Analisi sperimentale di un sistema di micro-cogenerazione per utenze residenziali

Microcogeneration is a technology that can effectively guaranteesensible primary energy savings and GHG emissions reductions, inparticular in residential sector.In this paper, the results of experimental tests carried out on amicrocogenerator based on a natural gas fuelled internal combustionengine, integrated with a condensing boiler, have been analyzed.Tests have been carried out at Institute for Energy Economy andApplication Technology (IfE) of Technical University of Munich.Electric and thermal power of the MCHP are 5.5 and 14.8 kW,respectively.Four type days, characteristic of Mediterranean climaticconditions, have been used to define space heating and domestic hotwater thermal energy user requirements.The test facility allowed to simulate the thermal energyrequirements of a real residential application, represented by a MultiFamily House consisting of 10 apartments, and to evaluate the energyflows of the energy conversion devices in real operating conditions.The results of the experimental tests, carried out with a heat leadoperating mode of the microcogenerator, have been used toimplement an energy and environmental analysis, in which theMCHP system has been compared with a reference system, based onseparate “production” (electric grid and natural gas boiler).The analysis allowed to evaluate the REP of the proposed system,that is about 14%, and its avoided CO2 equivalent emissions, that areabout 20%.Finally, the analysis defined by the European Directive on thepromotion of cogeneration has been implemented; it demonstratedthat the PES is well above of the limit value prescribed by theDirective. That allows the cogeneration plant to access to certainmechanisms that could help guarantee the economic competitivenessof the system, in addition to energy and environmental benefits.

La microcogenerazione rappresenta una tecnologia a cui sono potenzialmente associati significativi risparmi in termini diriduzione del fabbisogno di energia primaria e delle emissioni di gas serra, in particolare nel settore residenziale.In questo lavoro vengono analizzati i risultati di una campagna di prove sperimentali condotta su un sistema dimicrocogenerazione alimentato a gas naturale basato su un motore a combustione interna, integrato da una caldaia acondensazione. I test sono stati condotti presso l’Institute for Energy Economy and Application Technology (IfE)dell’Università di Monaco. La potenza elettrica e quella termica nominale del microcogeneratore sono rispettivamente di 5.5 e14.8 kW.Quattro giorni tipo, caratteristici delle condizioni climatiche mediterranee, sono stati utilizzati per definire la richiesta dienergia termica per riscaldamento ambientale ed acqua calda sanitaria dell’utenza. L’impianto sperimentale ha permesso disimulare i fabbisogni termici, per riscaldamento ed acqua calda sanitaria, di una reale utenza residenziale, rappresentata da unaMFH (Multi Family House) costituita da 10 appartamenti, e di valutare in reali condizioni di esercizio i flussi energetici deidispositivi.I risultati delle prove sperimentali, condotte ipotizzando un pilotaggio termico del cogeneratore, sono stati quindi utilizzatiper condurre un’analisi energetica e d’impatto ambientale, in cui il sistema di microcogenerazione è stato confrontato con ilsistema tradizionale basato sulla “produzione” separata di energia elettrica e termica.L’analisi ha permesso di individuare le potenzialità di risparmio di energia primaria, pari a circa il 14%, e di riduzione delleemissioni di CO2 equivalente, pari a circa il 20%.È stata infine condotta l’analisi prevista dalla Direttiva Europea sulla promozione della cogenerazione, che ha dimostratoche il PES risulta ben al di sopra del valore limite previsto dalla Direttiva stessa. Ciò permette all’impianto di cogenerazione dipoter accedere a meccanismi, quali lo scambio sul posto, che ne possono favorire anche la competitività economica.