Ministero dello Sviluppo Economico e il CNR, ha avuto come obiettivo generale l’analisi degli usi finali di tecnologie di cogenerazione di piccola/piccolissima taglia e di sistemi di accumulo. L’oggetto fondamentale della ricerca è l’analisi energetico-economico di sistemi cogenerativi, convenzionali ed innovativi, integrati con sistemi di accumulo, con particolare riferimento agli accumulatori elettrochimici noti come batterie ZEBRA. Lo studio si riferisce all’uso finale dell’energia elettrica e termica nell’ambito domestico residenziale. Più in dettaglio, si esaminano i vantaggi e le problematiche di una integrazione dei cogeneratori suddetti con sistemi di accumulo dell’energia elettrica e termica, evidenziando i risparmi conseguibili dal punto di vista energetico ed economico. Si descrivo le caratteristiche dei sistemi di accumulo elettrochimico, i parametri di prestazione indicati nei dati di targa e le modalità di accumulo e scarica. Inoltre si illustrano le specifiche caratteristiche degli accumulatori di tipo ZEBRA, che sono oggetto di studio in quanto presentano caratteristiche di funzionamento che le rendono potenzialmente vantaggiose nell’integrazione con la cogenerazione. Si illustrano quali sono le principali configurazioni del sistema cogenerativo esaminate in tale studio, evidenziando i componenti presenti, la logica di gestione ed i principali flussi energetici tra i componenti. Viene effettuata una analisi delle curve di richiesta energetica caratterizzanti le utenze civili residenziali, facendo riferimento al caso di una sola abitazione. I consumi elettrici e termici sono valutati basandosi su dati statistici, considerando anche la stagionalità e la localizzazione geografica. La generazione delle curve di carico è effettuata automaticamente con un programma espressamente sviluppato per ricostruire la richiesta elettrica in base alla presenza e al manifestarsi di carichi tipici dell’applicazione residenziale. Si riportano i risultati di prestazione energetica, svolta con l’intento principale di individuare l’esistenza di un risparmio di energia primaria conseguente all’integrazione degli accumulatori elettrochimici tipo ZEBRA con i cogeneratori più adatti all’impiego domestico. Inoltre si riportano i risultati dell’analisi economica effettuata per diversi microcogeneratori; tutti questi risultati numerici sono stati ottenuti mediante codici di calcolo appositamente sviluppati in ambiente Visual Basic che tengono conto di tutte le condizioni al contorno tecniche, economiche e di incentivo; mediante tali codici, tra loro interfacciati, è possibile fornire un quadro di confronto tra diversi cogeneratori e tra le diverse soluzioni di sistema individuate, con e senza accumulo elettrochimico, nel caso dell’applicazione domestica.

Analisi delle prestazioni di sistemi di generazione complessi di elettricità e calore per utenze domestiche utilizzanti accumulatori operanti ad alta temperatura (tipo Zebra)

BIANCHI, MICHELE;DE PASCALE, ANDREA
2011

Abstract

Ministero dello Sviluppo Economico e il CNR, ha avuto come obiettivo generale l’analisi degli usi finali di tecnologie di cogenerazione di piccola/piccolissima taglia e di sistemi di accumulo. L’oggetto fondamentale della ricerca è l’analisi energetico-economico di sistemi cogenerativi, convenzionali ed innovativi, integrati con sistemi di accumulo, con particolare riferimento agli accumulatori elettrochimici noti come batterie ZEBRA. Lo studio si riferisce all’uso finale dell’energia elettrica e termica nell’ambito domestico residenziale. Più in dettaglio, si esaminano i vantaggi e le problematiche di una integrazione dei cogeneratori suddetti con sistemi di accumulo dell’energia elettrica e termica, evidenziando i risparmi conseguibili dal punto di vista energetico ed economico. Si descrivo le caratteristiche dei sistemi di accumulo elettrochimico, i parametri di prestazione indicati nei dati di targa e le modalità di accumulo e scarica. Inoltre si illustrano le specifiche caratteristiche degli accumulatori di tipo ZEBRA, che sono oggetto di studio in quanto presentano caratteristiche di funzionamento che le rendono potenzialmente vantaggiose nell’integrazione con la cogenerazione. Si illustrano quali sono le principali configurazioni del sistema cogenerativo esaminate in tale studio, evidenziando i componenti presenti, la logica di gestione ed i principali flussi energetici tra i componenti. Viene effettuata una analisi delle curve di richiesta energetica caratterizzanti le utenze civili residenziali, facendo riferimento al caso di una sola abitazione. I consumi elettrici e termici sono valutati basandosi su dati statistici, considerando anche la stagionalità e la localizzazione geografica. La generazione delle curve di carico è effettuata automaticamente con un programma espressamente sviluppato per ricostruire la richiesta elettrica in base alla presenza e al manifestarsi di carichi tipici dell’applicazione residenziale. Si riportano i risultati di prestazione energetica, svolta con l’intento principale di individuare l’esistenza di un risparmio di energia primaria conseguente all’integrazione degli accumulatori elettrochimici tipo ZEBRA con i cogeneratori più adatti all’impiego domestico. Inoltre si riportano i risultati dell’analisi economica effettuata per diversi microcogeneratori; tutti questi risultati numerici sono stati ottenuti mediante codici di calcolo appositamente sviluppati in ambiente Visual Basic che tengono conto di tutte le condizioni al contorno tecniche, economiche e di incentivo; mediante tali codici, tra loro interfacciati, è possibile fornire un quadro di confronto tra diversi cogeneratori e tra le diverse soluzioni di sistema individuate, con e senza accumulo elettrochimico, nel caso dell’applicazione domestica.
Michele Bianchi; Andrea De Pascale
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