Quando la cogenerazione conviene?

Si prende in considerazione una azienda chimica che ha elevati consumi elettrici (prelevati da rete) e termici (vapore prodotto da gas naturale). L'azienda decide di valutare la convenienza di un investimento in un impianto di cogenerazione a metano.

Le valutazioni preliminari vanno fatte sul consumo elettrico complessivo e sul consumo termico complessivo, verificando che ci sia una sufficiente continuità nel corso dell'anno e anche una buona contemporaneità tra i due utilizzi. Il parametro riassuntivo di questa analisi è il T/E, rapporto tra consumo termico e consumo elettrico. Si assume che il rapporto sia ca. 2 e ca. costante per almeno 7000 h/anno (quindi ciclo continuo). Si assume che il consumo elettrico sia mediamente 1,5 MW.

Si valuta quindi l'inserimento di un gruppo cogenerativo turbogas della potenza di 1,5 MW elettrici, con caldaia a recupero in grado di erogare vapore alla pressione di rete per ca. 3 MW termici.

Ipotizzando che il nuovo gruppo abbia un rendimento elettrico del 30% e un rendimento termico del 60% (contro un rendimento termico delle caldaie esistenti dell'80% e un rendimento di produzione dell'EE di rete del 40%) l'indice di risparmio energetico vale:

IRE=1-1/(30/40+60/80)=33%

Il consumo dell'azienda è:

Consumo gas = 2000 kW / 80% / 35000 (PCI metano kJ/Nmc)=0,07 Nmc/sec

Per un costo complessivo di 107 €/h + 100 €/h di acquisto EE (valorizzata a 0,1 €kWh).

Il consumo orario di metano con coge sarà:

consumo = 1000 kW / 30%(rendimento) / 35000 (PCI metano kJ/NMc) = 0,1 Nm3/sec

Per un costo orario di 137 €/h (metano valorizzato a 0,4 €/Nmc).

Quindi il gruppo permette un risparmio di 207-137 = 70 €/h e di 490.000 €/anno.

Se si stima l'investimento in 2,5 M€ il pay-back (non attualizzato) è di ca. 5 anni. Va tenuto conto che l'intervento potrebbe godere anche dell'incentivazione con titoli di efficienza energetica, che andrebbero a ridurre il pay-back appena calcolato.

Nella valutazione va tenuto conto anche di:

• disponibilità di spazi all'interno dello stabilimento;
• cambiamenti di lay-out logistico e di distribuzione utilities;
• cambiamenti organizzativi (nuovo personale / formazione del personale esistente);
• modifiche nel regime autorizzativo (emissioni);
• modifiche contrattuali per la fornitura del gas;
• tempi di fermo impianto per installazione e collegamento del gruppo coge;
• Per tutte queste voci vanno valutati i costi e le criticità relative.

La convenienza e la fattibilità dell’impianto devono essere attentamente valutate, soprattutto alla luce dei dati che emergono dalle analisi economiche contenute nei business plan. Qui di seguito vi presentiamo i dati relativi a tre impianti di cogenerazione a olio vegetale, sviluppati, realizzati e gestiti da una ditta specializzata.

Nel caso degli impianti a olio vegetale, la ditta si è strutturata in modo tale da coprire l’intera filiera dell’olio vegetale: dalla coltivazione agricola, passando per la spremitura dei semi tracciati, fino alla fornitura dell’olio al cliente.

Gli impianti analizzati negli esempi hanno tutti una potenza elettrica di 990 kW, una produzione di 7.920 MWh/anno e utilizzano olio vegetale tracciato ai sensi del regolamento (CE) n. 73/2009. Possono quindi beneficiare della Tariffa fissa onnicomprensiva di 0,28 €/kWh. I business plan sono sviluppati su un arco temporale di 15 anni (2011-2025), che corrisponde alla durata della Tariffa onnicomprensiva.

Ricordiamo che la Tariffa onnicomprensiva consiste nel riconoscimento, per un periodo di 15 anni, di una tariffa incentivante per ogni kWh di elettricità netta prodotto dall'impianto e immesso nella rete elettrica. Per quanto riguarda le biomasse, la Tariffa onnicomprensiva è pari a 0,28 €/kWh per biogas, biomasse e “oli vegetali puri tracciabili attraverso il sistema integrato di gestione e di controllo previsto dal regolamento (CE) n. 73/2009 del Consiglio, del 19 gennaio 2009”. Nel caso invece di utilizzo di “gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biocombustibili liquidi (e quindi eventualmente anche oli vegetali, ma non tracciabili) la Tariffa è pari a 0,18 €/kWh.

I dati economici relativi ai tre impianti differiscono tra loro a seconda del livello di recupero dell’energia termica in cogenerazione (nessun recupero, recupero parziale, recupero totale). Determinanti ai fini di una migliore reddittività economica sono i “costi evitati”, grazie all’autoconsumo del calore prodotto o eventualmente della cessione dello stesso. Calore che può essere utilizzato per produrre acqua calda sanitaria, riscaldare gli ambienti o per applicazioni industriali.