strettamente dipendente dal ciclo termodinamico che governa il processo e che caratterizza la tecnologia dell’impianto di produzione.
In Italia, il rendimento medio del parco elettrico nazionale, grazie alla diffusione delle centrali a ciclo combinato, è arrivato al 43.4 % (dati Terna Produzione energia elettrica 2006) a cui bisogna sottrarre le perdite relative alle reti di trasmissione e distribuzione. Questo dato significa che per ottenere 1 kWh di energia elettrica, bisogna bruciare circa 2.3 kWh di energia primaria; il 56.6%, quindi, viene disperso in calore che, in parte, viene riutilizzato nell’alimentazione degli impianti ausiliari interni alla centrale il quale è per lo più costituito da vapore a basso valore entalpico, per il quale non è possibile nessun impiego industriale.
La produzione combinata di energia elettrica e termica permette invece
di avere rendimenti compresi tra l’80 e il 90% e nello stesso tempo di
ridurre le perdite dovute alla distribuzione ma, soprattutto, di
annullare quelle dovute alla trasmissione. Recentemente è andato
diffondendosi un nuovo termine nel settore edilizio e termotecnico: la
trigenerazione.
La trigenerazione costituisce una particolare applicazione dei sistemi
di cogenerazione che, oltre a produrre energia elettrica, consente di
utilizzare la totalità o quota parte dell’energia termica recuperata
per produrre energia frigorifera sotto forma di acqua refrigerata per
il condizionamento di ambienti o per i processi industriali.
Rispetto alla generazione di solo calore ed energia elettrica, in un
sistema di trigenerazione, generalmente il rendimento globale aumenta
perché viene sfruttata la totalità dell’energia termica recuperabile e
quindi una maggiore percentuale del potere calorifico del combustibile;
a tal proposito si evidenzia che le centrali termoelettriche
convenzionali convertono circa un 1/3 dell'energia del combustibile in
elettricità (il resto è perso in calore), mentre in un impianto
trigenerativo più di 4/5 della stessa energia è sfruttata visto che il
calore è recuperato direttamente (funzionamento cogenerativo) o come
fonte per un ciclo frigorifero ad assorbimento (funzionamento
trigenerativo).
Di seguito tuttavia, si utilizzerà il termine di “cogenerazione”in modo
estensivo intendendo a ogni modo il medesimo concetto finora espresso,
ossia la generazione combinata di calore, energia elettrica e, ove
utile, di refrigerazione.
Le tecnologie impiantistiche
Un Gruppo di cogenerazione risulta generalmente composto da quattro macrocomponenti, interconnessi e assemblati all’interno di una "unità" tecnologica, quali:
• un motore primario;
• un generatore elettrico;
• un sistema di recupero termico;
• interconnesioni elettriche
Il motore primario è uno specifico motore a combustione interna utilizzato per convertire l’energia del combustibile in energia meccanica, il generatore, il cui rotore è calettato all’albero motore, converte quest’ultima in energia elettrica, mentre il sistema di recupero termico raccoglie e converte l’energia termica di dispersione del motore (dai vari circuiti di raffreddamento ed emissione gas esausti), in calore utilizzabile. Il quadro di interconnessioni elettriche infine provvede a realizzare il collegamento del Sistema di cogenerazione (CHP) alle reti elettriche di utenza interne e alla rete elettrica pubblica del distributore locale.
La produzione combinata nei sistemi di cogenerazione raggiunge quindi
livelli di efficienza complessiva dell’ordine del 80-90% complessivi
(tipicamente superiori del 30-40% di rendimento elettrico e superiori
al 50-60% di rendimento termico) nell’utilizzo delle fonti primarie di
energia. In sintesi, la produzione combinata ha un rendimento di
produzione complessiva, superiore alla produzione separata, che genera
un mix di vantaggi collettivi particolarmente interessanti per tutti gli
attori protagonisti e coinvolti: per gli investitori del settore Real
Estate che riducono gli investimenti a favore di soluzioni integrate,
per il settore termotecnico che adotta e sviluppa soluzioni progettuali
di lunga durata e tecnologicamente differenzianti, per gli utenti
finali che riducono di costi di approvvigionamento e gestione
energetica, per i distributori di rete che bilanciano la distribuzione
tra più punti di prelievo e per l’ambiente che vede riduzioni
complessive importanti di emissioni inquinanti (circa 450 grammi di CO2
per ogni kWh elettrico prodotto.
Ambiti e vantaggi applicativi
La cogenerazione, oltre alle realtà in cui si ha una contemporaneità di utilizzo (circa 4.000 ore anno) di energia termica/frigorifera ed elettrica, è integrabile con successo anche in quelle utenze in cui alla normale richiesta di riscaldamento invernale e/o raffrescamento estivo si affianca una grossa richiesta di acqua per uso sanitario o per processo industriale. Installare un impianto di cogenerazione consente inoltre, una maggiore differenziazione e ridondanza nei sistemi di produzione termica e di approvvigionamento elettrico e può garantire l’alimentazione elettrica in situazione di black out. Cogenerare significa auto-produrre energia e contemporaneamente ridurre complessivamente i consumi di energia primaria. Proprio per tale motivo la cogenerazione beneficia e usufruisce dei Titoli di Efficienza Energetica (TEE).
La realizzazione di un impianto di cogenerazione permette, pertanto, un notevole aumento dell’efficienza del sistema di produzione energetico garantendo una notevole riduzione dei costi di approvvigionamento dell’energia. Il risparmio conseguito è tale da garantire dopo pochi anni il rientro dell’investimento e assicurare successivamente notevoli guadagni. Il mercato inoltre, consente oggi anche di poter affidare la realizzazione e il finanziamento, totale o parziale, dell'impianto a una E.S.Co., la quale assume la gestione dell’impianto fino al rientro dall’investimento con un contratto di “Servizio Energia” garantendo al Committente, durante tale periodo, un importante sconto sulla bolletta energetica sostenuta.
Case study: cogenerazione applicata al settore Real Estate in ambito residenziale e direzionale
La Bufalotta: trigenerazione applicata a un nuovo insediamento
residenziale e direzionale a elevata densità abitativa
L’intervento in questione prevede la fornitura di un servizio unitario di energia termica e frigorifera in favore degli utenti presenti nell’ambito del complesso urbano “La Bufalotta” sito a Roma, per un volume edificato complessivo a regime pari a 343.000 metri cubi, comprensivo di edifici residenziali e direzionali e circa 1.300 unità familiari, mediante un impianto di trigenerazione di produzione energia elettrica, termica e frigorifera.
La soluzione impiantistica adottata prevede la realizzazione in un unico sistema integrato di una centrale termica, una centrale di trigenerativa e frigorifera, interconnesse in un unico edificio che prende il nome di “Piastra tecnologica” (o centrale di trigenerazione), il cui risultato di funzionamento è una sinergia che sfrutta al meglio ogni singola apparecchiatura.
La centrale di trigenerazione che alimenta la rete di teleriscaldamento\raffreddamento è costituita da due cogeneratori (una da 525 kWe e uno da 350 kWe con recupero termico globale pari a 820 kWt), da due caldaie a condensazione da 3.500 kWt cadauna, da due gruppi frigo acqua-acqua da 1.300 kWf cadauno, da due assorbitori a Br/Li da 800 kWf globali e da una pompa di calore acqua-acqua da 509 kWf con inversione di ciclo; quota parte del fabbisogno di acqua calda sanitaria viene assicurata dal recupero di calore derivante dal ciclo termodinamico dei cogeneratori e, in estate, dai gruppi frigo.
L’energia elettrica autoprodotta dai cogeneratori sarà utilizzata per i consumi di centrale (pompe, gruppi frigo ecc.), quella in eccesso sarà invece immessa e rivenduta alla rete elettrica secondo le tariffe definite dall’AEEG.
È importante sottolineare che la quota parte di energia frigorifera prodotta in trigenerazione attraverso degli assorbitori a Br/Li, essendo di derivazione termica e non elettrica, non è sottoposta a imposte erariali e provinciali.
A fianco si riportano gli andamenti mensili dell’energia prodotta dalla centrale di trigenerazione per acqua calda sanitaria, climatizzazione invernale ed estiva.
Parco Nord Udine: la cogenerazione in una cittadella composta da residenziale, terziario e commerciale.
Un contesto urbano integrato ad elevato risparmio energetico unico nel suo genere
L’ex-Area Bertoli a Udine, dal 2008 sta vedendo nascere un importante progetto urbanistico integrato che prevede la realizzazione di un complesso commerciale, terziario e residenziale particolarmente innovativo sotto il profilo architettonico ed energetico: sarà alimentato da un’unica centrale di trigenerazione.
Il complesso è infatti dotato di un’unica centrale di produzione combinata di calore per riscaldamento invernale e produzione di acqua calda per usi sanitari, freddo per la climatizzazione estiva ed energia elettrica per l’alimentazione dell’intera cittadella.
La trigenerazione utilizzata in questo caso, costituisce oggi una soluzione d’avanguardia che consente tra l’altro tre punti di forza:
• una riduzione dei consumi di energia primaria del 30-40% rispetto a sistemi tradizionali
• una riduzione di emissioni inquinanti;
• una maggiore efficienza nella produzione di energia elettrica (prodotta e consumata sul posto).
Sotto il profilo energetico, il progetto è particolarmente avanzato e orientato al risparmio e a un uso razionale dell’energia, sia in fase di produzione che di utilizzo, date le diverse tipologie di utenza che popoleranno a regime l’intera area. Le tecnologie di base adottate risultano costituite da un’unica centrale di trigenerazione con produzione combinata di calore ed energia elettrica a servizio di una rete di distribuzione dell’energia calore tramite rete idronica ad anelli geotermici per l’area commerciale e terziaria e tramite una rete di teleriscaldamento per l’area residenziale.
Tra i principali vantaggi delle soluzioni tecnologiche adottate si rilevano: l’autoproduzione di energia elettrica con accesso al mercato dei certificati bianchi, i minori costi di manutenzione e gestione dovuti a un servizio energia integrato, la riduzione delle emissioni inquinanti con maggiore risparmio di energia primaria, la riduzione dei costi energetici e dei guasti impiantistici all’interno degli edifici.
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