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Efficienza e innovazione con Viessmann - Convegno Centro ENEA Casaccia (RM), 22 gennaio 2013
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Efficienza e innovazione con Viessmann - Convegno Centro ENEA Casaccia (RM), 22 gennaio 2013

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Pompa di calore zeolite Vitosorp 200-F, Cogenerazione, Microcogeneratore Vitotwin 300-W: questi i temi dell’intervento di Mauro Braga, Responsabile Didattico dell’Accademia Viessmann, durante il …

Pompa di calore zeolite Vitosorp 200-F, Cogenerazione, Microcogeneratore Vitotwin 300-W: questi i temi dell’intervento di Mauro Braga, Responsabile Didattico dell’Accademia Viessmann, durante il convegno “Nuove apparecchiature per la climatizzazione” del 22 gennaio 2013 presso la sede ENEA di Brancaccio (RM).

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  • 1. Percorso efficienza e innovazione Rel. Mauro Braga Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 1ENEA-Casaccia, 22 gennaio 2013
  • 2. VIESSMANN GROUPAllendorf ( DE ) fondata nel 1917 Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 10.400 dipendenti, 1,9 Mrd € di fatturato di cui 55% all‟estero, grazie a 120 filiali nel mondo 24 siti produttivi per la produzione di tutte le componenti fondamentali Pagina 2 (scambiatori , bruciatori, regolazioni)
  • 3. IL PROGRAMMA COMPLETO VIESSMANNPer tutte le fonti di energia e le applicazioni Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013  Unica regolazione integrata anche per le combinazioni più complesse  Complementi (impianto radiante, radiatori e ventilconvettori, moduli di distribuzione, scambiatori, valvole e contabilizzatori)  Con la migliore consulenza, formazione, strumenti e competenza Pagina 3
  • 4. IL PROGETTO EFFIZIENZ PLUS Applicando in prima persona la nostra tecnologia nei siti produttivi abbiamo ottenuto:  un risparmio di energia primaria del 40%  una riduzione di CO2 dell‟ 80% Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 4
  • 5. IL PROGETTO EFFIZIENZ PLUSViessmann: un pioniere dell‟efficienza energetica Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 5
  • 6. VIESSMANN ITALIASede di Balconi di Pescantina (VR) 11 Filiali in tutta Italia:  Verona  Novara  Bolzano  Torino  Bressanone  Firenze  Padova  Roma  Bologna  Sud  Milano  Organizzazione: 280 persone Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013  Partner per l‟Efficienza Energetica: 450  Centri di Assistenza Tecnica : 305 Pagina 6
  • 7. L‟AZIENDA VIESSMANNAccademia Calendario seminari 2° semestre 2012 Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Una sala prove dell‟Accademia Viessmann dove sono installati prodotti funzionanti Pagina 7
  • 8. Viessmann leader nel campo innovazione.Viessmann azienda leader nell‟innovazione. 1.A Gas Heat pump  Pompe di calore a gas, nuova frontiera dopo la condensazione.  Rendimenti sino al 145% 2.A Micro-Cogenerazione  Produzione combinata di energia elettrica e termica da fonte gas  Per applicazioni domestiche Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 3.A Sistemi Ibridi  Sistemi bivalenti alimentati da doppia fonte primaria di energia ( elettrico – gas ). Pagina 8
  • 9. Fattori esterni che influenzano il mercato PREZZO NUOVE ENERGIA DIRETTIVE MERCATO Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 COSTO INCENTIVI SISTEMA Pagina 9
  • 10. Fattori esterni. 1° Prezzi e disponibilità fonti 2° Incentivi e nuove energia primarie regolamentazioniFATTORI ESTERNI  Evoluzione prezzi delle fonti  Nuova regolamentazione 28/11 energia primarie di estrazione Direttiva RES energie rinnovabili fossile. Italia. Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013  Disponibilità e prossimi sviluppi di  Nuova direttiva europea ERP approvvigionamento fonti primarie. classificazione apparecchi.  Effetti incentivi sul panorama delle rinnovabili o nuove tecnologie. Pagina 10
  • 11. Prezzi e disponibilità fonti energia primaria.2° Prezzi e disponibilità fonti 1) Gasenergie primarie  Realizzazione in corso opera di nuove pipe-line per approvvigionamento Europeo.  Studi in corso di estrazione di nuovi tipi di metano**.  Riserve* stimate in 117 anni. 2) Gasolio  Fonte fossile fortemente soggetta a inflazione di prezzo .  Riserve* stimate di circa 60 anni. Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 3) Corrente elettrica  Nessun sviluppo di nuovi impianti nucleari in Europa ( in DE dismissione di quelli esistenti ).  Costi di produzione corrente elettrica da centrali a gas pari a 4.2 ct/kWh Pagina 11** Note: Metano sintetico si otterrebbe sintetizzando idrogeno e CO2*Riserve: consumo annuo pari a 127.000 TWh / riserve riferite a gas e gasolio attualmente conosciuti
  • 12. Prezzi e disponibilità fonti energia primaria. 3° Prezzi e disponibilità fonti 1) Gas energia primarie 2) Gasolio 3) Corrente elettrica Considerazioni: Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Gas sarà fonte fossile Sviluppo nuove Sviluppo SMART GRID più stabile per tecnologie legate al GAS  Produzione evoluzione prezzi. 16 delocalizzata energia. 12ct/kWh 8 4 0 1995 2010 2030 Pagina 12 gas gasolio elettrico
  • 13. Nuove direttive incentivi economici 4° Nuove direttive e incentivi 1) Direttiva RES 28/11 Energie rinnovabili.  Limiti di copertura quota energia primaria con rinnovabili a crescere sino al 50% nel 2017.  Da definire piano incentivante. 2) Direttiva europea Eco-Design ErP.  Nuova classificazione di prodotto.  La classificazione riguarderà anche il sistema ( esempio solare con Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 caldaia condensazione ). 3) Effetti 55% su mercato rinnovabili e condensazione e “conto termico”.  Perdita di efficacia del 55% con detrazione a 10 anni.  Ruolo incentivi è di “drogare” la vera entità del mercato. Pagina 13
  • 14. Nuove direttive incentivi economici. 5° Nuove direttive e incentivi 1) Direttiva RES 28/11 Energie rinnovabili. 2) Direttiva europea Eco-Design EP. 3) Effetti 55% su mercato rinnovabili e condensazione. Considerazioni: Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Direttiva RES 28/11: Eco-Design: Incentivi:  Influenzerà radicalmente  Premierà i prodotti e i  Saranno sempre l‟impiantistica nei nuovi sistemi più efficienti. meno e sempre più edifici. selettivi.  Saranno favoriti i  Nuovi sistemi per edifici produttori “sistemisti”.  Il mercato delle in classe A ( ad esempio rinnovabili dipenderà dall‟entità degli stessi. Pagina 14 ventilazione meccanica ).
  • 15. Pompa di calore a gas VITOSORP 200-FPompa di calore a gas a zeolite con caldaia a condensazioneper picchi termici. Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 15
  • 16. Perché pompa di calore a GAS?Confronto con le attuali tecnologie presenti sul mercato. TECNOLOGIA CONDENSAZIONE POMPE DI CALORE STANDARD Punti di forza: Punti di forza:  Prezzo ( mercato dei volumi ).  Alta efficienza e bassi costi operativi.  Facilità installazione.  Utilizzo fonte rinnovabile  Bassi costi manutenzione. (calore ambiente naturale).  Tecnologia per tutte le applicazioni  Elevato risparmio di emissioni CO2. ( riqualificazione impianti, nuovi  Minima manutenzione. impianti ) .  Funzionamento possibile in ciclo  Tecnologia matura. reversibile caldo/freddo. Punti di debolezza: Punti di debolezza: Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013  Massima efficienza raggiungibile 99%.  Prezzo elevato prodotto e  Utilizzo di energia fossile realizzazione impianto. ( no riduzione di CO2 ).  Impiego limitato ( per lo più nuovi  Tecnologia in fase raggiungimento impianti ). status “saturazione”.  Vincoli normativi per impianti  Potenzialità minime >2kW. geotermici .  Limiti operativi ( temperatura esterna per versione aria/acqua) . Pagina 16
  • 17. Quali sono i vantaggi della pompa di calore a gas?Principali vantaggi pompa di calore a gas.Le pompe di calore a gas coniugano i vantaggi espressi dalle due tecnologieprecedenti ed eliminano i punti di debolezza delle stesse.  Ridotto utilizzo energia primaria.  Aumento efficienza sistema sino a +30%.  Facilità installazione, bassi costi manutenzione .  Tecnologia sia per utilizzo in nuovi impianti che nelle riqualificazioni. Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013  Possibile funzionamento in raffrescamento.  Campo di modulazione elevato .  Potenzialità minime molto basse . Pagina 17 Impiego di componenti e fluidi eco-compatili e non nocivi
  • 18. Pompa di calore a gas VITOSORP 200-FPompa di calore a gas a zeolite con caldaia a condensazione per picchi termici. Ciclo frigo semplificato pompa di Ciclo termodinamico pompa di calore standard calore a gas Condensatore Condensatore Valvola laminazione Valvola laminazione Valvola laminazione Valvola laminazione Assorbitore Compressore ZEOLITE Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Evaporatore Evaporatore Fonte calore: Fonte calore:  Aria  Aria  Acqua  Acqua  Terra  Terra Pagina 18
  • 19. Pompa di calore a gas VITOSORP 200-FPompa di calore a gas a zeolite con caldaia a condensazione per picchi termici. Cessione calore all‟edificio tramite:  impianto pavimento  Radiatori Condensatore Valvola laminazione Assorbitore Zeolite Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Evaporatore Zeolite Fonte calore rinnovabile:  Aria Pagina 19  Acqua  Terra
  • 20. Pompa di calore a gas VITOSORP 200-FPompa di calore a gas a zeolite con caldaia a condensazione per picchi termici. Che cosa è la Zeolite?  Dal greco zein “bollire” e lithos “pietra” ( pietra che bolle) la zeolite è un minerale “alluminiosilicato” con struttura cristallina regolare e microporosa.  Scoperta nell‟anno 1757 ora viene anche prodotta sinteticamente. Caratteristiche Zeolite: Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013  Grazie alla loro struttura interna ( struttura porosa con cavità libere) la caratteristiche principale della Zeolite è quella di assorbire l‟acqua rilasciando contemporaneamente calore. Pagina 20
  • 21. La zeoliteLe zeoliti rappresentano una particolare classe di minerali; sono deitettoalluminosilicati ed hanno strutture cristalline costruite da tetraedri icui atomi di ossigeno sono scambiati con tetraedri adiacenti. Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013Le zeoliti si contraddistinguono per avere strutture aperte in grado diassorbire e rilasciare reversibilmente molecole d‟acqua o molecole piùgrandi e contengono grandi cationi non legati alla struttura, chemantengono la neutralità elettrica del cristallo, che possono essere Pagina 21facilmente scambiati.
  • 22. La zeoliteLe zeoliti esistono in forma naturale e sintetica e la struttura è Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013spesso basata sull‟unità di 24 tetraedriLe zeoliti hanno una elevatissima area superficiale, con la possibilità diadsorbire grandi quantità di specie chimicheLa zeolite è un minerale non tossico, non corrosivo, non combustibile enon perde le proprie caratteristiche chimico-fisiche nel tempo Pagina 22
  • 23. Adsorbimento e DesorbimentoLa zeolite è di natura cristallina e presenta una notevole affinità per lemolecole come l‟acqua.E‟ quindi estremamente igroscopica, attrae cioè le molecole dacqua e leimmagazzina nei suoi pori (si dice che adsorbe le molecole dacqua); lemolecole di acqua (sotto forma di vapore), non potendo più eseguire ilproprio moto vorticoso, rallentano bruscamente trasformando l‟energiacinetica in calore, condensando e legandosi alla struttura della zeolite.Il processo di adsorbimento è fortemente esotermico, ossia con rilasciodi calore e questo calore, detto calore di adsorbimento, può essere cedutoad un‟utenza quale ad esempio di un impianto di riscaldamento. Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013Il processo di desorbimento è la fase inversa, il processo quindi ècompletamente reversibile; tale processo inverso, è endotermico e noncomporta alcuna alterazione fisica della zeolite.Il ciclo completo (adsorbimento/desorbimento) non altera le caratteristichefisiche della zeolite, la vita media della stessa infatti è stimata in centinaia Pagina 23di anni prima di poter apprezzare un decadimento sensibile
  • 24. Caratteristiche della Zeolite Proprietà del minerale Zeolite. 1 2 3 4 CALOREZeolite allo stato anidro Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 CALORE La zeolite a contatto Fornendo calore Molecole acqua Le molecole d„acqua (con generatore esterno ) le con l‟acqua genera vengono a contatto molecole acqua si separano Pagina 25 calore con la Zeolite dalla zeolite (fase Assorbimento) ( fase Desorbimento)
  • 25. Principio di funzionamento VITOSORP 200-FRappresentazione grafica ciclo di funzionamento pompa calore agas. 1° Ciclo: fase di adsorbimento Descrizione fase ADSORBIMENTO  La zeolite è situata nell‟assorbitore (1).  L‟acqua è posta in un recipiente sottovuoto raffigurato ( A).  Zeolite e acqua si trovano in un modulo sottovuoto. CONDENSATORE  Si avvia impianto “rinnovabile” Assorbitore cedendo calore gratuito pari a 0,4kWh all‟acqua stoccata in (A).  L‟acqua nel modulo sottovuoto Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 evapora e le molecole salendo EVAPORATORE vengono assorbite dalla Zeolite.  La zeolite a contatto con l‟acqua 0,4kWh cede calore all‟impianto termico (1.0kWh) ( B).  La fase di adsorbimento dura 6 minuti. Pagina 26 Fonte rinnovabile : terreno o solare
  • 26. Principio di funzionamento VITOSORP 200-FRappresentazione grafica ciclo di funzionamento pompa calore a gas. 2° Ciclo: fase di Desorbimento Descrizione fase DESORBIMENTO  Quando la zeolite ha raggiunto il grado di saturazione si accende il generatore di calore ( caldaia a condensazione ).  Il generatore fornisce energia ( 1.0kW)  Il calore fornito dal generatore fa CONDENSATORE separare l‟acqua ( sotto forma di vapore ) dalla zeolite Assorbitore 0,4kW  Il vapore condensa nel condensatore h rilasciando 0,4kWh all‟impianto Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 termico. EVAPORATORE  Il vapore cedendo energia torna allo stato liquido e viene raccolto nell‟evaporatore.  Questa fase dura 6 min. Pagina 27
  • 27. Principio di funzionamento VITOSORP 200-FVaantaggi e peculiarità del ciclo di funzionamento pompa calore a gas. http://Adsorptions- Gaswärmepumpe+(Viessmann- System)_mpeg1video.mpg• La zeolite non è velenosa nè combustibile, totalmente ecologica• Il refrigerante è acqua: nessun potenziale di riscaldamento globale (GWP=0) e nessun potenziale di riduzione dell„ozono (ODP=0) Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013• Il modulo zeolite-acqua: • e„ sottovuoto, quindi non ci sono pressioni elevate • e„ un sistema ermetico esente da manutenzione • non ha parti in movimento Pagina 28
  • 28. VITOSORP 200-FPompa di calore a gas ad adsorbimento/desorbimento. Caratteristiche tecniche:  Potenzialità : da 1.6 a 16kW  Campo di modulazione fino a 1:10  Rendimento fina a 139%  Dimensioni:  Altezza : 1.875 mm  Larghezza : 600 mm  Profondità : 600 mm  Possibilità di collegare all‟evaporatore circuito: Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013  Terra/acqua  Solare  Collegamento ad impianto termico uguale a quello di una caldaia a condensazione  Modulo Zeolite non soggetto a manutenzione (ermetico); si può installare Pagina 29 anche in ambienti domestici
  • 29. VITOSORP 200-FPompa di calore a gas ad adsorbimento/desorbimento. Punti di forza:  Funzionamento silenzioso paragonabile alla rumorosità di una caldaia murale a condensazione  Possibilità ( in sviluppo ) di collegare anche Natural e Active cooling per raffrescamento**.  Oltre 20 unità già installate in fase di test in DE. Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013  Introduzione del prodotto sul mercato europeo a partire da 2013. ** La seconda generazione pompe di calore a gas Pagina 30 produrrà energia termica e frigorifera ( per riscaldamento e raffrescamento )
  • 30. Considerazioni finaliIl metano è la fonte energetica impiegata che è economicamente la piùstabile nei prossimi anni e che offre le maggiori riserveRendimenti elevati fino a 139% sul PCI anziché fino a 109% con caldaia acondensazioneRiduzione delle emissioni di CO2 rispetto ad una caldaia a condensazioneCompletamente ecocompatibile e impiego di fluidi non nociviCosti di installazione e manutenzione paragonabili con quelli di ungeneratore a condensazione Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013Possibilità di raggiungere temperature di mandata fino a 80°CPossibilità di climatizzazione caldo/freddoEstrema silenziosità di funzionamento (40 dBA)Campo di modulazione molto ampio ( da 1,6 a 16 kW) Pagina 31Funzionamento a gas o gasolio
  • 31. Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 32
  • 32. Il programma completo Viessmann Per tutte le fonti di energia e le applicazioni Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Unica regolazione integrata anche per le soluzioni più articolate Completa consulenza, formazione, strumenti e competenza Pagina 33
  • 33. Obiettivi della cogenerazioneLa cogenerazione mira a un più efficiente utilizzo dell‟energiaprimaria - con interessanti vantaggi economici - in tutte quelleapplicazioni laddove esiste una forte contemporaneità di fabbisognielettrici e termici Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Efficienza Ambiente Pagina 34
  • 34. Cogenerazione DefinizioneGenerazione contemporanea di energia elettrica e termica (energiesecondarie) partendo da ununica fonte (energia primaria) attuata in ununico sistema integrato Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 35
  • 35. Convenienza cogenerazione su energia primaria Flussi energetici Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Soluzione tradizionale Cogenerazione 137 Consumo di energia primaria 100 Pagina 36
  • 36. TecnologieLa cogenerazione utilizza sistemi di generazione diversificati:• motori endotermici (ciclo Otto, ciclo Miller, ciclo Diesel)• turbine a vapore, turbine a gas e microturbine, cicli combinati Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013• altro (motori Stirling, ORC, celle combustibili, ecc) Pagina 37
  • 37. Definizione di cogenerazione“La cogenerazione è la produzione combinata di energia elettrica e calore che garantisce unsignificativo risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati, secondo le modalità definitedall’Autorità per l’energia elettrica e il gas”Produzione centralizzata / Distribuita Produzione di energia elettrica centralizzata Produzione di energia elettrica decentralizzata Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Il calore prodotto deve essere dissipato  Il calore prodotto viene utilizzato direttamente nell„edificio Solo il 38% del combustibile viene trasformato in  Risparmio del min. 20% di energia primaria (PES) energia elettrica  Economico ed ecologico Pagina 38 Foto: dpa (Kraftwerk Hamm Uentrop)
  • 38. Definizioni Generazione distribuitaGenerazione di energia elettrica in unità di piccoledimensioni localizzate in più punti del territorio Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 39
  • 39. Efficienza di impianti di cogenerazione Centrale elettrica Microcogenerazione- Vitotwin 300-W potenzialità:  0,99 kWel  26 kWterm ideale per case da 1-2 famiglie 15% Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 elettr. 4% perdite 38% 62% elettr. perdite 81% in forma di calore calore Pagina 40efficienza complessiva: 38% efficienza complessiva: 96%
  • 40. MotivazioniCogenerazione, vantaggi generali• risparmio delle fonti di energia primaria• riduzione delle emissioni climalteranti Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013• maggiore sicurezza della fornitura elettrica Pagina 41
  • 41. VantaggiCogenerazione, vantaggi operativi• priorità di dispacciamento• riconoscimento titoli di efficienza energetica (certificati bianchi)• agevolazioni fiscali su accise gas naturale Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013• scambio sul posto (impianti a fonte rinnovabile e cogenerazione fino a 200 kWe)• condizioni tecnico-economiche di connessione semplificate (<1 kWe) Pagina 42
  • 42. Definizioni Cogenerazione - classificazione impianti in Italiamicrocogenerazione < 50 kWelpiccola cogenerazione < 1 MWelmedia cogenerazione < 10 MWelgrande cogenerazione > 10 MWel Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 43
  • 43. Programma cogenerazione – prodotti e potenzialità Vitobloc 200 238 – 401 kWel Vitobloc 200 Vitobloc 200 50 kWel 70 - 140 kWel Vitotwin 300-W Vitobloc 200 Vitobloc 200 0,99 kWel 5,5 kWel 20 kWelNUOVO Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 GERMANIAMicro- coge Piccola cogenerazione Cogenerazione ≤ 2kWel 2-50 kWel > 50 kWel ITALIA Pagina 44 Micro- cogenerazione Piccola cogenerazione < 50 kWel < 1000 kWel
  • 44. Cogeneratore VITOBLOC “EM” fino a 401 kWe– a metano EM-5 EM-20/39 EM-50/81 EM-70/115 EM-140/207 EM-199/263 EM-199/293 EM-238/363 EM363/498 EM401/549Potenza elettrica [kW] 5,5 20 50 70 140 199 199 238 363 401Potenza termica [kW] 13,5 39 81 115 207 283 293 363 498 575Potenza in ingresso [kW] 20,2 62 145 204 384 538 553 667 960 1053hel 27,2% 32,3% 34,5% 34,3% 36,5% 37,0% 36,0% 35,7% 37,8% 38,1%hth 66,8% 62,9% 55,9% 56,4% 53,9% 52,6% 53,0% 54,4% 51,9% 54,6%htot 94,0% 95,2% 90,3% 90,7% 90,4% 89,6% 89,0% 90,1% 89,7% 92,7%Cogeneratore VITOBLOC “BM” fino a 366 kWe– a biogas BM-36/66 BM-55/88 BM-98/150 BM-190/238 BM-366/437 Potenza elettrica [kW] 36 55 98 190 366 Potenza termica [kW] 66 88 150 238+16 437+16 Potenza in ingresso [kW] 122 165 291 493 960 hel 29,5% 33,3% 33,7% 38,5% 38,5% hth 54,1% 53,4% 51,5% 51,5% 47,7% Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 htot 83,6% 86,7% 85,2% 90,0% 86,2% Pagina 48
  • 45. Panorama tecnologie per micro-cogenerazione (< 2 kW)Tecnologie presenti sul mercato. Tecnologia MICRO-KWK Combustione Combustione Reazione INTERNA ESTERNA CHIMICA Motore Motore Motore PEMFC SOFC GAS DIESEL STIRLING Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 49
  • 46. Quali sono i vantaggi del sistema con motore Stirling?Confronto tecnico con le principali tecnologie di microcogenerazione Combustione Combustione Reazione INTERNA ESTERNA CHIMICA Rendimento < 90 % > 95 % > 90 % Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 complessivo: Rendimento elettrico: < 30 % < 20 % > 30 % Efficienza a carico Media Buona Molto buona ridotto: Produzione di Status della tecnologia: Matura Field-test serie Pagina 50 Manutenzione Elevata Nulla Media
  • 47. VITOTWIN 300-WMicro-cogeneratore Stirlingcon generatore a condensazione per integrazione dei carichi termici Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 51
  • 48. Struttura e funzionamento del microcogeneratoreProduzione di calore e corrente elettrica per case mono e plurifamiliari, palazzine uffici, centri benessere, palestre, attività commerciali, ecc.  Scambiatore INOX-RADIAL con bruciatore Matrix cilindrico Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013  Bruciatore anulare (per motore Stirling )  Motore Stirling e generatore elettrico  Regolazione Pagina 52
  • 49. VITOTWIN 300-W Dati tecnici potenzialità nominale (50/30 °C) kWth 3,6 – 26,0 potenzialità nominale (80/60 °C) kWth 3,2 – 24,6 potenzialità elettrica kWel 0,99 rendimento complessivo % 96 (Hs) / 107 (Hi) dimensioni lunghezza mm 480 larghezza mm 480 altezza mm 900 Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 peso kg 120 rumorosità dB(A) 46 tensione V 230 frequenza Hz 50 combustibile metano e GPL Pagina 53
  • 50. VITOTWINCogenerazione con motore StirlingCalore ed elettricità0,99 kWel 6 + 20 kWt 6 + 20 kWt Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 54
  • 51. RISPARMIO DI ENERGIA PRIMARIAPES: Primary energy saving con VITOTWIN Produzione di calore ed Produzione di calore ed energia elettrica separata energia elettrica con un microcogeneratoreCentrale elettrica(energia elettrica) calore ed energia rend. 15% elettrica rend. 38% energia primaria 96% energia primaria 4% rend. 98% rend. 81% energia primaria Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 caldaia a condensazione (calore) energia introdotta Vitotwin 300-W = 100% (7,3 kW) energia introdotta produzione separata = 120% (8,75 kW) Pagina 55 Primary Energie Saving (PES) = 20%
  • 52. Dimensionamento di un microcogeneratorein relazione ai fabbisogni Andamento annuale dei carichi Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 57
  • 53. Dimensionamento di un microcogeneratorein relazione ai fabbisogni La curva di durata Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 58
  • 54. Dimensionamento cogeneratore VITOTWIN 300Copertura fabbisognoCaldaia= 100%es: 24 kW Consumo annuo ca. 4000 m³ Gas 75% Tempo di esercizio ca. 5000 – 6000 h/a 50% Consumo ridotto a ca. 2600 m³ Gas Tempo di esercizio ca. 3000 – 4000 h/a Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 25% 6 kW 8760 h - 15°C 0°C + 15°C Temperatura di progetto Limite riscaldamento Pagina 59
  • 55. Microcogeneratore VITOTWIN 300-WCalore ed elettricità ideale per riqualificazione  Potenza motore Stirling:  6 kWth Rendimento temico: 81 % (HS) - 91,7 (Hi)  1 kWel Rendimento elettrico: 15 % (HS) - 15,3 (Hi)  Rendimento globale: 96 % (HS) - 107 (Hi)  Potenza generatore a condensazione integrato :  4,5 - 20 kWth Rendimento: 98 % (HS) - 109 (Hi)  Copertura del fabbisogno termico ed elettrico di base, (fabbisogno elettrico di picco prelevabile dalla rete)  Energia elettrica in eccesso venduta o scambiata in rete Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 ma soprattutto autoconsumata  Motore Stirling esente da manutenzione  Contenuti costi di installazione (simile alle caldaie) Pagina 60
  • 56. Motore StirlingSezione costruttiva Motore Stirling 1 Testata di riscaldamento 2 Alettatura 3 Rigeneratore 4 “Displacer” Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 5 Passaggio acqua di raffreddamento 6 Pistone di lavoro 7 Magnete 8 Avvolgimento Pagina 61
  • 57. VITOTWIN 300WPrincipio di funzionamento del motore Stirling zona calda displacer zona fredda pistone di lavoro Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 generatore di corrente molla elicoidale Pagina 62
  • 58. Elementi principali VITOTWIN 300-WApparecchio compatto con motore Stirling e caldaia a condensazione 1 Scambiatore Inox- Radial η ≥ 96% 1 2 2 Bruciatore MatriX cilindrico 2 1 3 modulazione: 4,5 – 20 kW NOx < 40 mg/kWh CO < 50 mg/kWh 4 3 Valvola distribuzione aria 4 Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 5 4 Bruciatore Stirling da 6 kW 5 Motore Stirling potenzialità = 0,99 kWel 5 6 6 Regolazione digitale Pagina 63
  • 59. VITOTWIN 300-W Schema di funzionamento Gas di scarico elettrodo accensione Elettrodo sorveglianza fiamma valvola di distribuzione aria fumi aria elettrodi di accensione e ionizzazione Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 ventilatore valvole gas Pagina 64Mandata Ritornorisc. risc. a.c.s.
  • 60. Caratteristiche dello scambiatore in acciaio inoxScambiatore radiale inox-radial per condensazione Solo Stirling in funzione Stirling e MatriX in funzione Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 65
  • 61. Bruciatore anulare Componenti motore StirlingPercorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 66
  • 62. Componenti dei due bruciatoriElettrodi del bruciatore anulare e del bruciatore supplementare  Elettrodi di accensione bruciatore supplementare  Elettrodo di ionizzazione del bruciatore supplementare  Elettrodo di accensione e di ionizzazione del bruciatore anulare Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 67
  • 63. Componenti parte idraulicaCircolatore e regolazione ΔT con sensore di mandata e ritorno  Sensore di caldaia/mandata  Sensore di ritorno (max 60°C)  Pompa di circolazione in classe A Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 ad alta efficienza: modulante attraverso il segnale PWM Pagina 68
  • 64. Microcogeneratore VITOTWINCaratteristiche di installazione Ingombro e distanze minime Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Osservare le distanze minime necessarie per operazioni di manutenzione e assistenza. Vitotwin 300-W non deve essere montato su pareti di camere da letto. Per ulteriore disaccoppiamento acustico supplementare o in condizioni costruttive difficili, il Vitotwin 300-W può essere montato su un telaio per Pagina 69 preinstallazione a parete (accessorio).
  • 65. Schema di impianto Microcogeneratore VITOTWIN 300-WPercorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 70
  • 66. Microcogeneratore VITOTWIN 300-WAllacciamento Gas ed evacuazione fumi Gas e scarico fumi  Collegamento gas: sistema di contabilizzazione gas per motore stirling integrato nella regolazione (sistema di rilevazione brevettato) Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013  Come in una caldaia murale a condensazione viene usato un sistema di scarico fumi unico da 60/100 per il bruciatore del motore stirling e la caldaia di integrazione 0000 ZG Pagina 71
  • 67. Microcogeneratore VITOTWIN 300-WAllacciamento elettrico Il contatore di energia elettrica Z2 è inserito nel VITOTWIN 300 0000 Z2 Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Cavo 3 x 2,5 mm2 Pagina 72
  • 68. Microcogeneratore VITOTWIN 300-W Regolazione digitale:  Climatica  Gestione fino a tre circuiti miscelati  Produzione acqua calda sanitaria Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 73
  • 69. Microcogeneratore VITOTWIN 300-WAllacciamenti all„impiantoConduzione cavi separati Interrutttore differenziale dedicato al Vitotwin 300-W (10A) Z1 Relaisbox …. Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 BSB-Bus cavo 3 x 2,5 mm2 alimentazione separata 3 x 1,5 mm2 (alimentazione esistente) Evitare il collegamento di altri utilizzatori al cavo di alimentazione del Vitotwin Pagina 74
  • 70. Microcogeneratore VITOTWIN 300-WSchema idraulico con accumulo combinato Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 75
  • 71. Microcogeneratore VITOTWIN 300-WSchema idraulico con accumulo e bollitore ACSDeviatrice sulla mandata Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 76
  • 72. Microcogeneratore VITOTWIN 300-WFunzione EPDTelecomando via radio  Montaggio mediante basetta a parete in ambiente  Funzioni di comando come unità di servizio del Vitotwin  Funzione EPD (richiesta di corrente elettrica) Premendo il tasto la funzione EPD viene attivata. Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Attenzione: EPD è in funzione fino a quando il tasto viene nuovamente premuto, oppure fino a quando il tempo della funzione è scaduto. Pagina 77
  • 73. Pacchetti di fornitura VITOTWIN 300-WCompleto di tutta la componentistica d„impianto Configurazione 1 Configurazione 2 telecomandio via telecomando via radio radio ATS ATS 750l accumulo 400l accumulo Vitocell 340-M Vitocell 100-E mensola di mensola dicollegamento bollitore ACS 300 l collegamentocon deviatrice Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 miscelatore + miscelatore NL: 2,75 Pagina 78
  • 74. Impatto sul mercatoLe criticità riscontrate per l„introduzione sul mercato tedesco sono: accettazione del contatore interno (distributori energia) collegamento in rete (vincolante) supporto nelle richieste di agevolazioni (utente finale) seminari di qualificazione (installatori) 15% 35% Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 20% 30% Pagina 79
  • 75. VITOTWIN in ItaliaCogenerazione con motore StirlingCalore ed elettricità  Introduzione immediata nel mercato  Collegamento semplificato alla rete elettrica  Corso di abilitazione per installatori Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013Vitotwin 300-W omologato a 0,99 kW è compatibile con la norma CEI-021 ed è Pagina 80considerato alla stregua di un„utenza passiva (elettrodomestico)
  • 76. FAQ: domande frequenti1) VITOTWIN 300-W può funziona in isola rispetto alla rete (come un gruppo elettrogeno)? NO - Vitotwin 300-W funziona solo dove è presente la rete elettrica e funziona solo in „parallelo“ con la stessa2) VITOTWIN 300-W è considerato apparecchio in assetto cogenerativoad alto rendimento e se si, può beneficiare dei certificati bianchi? SI - Vitotwin 300-W è un apparecchio in assetto cogenerativo ad alto rendimento (PES>0) può quindi beneficiare dei certificati bianchi (TEE) Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 20133)Vitotwin 300-W è compatibile con le regolamentazioni di connessionealla rete elettrica nazionale? SI - Vitotwin 300-W producendo 0,99 kWel è compatibile con la norma CEI-021 ed è considerabile alla stregua di un„utenza passiva (elettrodomestico). La potenza elettrica a 0,99 kW permette di avere iter di connessione elettrica facilitato ed Pagina 81 evitare costi (sistemi di protezione esterni e pratiche amministrative)
  • 77. FAQ: domande frequenti4) VITOTWIN 300-W gode della defiscalizzazione del metano? SI - Ma è necessaria la denuncia all’ufficio tecnico di finanza – con relativi costi di espletamento pratiche5) VITOTWIN 300-W: dove è conveniente installarlo? In tutte le applicazioni che autoconsumano sia l‟elettrico che il termico Applicazioni tipo: piccole realtà commerciali, piscine, ville mono - bifamiliari Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 importanti, ristoranti, piccoli condomini, sedi uffici… Pagina 82
  • 78. VITOTWIN 300Quali saranno gli operatori maggiormente interessati?In questa prima fase di inserimento sul mercato italiano saranno interessati almicrocogeneratore Vitotwin 300-W gli operatori “curiosi”, che guardano alfuturo, con propensione all‟innovazione e alla quale abbinano normalmenteun discreto back-ground tecnico Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 83
  • 79. VITOTWIN 300La microcogenerazione con motore Stirling per il servizio domesticoCalore ed elettricità contemporaneamente per l‟utenza domestica Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Pagina 84
  • 80. Seguiteanche attraverso i social network:www.facebook.com/ViessmannItaliahttps://twitter.com/ViessmannIT Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013 Viessmann Social - Stay tuned! Pagina 85 ... grazie per l‟attenzione