I sistemi di cogenerazione (CHP) sono una delle più recenti tecnologie di riscaldamento e la cosa interessante di questi sistemi è che non solo generano calore ma anche elettricità. In un'intervista, l'esperto del controllo dei costi spiega in dettaglio quanto può costare un gruppo termico combinato per una casa unifamiliare.
Domanda: come funzionano effettivamente le centrali termiche a blocchi?
Esperto del controllo dei costi: dipende essenzialmente dal tipo di unità CHP:
- Sistemi di combustione interna
- Sistemi con motore Stirling
- Riscaldatori a celle a combustibile
Le "tipiche" centrali termiche a blocco sono sistemi con combustione interna. Sono costituiti da un motore e un generatore e un'unità di riscaldamento.
A seconda della versione dell'unità CHP, è possibile utilizzare gasolio da riscaldamento, gas naturale o gas liquido. I combustibili azionano un motore, che genera elettricità tramite il generatore acceso. Il calore di scarto risultante viene catturato prima di essere perso e messo a disposizione del circuito di riscaldamento o immesso in un serbatoio di accumulo.
Tali sistemi generano elettricità e calore in un rapporto di circa 1: 3, ovvero per 1 kWh di elettricità ci sono circa 3 kWh di energia termica.
I motori Stirling funzionano secondo un principio diverso: qui, il calore di una fonte di calore esterna muove un pistone su e giù. Il movimento su e giù del pistone viene utilizzato per azionare un generatore, che a sua volta genera elettricità.
Il calore generato dalla combustione esterna può quindi essere utilizzato successivamente nel circuito di riscaldamento per generare riscaldamento ambiente e acqua calda.
Al posto dei singoli motori Stirling, oggi vengono generalmente utilizzati i cosiddetti motori lineari, che hanno un livello particolarmente elevato di efficienza nella generazione di calore.
Il vantaggio particolare dei sistemi motore Stirling è che possono utilizzare qualsiasi fonte di calore. Questi non devono essere necessariamente combustibili fossili, come nel caso dei sistemi a combustione interna: come fonti energetiche possono essere utilizzate anche biomasse economiche e CO2 neutre (pellet, cippato). Anche l'energia termica del sole (energia solare termica) può essere generata nei sistemi Stirling per la generazione combinata di calore ed elettricità. Un altro vantaggio dei sistemi Stirling è la scorrevolezza e l'elevata efficienza dell'intero sistema in termini di recupero di calore. D'altra parte, l'efficienza nella generazione di energia è piuttosto scarsa, con solo il 10% - 20%.
Lo sviluppo più recente nell'area dei sistemi CHP è il riscaldamento delle celle a combustibile. Inoltre genera sia energia termica che elettricità.
Se all'acqua viene applicata una tensione sufficientemente alta, essa si scompone in idrogeno e ossigeno (il dispositivo storico per questo è chiamato "apparato di decomposizione dell'acqua di Hoffmann"). Una cella a combustibile inverte esattamente questo processo: l'idrogeno e l'ossigeno si incontrano - questo rilascia calore, energia elettrica e acqua.
L'idrogeno è ottenuto dal gas naturale
In questo caso, l'idrogeno necessario è ottenuto da un collegamento del gas naturale. Nel caso di piccoli sistemi, questo di solito accade al di fuori della cella a combustibile - tali sistemi sono anche chiamati celle a combustibile a bassa temperatura. La ragione di ciò è molto semplice: se l'idrogeno viene prodotto dal gas naturale nella cella a combustibile, come di solito accade nei grandi sistemi, si verificano temperature estremamente elevate. Questo può anche essere pericoloso in alcuni casi.
I sistemi di riscaldamento a celle a combustibile hanno la più alta efficienza di tutti i sistemi di cogenerazione e sono sistemi relativamente semplici e molto vantaggiosi. Se necessario, possono funzionare anche con biogas, sono molto silenziosi e richiedono poca manutenzione. Il riscaldamento delle celle a combustibile è quasi completamente privo di emissioni.
Poiché tutti i sistemi di cogenerazione forniscono solo rendimenti costanti ma possono coprire solo i picchi di potenza con difficoltà, di solito sono accoppiati a caldaie a condensazione, che forniscono quindi energia di riscaldamento aggiuntiva quando c'è un'elevata richiesta di calore. Ciò aumenta anche i costi per le centrali termiche ed elettriche combinate.
Domanda: quanto costano in generale le centrali elettriche ed elettriche combinate?
Esperto del controllo dei costi: è impossibile rispondere a questa tariffa flat, dipende sempre dal tipo di sistema e dal servizio che fornisce.
In linea di principio, tuttavia, si può presumere che i sistemi attualmente costino almeno 15.000 EUR . La maggior parte dei sistemi costa tra 20.000 e 30.000 EUR .
Questi prezzi si applicano alle case unifamiliari e bifamiliari; per le case plurifamiliari o condominiali i costi sono notevolmente più alti.
D'altro canto, sussistono ancora sussidi elevati e, con dimensioni corrette e condizioni favorevoli, possibili risparmi elevati sui costi di riscaldamento e sui costi dell'elettricità. In molti casi, un acquisto può essere vantaggioso a lungo termine, nonostante i costi elevati.
Un piccolo esempio di costi dalla pratica
Abbiamo un piccolo impianto con un motore Stirling installato nella nostra casa.
| Inviare | prezzo |
|---|---|
| Impianto di micro-cogenerazione | 17.600 EUR |
| Installazione | 4.500 EUR |
| Collegamento alla rete elettrica (per tariffe feed-in) | 1.500 EUR |
| costo totale | 22.000 EUR |
| avanzamento | meno 1.900 EUR |
| costi autosufficienti | EUR 20.100 |
Naturalmente, questo è solo un singolo esempio di costo per un dispositivo specifico utilizzato in un ambiente specifico. I costi possono anche differire in modo significativo in altri casi.
Non si tiene conto dei sussidi che derivano dall'operatività in corso: KfW sovvenziona ogni kWh generato per l'impianto con 5,41 centesimi / kWh in 10 anni. Inoltre, ci sono altri sussidi, come l'imposta sull'energia non più applicabile.
Domanda: da cosa dipendono generalmente i costi per un'unità combinata di calore ed energia?
Esperto del controllo dei costi: naturalmente, molti fattori giocano un ruolo nei costi di acquisizione:
- quale sistema viene utilizzato
- quanto è grande il sistema
- se viene utilizzato un bollitore tampone
- se il sistema è connesso alla rete pubblica in modo da poter ricavare le tariffe feed-in
- quali sistemi di carico di punta possono ancora essere installati
- quali sovvenzioni possono essere ottenute per il rispettivo sistema
Tutti questi fattori devono essere presi in considerazione quando si cerca di stimare il costo iniziale.
Di norma, è consigliabile avere un impianto progettato e dimensionato appositamente per la propria casa, poiché la dimensione dell'impianto è molto importante per il costo dell'impianto.
Di norma, dovrà essere creato anche un profilo di carico che mostri quali requisiti energetici esistono e in quali orari. Questo è l'unico modo per stimare correttamente quale dimensione dell'impianto è meglio utilizzare e quale sistema di riscaldamento aggiuntivo deve essere installato con quale potenza.
Domanda: E i costi di riscaldamento con tali sistemi: sono vantaggiosi?
Una centrale termica ed elettrica combinata solitamente paga
Esperto del controllo dei costi: anche qui, ovviamente, devi sempre valutare il singolo caso - in generale, c'è almeno la possibilità che tali sistemi siano chiaramente redditizi e che i costi di acquisizione possano essere spesso ammortizzati entro pochi anni.
In ogni caso, il presupposto per un buon utilizzo è una distribuzione del carico quanto più equilibrata possibile e un adeguato dimensionamento del sistema.
Inoltre, un'unità CHP genera elettricità solo quando è richiesto il calore. Tuttavia, poiché l'efficienza di una cogenerazione è sempre massima quando funziona costantemente, per ragioni di efficienza dovrebbe essere pianificata per il tempo di caricamento più lungo possibile del sistema. Questo viene spesso fatto con l'aiuto di serbatoi di accumulo tampone che assorbono l'energia termica generata quando non è necessaria. L'energia termica per il riscaldamento o l'acqua calda necessaria può quindi essere prelevata dal bollitore tampone.
Fondamentalmente, più a lungo funziona una centrale termica ed elettrica, più è redditizia. .
L'elettricità generata dovrebbe idealmente essere consumata da soli: a causa della bassa tariffa incentivante, l'immissione nella rete pubblica spesso non è finanziariamente utile oggi.
Sistemi di accumulo di elettricità sufficientemente dimensionati possono contribuire a garantire l'uso di elettricità autoprodotta anche nelle ore di punta e quindi a diventare ampiamente indipendenti dal fornitore di elettricità. Tuttavia, i costi a volte ancora elevati per lo stoccaggio dell'elettricità richiedono una pianificazione molto attenta in anticipo per non sprecare inutilmente i costi.
Inoltre, i sussidi in corso (5,41 centesimi / kWh per 10 anni) dovrebbero essere inclusi in un calcolo della redditività, così come le agevolazioni fiscali per i proprietari di cogenerazione.
Domanda: quali costi di esercizio devi calcolare con un CHP?
Esperto del controllo dei costi: i costi di esercizio sono spesso sottostimati e spesso non presi in considerazione nel calcolo della redditività.
Di regola, i costi di manutenzione per la maggior parte degli impianti a combustione interna sono in media intorno ai 3 centesimi / kWh . Con cicli frequenti (accensione e spegnimento automatici del sistema), i costi possono essere più elevati e successivamente, quando il sistema invecchia, è necessario tenere conto dei costi di manutenzione e assistenza più elevati a causa dell'elevato numero di parti in movimento.
Va notato che per molte borse di studio devi anche mostrare un contratto di manutenzione completo per almeno 10 anni. I costi per tali contratti di manutenzione sono quindi più elevati, solitamente intorno ai 5 centesimi / kWh .
Tali costi vanno comunque tenuti in considerazione, più i costi per le riparazioni, i ricambi e le necessarie revisioni generali dell'impianto dopo un certo numero di ore di funzionamento.
Con altri tipi di sistemi, i costi di manutenzione sono spesso notevolmente inferiori: il sistema di riscaldamento a celle a combustibile è relativamente facile da mantenere.
Domanda: un sistema di riscaldamento a celle a combustibile è più redditizio di altre unità di cogenerazione?
Esperto nel controllo dei costi: in Giappone, il riscaldamento a celle a combustibile è stata una delle alternative di riscaldamento più popolari per diversi anni, ma non è possibile ricavarne una particolare redditività.
In linea di principio, si applica anche al riscaldamento a celle a combustibile che ripaga solo se c'è una richiesta di calore sufficientemente elevata il più costante possibile e il consumo di elettricità in casa non è troppo basso.
Più è richiesto il calore sempre più sporadico, peggiore è la redditività del riscaldamento delle celle a combustibile. Se il consumo di elettricità è così basso che gran parte dell'elettricità generata deve essere immessa nella rete pubblica, le possibilità di ammortamento sono estremamente scarse.
Il riscaldamento a celle a combustibile è un sistema di riscaldamento molto progressivo e veramente ecologico, tuttavia un calcolo della redditività in anticipo è assolutamente necessario e inevitabile. In molte famiglie anche questo tipo di cogenerazione con la sua alta efficienza non sarà in grado di ammortizzarsi. Ciò è possibile solo nelle condizioni appropriate.
In altri casi, tuttavia, il riscaldamento delle celle a combustibile può portare a enormi risparmi e ripagarsi da solo entro pochi anni.
