Analisi delle prestazioni di un sistema di microcogenerazione alimentato a gas metano e dei risparmi energetici ottenuti

simultanea di energia termica ed energia elettrica fino a  kW (oltre i  kW elettrici si parla di cogenerazione), rappresenta uno dei sistemi di efficientamento energetico con maggior potenziale per la piccola industria, sia essa di processo, chimica, cosmetica, di lavorazione alimentare (caseifici, lavorazione carne), sia per aziende agricole specialmente con serre, alberghi, ristoranti, piscine, centri sportivi, lavanderie industriali, ospedali, case di cura, local market o piccoli supermercati, condomini e abitazioni private.

In particolare, Genesys  ( kW di produzione elettrica e  kW di produzione termica), progettato e prodotto da Offi cine Galvani, è indicato per utenze con consumi di . Sm/anno di gas metano per produzione di acqua calda/ vapore e con consumi indicativi in energia elettrica di . kWhe/anno. La taglia più piccola, Genesys  ( kW di produzione elettrica e  kW di produzione termica), è indicata per utenze metano per produzione di acqua calda/vapore e con consumi indicativi in energia elettrica di .-. kWhe/anno.

Qualsiasi applicazione che necessiti di energia elettrica e calore (nei suoi più svariati utilizzi, fra cui riscaldamento, essicazione, calore di processo, produzione di acqua calda sanitaria e per lavaggi, produzione di vapore ecc.) trova nella microcogenerazione la soluzione ideale per il risparmio energetico. Confrontando, infatti, soluzioni standard (o tradizionali) con un sistema cogenerativo ad alto rendimento (CAR), quest’ultimo, se correttamente dimensionato e gestito, può garantire risparmi diretti sui costi energia di almeno il %. Senza considerare i vantaggi economici che derivano dai vari bonus, fra cui ecobonus (detrazione del %), certifi cati bianchi e riduzione delle accise sul combustibile, ai quali queste macchine hanno Microcogeneratori Genesys installati presso l’azienda agricola oggetto del Test di InovaLab –

Microcogenerazione per l’ effi cientamento energetico di un’azienda agricola

LA MICROCOGENERAZIONE, ovvero la produzione

con consumi indicativi di . Sm/anno di gas

Università di Padova L. Galvani, G. Levorato* diritto di accedere in quanto tecnologie effi cienti.

L’impegno nello sviluppo dei microcogeneratori ad Alto Rendimento Genesys è stato rivolto non solo ad ottenere i migliori risultati in termini di prestazioni energetiche, ma anche a sviluppare soluzioni estremamente compatte e molto silenziose, limitando quindi il più possibile l’impatto nel contesto di installazione per il cliente fi nale.

Queste scelte consentono di approcciarsi a moltissime realtà che non vedrebbero eff ettivo vantaggio nell’installazione di taglie più grosse e che, se necessario, possono optare per l’installazione di più sistemi in parallelo, ottenendo un funzionamento ottimale e ancora più effi ciente

dell’impianto, sfruttando la gestione modulare di Genesys.

La microcogenerazione gode inoltre di un iter autorizzativo semplifi cato e quindi più rapido, portando il cliente ad ottenere più velocemente l’avvio dell’impianto e quindi il rientro dell’investimento.

Ad aumentare la versatilità di questa tecnologia si aggiunge l’utilizzo in combinazione con gruppi di refrigerazione ad assorbimento, che consentono la produzione di energia frigorifera a partire dal calore prodotto dal microcogeneratore. Si amplia quindi il ventaglio di utilizzo della macchina a tutte quelle applicazioni che richiedono l’utilizzo di freddo, dalla climatizzazione estiva alla conservazione di alimenti, per citare alcuni esempi, con evidenti potenziali vantaggi anche sul tempo di ritorno economico dell’investimento.

Il caso di studio

Il caso di studio oggetto dell’articolo riguarda un sistema di microcogenerazione composto da due microcogeneratori Genesys M, in Figura , alimentati a gas metano, capaci di produrre  kW di potenza elettrica e  kW di termica ciascuno. L’installazione è stata realizzata nel  presso un’azienda agricola della provincia di Padova, le cui attività principali riguardano la produzione, lavorazione, confezionamento e vendita di diversi ortaggi, fra cui cipolle e topinambur.

L’azienda ha realizzato negli ultimi tre anni alcuni importanti investimenti, installando cinque nuove celle frigorifere e ampliando notevolmente le aree di lavorazione degli ortaggi.

Le esigenze del cliente riguardavano quindi: • produzione di energia elettrica per alimentare le celle di refrigerazione (funzionanti con classico ciclo frigorifero a compressione) dove gli ortaggi vengono conservati, oltre ai vari macchinari già presenti e all’illuminazione ambienti; • produzione di calore necessaria a: riscaldamento degli ambienti di lavoro, operazioni di lavaggio degli ortaggi (produzione di acqua calda), essicazione di alcuni ortaggi prima della vendita in celle apposite, climatizzazione di serre che verranno realizzate in un successivo intervento.

È stata anzitutto eff ettuata un’analisi dei carichi massimi, sia elettrici sia termici, per capire quale fosse la taglia adeguata delle macchine da installare. Si riporta a titolo di esempio per il carico elettrico quello delle celle frigorifere, che rappresentano l’utenza più onerosa nell’azienda. In caso di contemporanea accensione di tutte e cinque le celle la potenza richiesta è pari a  kW.

Per quanto riguarda le utenze termiche, uno dei carichi maggiori è costituito dalle esigenze di riscaldamento dell’ambiente principale per le lavorazioni degli ortaggi, dove si è valutata la necessità di installare terminali di impianto per una potenza di  kW termici.

L’andamento delle richieste di energia termica ed elettricità è tuttavia molto variabile durante l’anno, ed è legato al numero eff ettivo di celle frigorifere utilizzate dall’azienda, alla necessità di essiccare gli ortaggi (esigenza prettamente estiva), alla necessità di riscaldare gli ambienti di lavoro, principalmente nella stagione invernale, al carico di lavoro stesso presente in termini di quantità di materiale.

Al fi ne di garantire la copertura di queste esigenze variabili, si è valutata come scelta ottimale l’installazione di due microcogeneratori da  kW elettrici posti in parallelo.

In questo modo è possibile seguire con maggior precisione ed effi cienza le necessità dell’azienda agricola, legata al particolare momento produttivo e climatico, potendo accendere entrambe le macchine nel momento di massimo carico, oppure spegnendone una in caso di carico parzializzato.

In tal modo le macchine vengono fatte lavorare il più possibile a pieno regime quando accese, garantendo la massima effi cienza nella produzione dei vettori energetici. Inoltre, uno specifi co algoritmo di controllo del parallelo permette alle macchine di alternarsi nei cicli di lavoro nel caso in cui venga richiesto il funzionamento di un solo modulo, consentendo quindi di allungare i tempi di richiesta di manutenzione.