Discussione: Cerco consigli impianto in cogenerazione per locale commerciale

Salve a tutti, sono nuovo del forum, sono uno studente di Ing. ma ora scrivo da "privato cittadino"... vi espongo il problema

Mi trovo a dover ipotizzare un impianto che permetta di ridurre i costi di gestione , di un impianto commerciale di dimensioni non proprio trascurabili di futura realizzazione.

Tale locale necessita ovviamente di Energia elettrica, riscaldamento/raffrescamento degli ambienti, refrigerazione di alcuni apparati.
Quindi a seguito di letture più o meno approfondite (report enea RS18) e riguardo a conoscenze universitarie ho pensato ad un sistema di trigenerazione.

Il problema a questo punto si divide in due parti:
1) come dimensionare il sistema
2) che "tipologia" di macchine utilizzare.

1) Secondo voi è necessario dimensionare l'impianto in modo tale da soddisfare interamente il fabbisogno elettrico o il fabbisogno termico (sia per il riscaldamento diretto sia per il raffrescamento con pompe di calore ad adsorbimento o altro) ?

2) Vorrei che il generatore utilizzato fosse il più versatile possibile, tale da poter essere utilizzato eventualmente con diversi combustibili, quindi l'attenzione si è concentrata su impianti ORC.
Ho visto un poco le taglie di tali generatori, ma ciò che mi lascia ancora perplesso è se il loro funzionamento sia o meno conveniente rispetto all'acquisto in toto dell'energia necessaria.

So che il problema così posto è alquanto ridicolo, ma si è nella fase priliminare e mi piacerebbe instradarlo correttamente, pur non disponendo di una stima sufficientemente precisa dei fabbisogni. ciò che posso stimare per ora è l'assorbimento elettrico, che dovrebbe variare fra punte di 170/200 Kw e 40/50 Kw (trascurando ciò che eventualmente si spenderebbe per il riscaldamento\raffrescamento).
Il costo dell'impianto è sì importante, ma non fondamentale, in quanto essendo la struttura nuova, devo comunque attrezzare la struttura con impianti adatti al suo funzionamento.

Oltre a tutto ciò si somma la volontà di rendere struttura e impianti più "ecofriendly" possibile, che "fonti di calore" potete consigliare per mantenere i costi di gestione accettabili? In un primo momento avevo ipotizzato l'utilizzo di perossido d'idrogeno, viste le sue proprietà chimiche notevoli e il basso impatto ambientale locale, purtroppo però non ho trovato informazioni su un suo utilizzo come combustibile per tali applicazioni, che potete consigliarmi?

sarò grato per i consigli \ informazioni di qualsiasi genere che vorrete darmi per aiutarmi a comprendere e dimensionare il sistema, grazie a tutti
Saluti
Marcello

Ciao. Direi che il dimensionamento solitamente viene fatto sull'utenza termica, potendo gestire l'eccesso/difetto di energia elettrica in maniera relativamene semplice con l'interscambio con la rete.
Le necessità in riscaldamento/raffreddamento possono essere stimate partendo dal progetto dell'edificio con uno dei tanti programmi commerciali che fanno questo tipo di calcoli.
Una prima approssimazione può essere fatta calcolando la sua superficie esterna e moltiplicandola per la dispersione tipica delle pareti in muratura. Ma è veramente un calcolo tagliato con l'accetta.
Direi proprio che il perossido di idrogeno non può essere la tu fonte energetica di riferimento. Semplicemente perchè non è una fonte energetica. Al massimo potrebbe essere un vettore energetico. Esso va creato, perchè non esiste in natura.
Quanto al maneggiarlo, direi che è pericolosissimo. In concentrazioni elevate è instabile e se si decompone dà luogo a reazioni estremamente esplosive.
Le uniche fonti di calore utilizzabilii in maniera pratica sono i classici combustibili, nell'ordine metano, gasolio, benzina e alcool.
Un contributo solare, soprattutto per la stagione estiva, è auspicabile.

Ciao
grazie per la risposta , si in effetti ha più senso dimensionare il tutto rispetto alle necessità termiche, di cui potrò avere una stima più precisa fra un po' di tempo, direttamente dai progetti.
potete indicarmi degli esempi di impianto per farmi un'idea del costo operativo di una tale soluzione? nel senso di poter stimare la quantità di calore da utilizzare per avere una certa quantità di calore\energia elettrica?


hai ragione il perossido d'idrogeno ha la tendenza a decomporsi con una reazione esotermica, l'idea mi è balenata proprio da uno studio che sto portando avanti, per un suo utilizzo come propellente, e mi chiedevo, perchè non utilizzarlo in maniera statica?
ha un impatto ambiantale locale teoricamente nullo, e delle prestazioni termiche adatte ai cicli ORC... so che non è una fonte energetica, ma scegliendo questo o un'altro combustibile, in ogni caso dovrei acquistarli, ovviamente un allaccio alla rete per il metano è molto meno complicata, però aumentano di molto le emissioni.
Il fattore sicurezza è relativo, anche i vapori di benzina sono potenzialmente esplosivi, il perossido non reagisce con acciaio e alluminio materie plastiche, ma reagisce con sostanze organiche e con l'argento ovviamente ... per questo chiedevo se esistessero sistemi per questo elemento, magari in concentrazioni inferiori al 70%...

ogni informazione brochure schema è gradito, vi ringrazio
Saluti
Marcello

PArtendo dal rendimento di conversione dell'impianto scelto (ad esempio ORC circa il 10%) è facile ricavare la percentuale di energia elettrica e quella in calore. Molto importante da verificare la temperatura a cui il calore viene rigettato. Deve essere superiore alla temperatura richiesta dal tuo impianto di riscaldamento (75° termosifoni, 55° ventilconvettori, 35° a pavimento) di almeno una decina di gradi.

Per il perossido (lo chiamiamo acqua assigenta? così tutti sanno di cosa parliamo) la massima concentrazione ritenuta sicura credo sia il 36% in acqua. Che corrisponde alla denominazione commerciale 36 volumi.
Oltre è da maneggiare con estrema cura.
E credimi non c'è paragone tra la sua pericolosità e quella della benzina.
Io stesso mi ero informato bene, perchè mi era passato per la testa di utilizzarla come vettore, cioè come sistema di accumulo calore.
Ma ho rinunciato.

ahh ecco quindi diciamo che orientativamente ogni unità di calore generato dalla combustione il 10% è trasformato in energia elettrica (quindi il rendimento elettrico giusto?), appena riesco vedrò di documentarmi sui rendimenti delle attuali caldaie, per valutare meglio il rendimento ottenibile, il resto del calore deve quindi essere estratto dal ciclo, e passato o all'ambiente o al riscaldamento, così va già meglio e posso iniziare a fare una stima "molto" spannometrica.

In giro per la rete ho difficilemente trovato impianti di piccola taglia, diciamo sotto i 100\200 kwe ... nel caso è possibile (a livello legislativo) vendere ad utenze vicine il calore in eccesso eventualmente prodotto?

si chiamiamolo con il nome "popolare" , che io sappia per concentrazioni basse (come quelle da te citate) è sicura al "100%" , nel senso che l'acqua contenuta è sufficiente a inibire i processi altamente esotermici dell'acqua ossigenata.
Tuttavia in commercio si trovano tranquillamente concentrazioni fino al 60% per cui sono richieste le precauzioni come per benzine alcool e altri combustibili\sostanze chimiche pericolose, però risulta essere maneggiabile con relativa tranquillità, a patto di prendere le precauzioni giuste, serbatoi adatti, addetti con abbigliamento adatto etc. etc. come per gli impianti che vengono messi in opera per le cartiere.

per scopi propulsivi si devono usare concentrazioni più elevate per ottenere valori di spinta\ potenza utilizzabili, anche se alcune eccezioni ci sono , come l'elicottero per cui sto eseguendo alcuni studi : Swisscopter Americas Dragonfly: L'elicottero ecologico senza motore

per il solo scopo di riscaldamento sono utilizzabili concentrazioni a media pericolosità, tuttavia se non esistono sistemi per la sua "scomposizione"... posso fare ben pochi voli pindarici sul suo utilizzo peccato...

ahhh dimenticavo , cosa intendevi per "contributo" solare ? come gestione dell'intero impianto si è già ipotizzata l'integrazione di FV e microeolico, oltre che un'accurato studio dell'esposizione della struttura e del suo isolamento.

Per contributo solare intendo per l'acqua sanitaria estiva. D'estate il calore sarebbe in eccesso, non servendo il riscaldamento, quindi sarebbe auspicabile spegnere l'impianto e prendersi l'energia elettrica dalla rete.

Per la decomposizione dell'acqua esistono i catalizzatori. Un po tutti i metalli, se sminuzzati finemente, la decompongono. Ma tra tutti l'argento pare che sia il più efficace. Mi pare che fosse quello utilizzato nel famoso zaino a razzo di qulache anno addietro.
Comunque cerca informazioni nel settore spaziale. Gli endoreattori a perossido di idrogeno sono stati tra i primi ad essere sviluppati. Già dai tedeschi nella 2° G. M.. Inoltre avevano sviluppato il ciclo detto Walter per la propulsione subacquea. Cerca in questo senso e troverai informazioni utili.

già... le ore di utilizzo\periodi di utilizzo sono da valutare (sto cercando di avere maggiori dati ), tuttavia vorrei far notare che in estate non mi è necessario il calore per il riscaldamento, ma devo condizionare un volume notevole , per cui si pensava a un impianto di condizionamento ad assorbimento (anche per via della silenziosità di queste macchine). Se non erro queste pompe richiedono una certa quantità di calore per funzionare. quindi ipotizzavo l'utilizzo del generatore anche in periodo estivo, magari a carico parziale e non a regime.

Ho l'ennesimo dubbio... ho notato che nel range 10-200kwe solo Infinity produce impianti ORC , e che nel range 200-400kwe ho trovato solo gli impianti PureCycle della Pratt&Whitney / Turboden , mi sono perso qualcosa o deve essere un campanello d'allarme per farmi pensare ad altre soluzioni?

Marcello,

Non hai pensato d'installare un impianto di cogenerazione a biomasse? funzionante a cippato o altre biomasse solide?

ciao mauro, si ci ho pensato, ma non ho a disposizione Biomasse ... di nessun tipo purtroppo,

in ogni caso correggimi se sbaglio, per la cogenerazione da biomassa si hanno caldaie a biomassa che possono essere "utilizzate" con questi impianti ORC giusto?

Per le biomasse non ci sono problemi, puoi muoverti in diverse direzioni

1) Informarti se nella zona d'installazione ci sono biomasse di scarto, quali potature, sfalci, residui di lavorazione del legno, ecc... (come abbiamo fatto noi)

2) Fare un contratto di acquisto pluriennale con un produttore di cippato

Di cogeneratori a biomassa ce ne sono di diversi tipi, ogni società ha la sua proposta e la sua tecnologia, posso inviarti qualche link in privato

Certo se potessi sarebbe un utile integrazione, puoi inviarli come messaggio privato? (altrimenti ti lascio la mail)

sinceramente non so quante biomasse di scarto ci siano in zona, devo informarmi e guardarmi intorno.

Marcello, controlla la casella, hai PM

conosco azienda che fa cogeneratori ad olio vegetale da 16 / 24 / 30 kWe e sistemi modulari.

azienda con cui collaborai in pasato.. brava gente.

a presto

La soluzione a biomassa va benissimo, ma va tenuto presente che necessita di una superficie molto più ampia di quella del semplice cogeneratore e per diverse ragioni relative alle emissioni è meglio se è decentrato. Problemi che non ci sono con l'alimentazione a gas naturale, disponibile quasi ovunque nei centri abitati.
Per quanto riguarda il dimensionamento va sempre tenuto presente prima il valore termico, l'elettrico va di conseguenza.
Precisazione: il metano, a differenza delle biomasse non produce nessuna incentivazione GSE perchè non è una fonte rinnovabile, ma ha un costo di impianto più basso.
Se ti interessa mandami un PM.
Ciao

Salve SolarPrex,
si mi può dare qualche consiglio dove recuperare fornitori di cogenerazione per impianti di piccola
taglia, sia essi a biomassa solida (cippato, pellet.., scarti di potatura), per aziende vinicole (vinacce...), frantoi....,
imp. a biogas

ossia impianti di cogenerazione di piccola taglia a biomassa solida, liquida o biogas (sempre cogeneratori di piccola taglia).

La ringrazio anticipatamente

MarioV