di  -  lunedì 11 aprile 2011

Quest’oggi riprendiamo il post, e con esso l’argomento, iniziato alcune settimane fa riguardo la micro-cogenerazione (MCG) domestica, post nel quale sono state illustrate alcune caratteristiche generali della pratica micro-cogenerativa riferita a tale ambito, mentre oggi andremo ad illustrare alcune soluzioni tecnologiche disponibili sul mercato proposte da varie aziende, ovviamente senza nessuna intenzione di completezza, bensì solamente illustrativa dell’interesse tecnologico a riguardo.

RICHIAMI SU COGENERAZIONE E NECESSITA’ DOMESTICHE

Con il termine Cogenerazione ci si riferisce alla pratica di produrre in maniera combinata energia elettrica e termica, con lo scopo di ottenere un consumo di energia primaria inferiore al consumo che si avrebbe con la produzione separata delle due energie.

Il contesto domestico è caratterizzato dall’impiego in generale di piccole caldaie per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria (ACS), pertanto, ad eccezione dei casi centralizzati, si ha a che fare con necessità di piccole potenze termiche, mentre sul fronte della potenza elettrica impegnata, un appartamento normale si basa generalmente su una utenza da 3kW attiva presso uno degli operatori energetici operanti sul mercato Italiano.

Analizzando i dati di targa delle caldaie si individua però un valore della potenza massima generalmente elevato, in quanto queste devono essere in grado di provvedere al riscaldamento dell’acqua (soprattutto sanitaria) in tempi brevi, ma con opportune soluzioni di accumulo tali potenze elevate risultano completamente inutili.

I MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA PER MCG DOMESTICA

Come accennato nella precedente puntata, soluzioni sviluppate a partire da piccoli MCI possono rappresentare un’opzione nei confronti della MCG domestica, e se il TotEm di Italiana memoria ha rappresentato il capostipite di queste soluzioni, diverse soluzioni sono state proposte in tempo più recenti sul mercato:

Honda & Osaka Gas Ecowill

Si tratta di un piccolo motore monocilindrico 4T a ciclo Otto caratterizzato da una potenza elettrica pari ad 1kWel alimentato a gas naturale.

La potenza termica recuperabile è di 3.25kWth, per un rendimento totale che tiene conto del rendimento elettrico e termico del 85%.

Tale motore è dotato di catalizzatore a 3 vie e sonda lambda, ed ha un costo (dato del 2004) di 6000€.

Senertec

La soluzione Senertec si basa su un motore prodotto da DACHS dalla potenza elettrica di 5kWel e 12.3kWth ed un rendimento complessivo del 89% ed un costo (dato del 2004) di 13000€.

Altre soluzioni sono state proposte, tra le varie anche uno proposta da Volkswagen denominata EcoBlue e basata su motori derivati dalla Golf.

MICROCOGENERAZIONE CON MOTORI A CICLO STIRLING

La tecnologia Stirling rappresenta una delle soluzioni più interessanti per quanto riguarda la micro-cogenerazione domestica in virtù della notevole affidabilità di tale soluzione (della quale se ne è parlato in questi tre post: 1, 2, 3).

Diverse soluzioni sono disponibili sul mercato, una a titolo di esempio è la seguente (WhisperGen):

La potenza di questa soluzione è di 1kWel ed 8kWth per un rendimento elettrico netto del 12% e totale del 97% (con condensazione)

MICROCOGENERAZIONE CON CELLE A COMBUSTIBILE

In aggiunta alle soluzione presentate sopra, iniziano a vedersi nel mercato anche soluzioni basate sulle celle a combustibile, tecnologia ancora non affrontata in questa rubrica (e sulla quale non mi dilungherò in questo post), ad eccezione di un post riguardante un particolare soluzione (BloomEnergy).

Un esempio di questa soluzione è rappresentato dalla soluzione proposta da Vaillant:

Tale soluzione presenta una potenza elettrica pari a 4.6kWel ed una potenza termica pari a 7kWth per un rendimento elettrico del 35% e complessivo del 80%.

Con questa panoramica concludiamo anche per oggi, vi rinnovo l’invito a continuare a seguirci, sempre su AppuntiDigitali, sempre con la rubrica Energia e Futuro.

21 Commenti »

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  • # 1
    Christian Rimini
     scrive: 

    E’ pazzesco che in itaglia non te li vogliano vendere!!!
    Io 2 anni fà (DUE) ho chiamato una ditta che li produce…
    Mi sconsigliavano di comprarlo per uso solo di una abitazione.
    Lo stesso modello (dalla quale ho preso spunto) viene venduto in germania.. ed una famiglia di 3 persone lo usa, ci scalda anche la piscina che hanno in giardino e si rivendono pure l’energia ed alla fine dell’anno guadagnano 1,500 euro… tutto questo 2 anni fà.

  • # 2
    Daniele
     scrive: 

    io stò rifacendo casa, e mi hanno sconsigliato i pannelli solari termici, e preciso che ho il riscaldamento a pavimento….
    in pratica sono stato io a dire “no, i pannelli solari ce li voglio!”

  • # 3
    Giacomo
     scrive: 

    Simone, in futuro prevedi di fare un articolo sul reattore Rossi-Focardi di cui si parla tanto in rete da qualche mese?
    Perché se davvero avesse quel rendimento in potenza che dicono che abbia sarebbe una rivoluzione energetica..

  • # 4
    CarlettoRM
     scrive: 

    Fantastica serie di articoli, interessanti come sempre.

    Comunque me la togliete una curiosità? Perchè nessuno ha pensato ancora all’utilizzo di turbine a gas per la cogenerazione? Ovviamente si tratta di turbomacchine ben più grandi delle classiche caldaie domestiche però in ambiti quali il riscaldamento centralizzato condominiale potrebbe fare effettivamente la differenza! Non trovate?

    A presto!

  • # 5
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ Christian Rimini

    Credo che in Italia i produttori/rivenditori ancora non percepiscano un mercato dai numeri tali da rendere conveniente la vendita di tali prodotti… ma davvero non saprei… di sicuro un venditore non rinuncia ad un business…

    @ Daniele

    Bisognerebbe vedere nel complesso il tuo impianto… di sicuro se vuoi fare il riscaldamento con i collettori solari sono il primo a dirti che è un’assurdità, se invece vuoi utilizzarli per l’ACS allora direi che fai bene, ma ribadisco che bisogna contestualizzare tutto al tuo sistema casa-impianto

    @ Giacomo

    Onestamente preferisco evitare argomenti che si basano su annunci mirabolanti… se vedrò qualcosa di concreto, nei limiti delle mie competenze (allo stato attuale il discorso è più sulla fisica che sull’ingegneria), affronterò il tema

    @ CarlettoRM

    TG di piccola taglia non so se vengono usate, così su due piedi ti dico che per piccole potenze in gioco il MCI è sicuramente più versatile… molto dipende (e dipenderà) dai margini di miglioramento della tecnologia… ma per piccole turbine gli aggravi di costo legati ai materiali più sofisticati che necessitano (e rispetto ai quali dipendono le temperature ed i rendimenti) non sono giustificati

  • # 6
    arkanoid
     scrive: 

    @daniele

    Il riscaldamento a pavimento non significa nulla. Quello che conta è la potenza necessaria a scaldare la casa e la disponiblità di energia solare sfruttabile. L’integrazione al riscaldamento nel caso dei collettori solari ha dei costi non banali, per svariate ragioni:

    – La superficie captante deve essere superiore a quella richiesta dalla sola acqua sanitaria, sia perchè serve maggiore energia, sia perchè serve maggiore potenza.
    – Per la ragione precedente, il dimensionamento dell’accumulo diventa ancora più critico, sia come scelta (a stratificazione è una delle scelte che vanno per la maggiore) che come ingombri: nelle mezze stagioni serve per accumulare abbastanza energia durante il giorno per limitare l’intervento della caldaia durante la notte, e d’estate serve a (tentare di) evitare che l’imipanto vada in stagnazione, cioè che si surriscaldi. La cosa ha parecchie implicazioni negative e va evitata per quanto possibile.
    – I maggiori costi non sono ripagati da un risparmio lato caldaia dato che quella rimane comunque un costo fisso: sebbene inizino a diffondersi caldaie con funzionamento a carichi ridottissimi (fino a pochi kW) le paghi comunque come quelle normali se non di più.
    – L’esposizione della casa, la tipologia di serramenti e vetrocamera, sia come trasmittanza che come fattore solare (la quota di radiazione che viene riflessa all’esterno) e la presenza o meno di un film bassoemissivo (l’opposto del fattore solare, riflette gli infrarossi all’interno) diventano fattori importanti per capire se e quanto convenga effettivamente pensare ad un’integrazione al riscaldamento.

    Il vantaggio degli impianti a pavimento, come di tutti quelli a bassa temperatura, è di poter sfruttare l’energia anche con basse temperature, appunto; di per sè non ha altri vantaggi.

  • # 7
    arkanoid
     scrive: 

    @CarlettoRM

    Le microturbine sono sì micro, ma si parla comunque di decine/centinaia di kW. Turbec è sul mercato da una decina di anni e nonostante ciò fa fatica a trovare sbocchi commerciali. Tieni presente che a differenza dei MCI che scendendo di taglie e di requisiti in termini di rendimento massimo possono essere realizzati con grandi economie, per le turbogas non è lo stesso, anche la macchina più semplice per avere un rendimento degno di essere chiamato tale costa cara, sia come materiali che come controllo che come lavorazioni.
    Hanno un po’ di mercato nella micro cogenerazione dove ne viene ottimizzato il rendimento di sistema sfruttando la maggior quota termica rispetto a quella elettrica, non credo avranno mai un mercato su taglie domestiche, le vedo macchine inadatte allo scopo.

    @Giacomo
    Ho contattato l’Ing Rossi per valutare lo studio di un’applicazione della sua macchina che ho in mente, ma la risposta è stata che c’è da aspettare che sia finito l’impianto pilota. E’ bene attendere una conferma indipendente e ripetuta prima di fare voli pindarici.

  • # 8
    arkanoid
     scrive: 

    Segnalo anche che wispergen ha avuto gravi danni dal terremoto che ha colpito la Nuova Zelanda e stanno faticando a mantenere l’attività, come si legge dal loro sito.

    http://www.whispergen.com/

  • # 9
    joe.vanni
     scrive: 

    Voglio segnalare un ottimo traguardo recente di COGENERAZIONE SOLARE CON RESA DEL 75%,
    in vendita, ma solo per grandi utenze, ma che si presta ad un uso da giardino, magari in scala ridotta.

    Parabole a concentrazione che inseguono il sole , 4.5 KW potenza elettrica di picco e 11 KW termici in soli 22 mq, con una produzione in kwh 1/3 elettrica e 2/3 termica (1 mc di acqua calda al giorno)

    http://www.zenithsolar.com/ vedere video

    Grande la metà basterebbe e avanzerebbe per una famiglia.

    Inoltre la frazione di potenza elettrica è suscettibile di grandi miglioramenti in quanto si “accontenta” di un’efficienza delle celle del 20%, contro celle già disponibili con resa del 40%.

    Entro due anni mi immagino potrebbe essere disponibile anche al grande pubblico

  • # 10
    arkanoid
     scrive: 

    Sai se zenith ha un agente per il nord italia? Mi piacerebbe chiedergli un paio di preventivi.

  • # 11
    joe.vanni
     scrive: 

    La novità è ghiotta, ma molto recente

    L ‘unico contatto è con la ditta:

    http://www.zenithsolar.com/contact-us.aspx?id=19

    che per ora tratta taglie di 50-500 Kw di picco

    Se non ci sono agenti in Italia presto li avremo.

  • # 12
    arkanoid
     scrive: 

    Mi potrebbe interessare una soluzione sui 30-40kW termici per una valutazione, li ho contattati, vediamo se rispondono.

  • # 13
    joe.vanni
     scrive: 

    @Simone Serra

    Riguardo alla micro generazione diffusa governata da centrale ho trovato una ricerca finanziata della comunità europea che tratta in modo dettagliato sia per fuel cells che per MCI:

    European Virtual Fuel Cell Power Plant Management Summary Report

  • # 14
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ joe.vanni

    Non sapevo che includesse anche gli MCI… è un mio pallino da tempo

  • # 15
    joe.vanni
     scrive: 

    @ Simone Serra

    Infatti quel report tratta solo di fuel cell in rete..

    il report che tratta di MCI in rete è un altro che mi è sfuggito di inserire:

    The Value of IT for Virtual Power Plants with Micro Cogeneration

    Trattasi di argomento molto tecnico.. al di fuori della portata della mia mente “semplice”

  • # 16
    Jacopo Criscuolo
     scrive: 

    Tra le unità in commercio segnalo quella proposta dall’azienda per cui lavoro e di cui sono technology manager. Si tratta di una unità AISIN (società del gruppo TOYOTA) con le seguenti caratteristiche.
    Motore endotermico 3 cilindri 958 cm3 alimentato a gas metano o GPL
    Generatore sincrono 16 poli, convertitore CA/CC ed inverter con controllo di fase ed uscita monofase 230V AC.
    Rendimento globale 85% alla potenza nominale e comunque sempre >82% anche in fase di modulazione elettrica.
    Sono a disposizione per ogni possibile chiarimento e per forninre documentazione per calcolo di payback ecc.

  • # 17
    Jacopo Criscuolo
     scrive: 

    @ cristian commento n.1

    Da produttore ti dico che in Germania il modello di base per le case è di almeno 200 m2 e che le esigenze di riscaldamento superano alla lunga gli scarsi 180 giorni del nostro paese.

    Io sono il primo a sconsigliare l’uso della cogenerazione (almeno l’unità di nostra produzione che ha un output elettrio di 6 kW ed uno termico di 11,7 kW) se la casa su cui si vuole utilizzare non dispone di piscina.
    In Germania inoltre gli incentivi per l’uso della cogenerazione sono una realtà, le pratiche di attivazione si espletano con la sola compagnia elettria mediante autocertificazione ed il divario sulla tariffa di consegna rispetto a quella di prelievo è molto minore rispetto all’Italia. Ovviamente la tecnologia è da promuovere, ma analisi condotte e sperimentazioni fatte hanno dimostrato che se esageriamo con la potenza sull’edificio l’uso del cogeneratore può risultare controproducente. Ovviamente una unità come la eco wee di Honda sarebbe perfetta per una casa singola italiana in classe B. Ma da noi le pratiche autorizzative sono pari a quelle di una centrale da 200 kW e se nessuno ci aiuta a semplificarle, il privato cittadino si scoraggia e si compra la caldaia a condensazione.

  • # 18
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @ roberto castellengo

    AppuntiDigitali non è un forum di consigli tecnici, per avere risposte a richieste di questo genere è necessario seguire i normali canoni delle consulenze professionali

  • # 19
    Francesco Greco
     scrive: 

    vorrei info sulla microcogenerazione domestica se è valida
    ed i costi – con rientro economico grazie agli incentivi
    e chi è il fornitore in italia per info elettrosystem1@gmail.com
    saluti

  • # 20
    maurizio
     scrive: 

    fai degli articoli bellissimi ma sarebbe carino visto che hai fatto 30 che facessi 31 i link sono fuori dall’articolo quando indichi qualcosa sarebbe di grandissimo aiuto un link se hai un link per le donazioni provvedo grazie !!!

  • # 21
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @maurizio

    Grazie per l’apprezzamento e spero che abbia dato uno sguardo anche al resto della rubrica (e del sito); AppuntiDigitali non è un sito a pagamento e non ha mai chiesto donazioni (tra l’altro non è nemmeno mio, sono solo uno degli autori) anche se al momento l’attività, per vari motivi, scarseggia da un po’.

    I link che trovi a fine pagina sono messi automaticamente dal CMS, selezionati sulla base di quanto è stato pubblicato nel sito, pertanto non ho un controllo diretto su di essi, mentre i link nell’articolo, quando ritengo fondamentale un approfondimento, li metto (puoi verificarlo su altri post), anche se in genere privilegio spiegare tutto nell’articolo e non rinviare a qualche altra pagina di produttori od altro, anche perché non è nella nostra politica farne della pubblicità

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