Energethica2012
E. Carpaneto,M. Repetto
introduzione
strategie
tariffe
casi studio
conclusioni
Valutazione tecnico-economicadell’accumulo termico presso gli utenti del
teleriscaldamento
E. Carpaneto, M. Repetto
Dipartimento EnergiaPolitecnico di Torino
25 Maggio 2012
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strategie
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Valutazione tecnico-economica dell’accumulotermico presso gli utenti del teleriscaldamento
Contenuti presentazione1 introduzione2 strategie di accumulo locale3 tariffe teleriscaldamento4 casi studio
tipologie di immobilidiagrammi di caricodimensionamento accumuloparametri tecnico-economici
5 considerazioni conclusive
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introduzione
le ragioni dell’accumulo localel’accumulo di energia e’ una problematica molto attualein diversi settori delle reti:
elettriche per ridurre i problemi legati al collegamento difonti rinnovabili intermittenti e non programmabilitermiche per ridurre i carichi di punta sulla rete didistribuzioneelettro-termiche per ottimizzare i diversi requisititemporali delle due produzioni energetiche
la valutazione dei costi/benefici e tempi di ritorno degliinterventi va studiata accuratamente al fine di definirele scale di priorita’ di attuazione prendendo inconsiderazione:
caratteristiche di assorbimento energeticocaratteristiche fisiche delle utenze
studio su alcune utenze Comune di Albacommissionato da EGEA
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le ragioni dell’accumulo localelo scopo principale dell’accumulo di energia e’ legatoall’ottimizzazione dei flussi di potenza sulla rete:
evitare congestioni idrauliche della reteaumentare lo sfruttamento termico della rete
centrale tlr
utenza
utenzastorag
e
storag
e
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le ragioni dell’accumulo localela dinamica delle utenze consente di spostare neltempo parte della richiesta di potenzagrazie alle perdite modeste, l’accumulo permette diabbassare la quota potenza senza aumentare la quotaenergia
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start-upproblema peculiare del tlr perche’ e’ dovuto alloscambiatore, all’accensione ∆T tra primario esecondario e’� del valore nominalel’energia associata al picco e’ utilizzataprevalentemente per ripristinare le temperature diacqua e corpi radiantilo studio dei primi istanti di accensione serve a:
determinare come l’energia venga distribuita sui diversicomponenti del sistemavalutare l’aumento di potenza richiesta in uno deimomenti piu’ critici del suo funzionamento
nel riscaldamento tradizionale a caldaia questotransitorio termico non si verifica o e’ limitato
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start-upla modellizzazione termo-idraulica della dinamicadell’intervallo di accensione e’ realizzata mediante unmodello:
a parametri concentrati per lo scambio termico tra i varicomponenti dell’impianto e l’ambientea parametri distribuiti per i fenomeni di trasporto delfluido
la simulazione consente di mettere in evidenza i legamitra le caratteristiche del picco di assorbimento e:
tipologia di elementi riscaldantiestensione del circuito di riscaldamento
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introduzione
blocchi di simulazionescambiatore→ ambiente→ edificio→ esterno
TRC TR TI TM TETRF
p1
cS RS RI RM RE
CR CI CM
circuito termo-idraulico
x
v
L0
0 1 npxnpx − 1...TRC T1 Tnpx−1 Tnpx
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start-up
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strategie di accumulo
peak shavingla tecnica limita gli assorbimenti massimi di potenza
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strategie di accumulo
load shiftingla tecnica minimizza il flusso di potenza assorbito dallarete facendo vedere un carico costante nel tempo
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tariffe
incentivazioneil miglior utilizzo della rete con l’accumulo locale puo’essere incentivato mediante una tariffa che penalizzi ipicchi di potenza assorbita/impegnatatariffa monomia→ quota unica energiatariffa binomia→ potenza/volumetria + quota energiatariffa bioraria→ costo energia diurno/notturno
EGEA CFpotenza cenergia(2010) e/kW e/MWh
monomia - 118.256binomia 43.54 70.954
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tipologie di utenzetipologie di utenza analizzate:
A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani);B: edificio scolastico storico;C: edificio scolastico nuova costruzione;D: utenza sportivo/ricreativa;E: uffici pubblici storico;
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
A B C D E
cons
umi e
nerg
etic
i gio
rnal
ieri
, kW
h
autunno
inverno
primavera
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tipologie di utenzele tipologie B ed E sono edifici di natura storica e il lorodiagramma di carico, ad assorbimento continuo in ognistagione, legato alle caratteristiche dell’edificio non sipresta all’utilizzo dell’accumulo
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tipologie di utenzele utenze scolastiche hanno un’intensita’ energeticapiu’ elevata dato il limitato numero di ore diriscaldamento e quindi si prestano bene a tecniche diLoad Shift ma hanno meno vantaggi dal Peak Shaving
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A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)
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A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)Load shift
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A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)peak shaving su 20% energia giornaliera
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valutazione tecnico-economicaparametri accumulo
salto termico: ∆T = 30 ◦C (⇒' 30 litri/kWh)costo specifico: cu = 2 ke /m3
volume Load Shift: VLS = 6.7 m3
volume Peak Shaving: VPS = 3.5 m3
parametri utenzapotenza contrattuale: Pn = 72.8 kWenergia annua: Ey = 122.6 MWhutilizzazione: Ey
Pn= 1684 h
tariffa monomia: Cm = 14502 e
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A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)confronto potenze impegnate
0
20
40
60
80
nominale Load Shift Peak Shaving
72.8
33.1
49
kW
potenza(
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A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)Cb: tariffa binomia senza accumuloCbLS: tarfiffa binomia con accumulo Load ShiftCbPS: tarfiffa binomia con accumulo Peak Shaving
Cb CbLS CbPSquota potenza e 3170 1440 2135quota energia e 8710 8710 8710
totale e 11871 10141 10835vs. monomia % 81.8 69.9 74.7
Simple Payback time
Load Shift 7.8 anniPeak Shaving 6.8 anni
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conclusioni
accumulo localela tipologia di utenza e’ fondamentale per lo studiodell’accumulo localele caratteristiche dell’edificio giocano un ruoloimportante nel diagramma di carico giornalierodiverse strategie di accumulo portano a tempi di ritornodell’investimento intorno a sette annil’applicazione di una tariffa bi-oraria porterebbe (costonotturno = 50 % diurno) porterebbe ad un maggiorrisparmio tariffario e ad un tempo di ritorno di 2.8 anni
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