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).
Luigi Di Carlo, CEO & Founder @Evometrika srl – “Ruolo della computer vision ...
Efficienza e innovazione con Viessmann - Convegno Centro ENEA Casaccia (RM), 22 gennaio 2013
1. Percorso
efficienza e
innovazione
Rel. Mauro Braga
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Pagina 1
ENEA-Casaccia, 22 gennaio 2013
2. VIESSMANN GROUP
Allendorf ( 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 VIESSMANN
Per 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 PLUS
Viessmann: un pioniere dell‟efficienza energetica
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Pagina 5
6. VIESSMANN ITALIA
Sede 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 VIESSMANN
Accademia
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 regolamentazioni
FATTORI 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) Gas
energie 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.
12
ct/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-F
Pompa di calore a gas a zeolite con caldaia a condensazione
per 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 tecnologie
precedenti 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-F
Pompa 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-F
Pompa 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-F
Pompa 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 zeolite
Le zeoliti rappresentano una particolare classe di minerali; sono dei
tettoalluminosilicati ed hanno strutture cristalline costruite da tetraedri i
cui atomi di ossigeno sono scambiati con tetraedri adiacenti.
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Le zeoliti si contraddistinguono per avere strutture aperte in grado di
assorbire e rilasciare reversibilmente molecole d‟acqua o molecole più
grandi e contengono grandi cationi non legati alla struttura, che
mantengono la neutralità elettrica del cristallo, che possono essere
Pagina 21
facilmente scambiati.
22. La zeolite
Le zeoliti esistono in forma naturale e sintetica e la struttura è
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
spesso basata sull‟unità di 24 tetraedri
Le zeoliti hanno una elevatissima area superficiale, con la possibilità di
adsorbire grandi quantità di specie chimiche
La zeolite è un minerale non tossico, non corrosivo, non combustibile e
non perde le proprie caratteristiche chimico-fisiche nel tempo
Pagina 22
23. Adsorbimento e Desorbimento
La zeolite è di natura cristallina e presenta una notevole affinità per le
molecole come l‟acqua.
E‟ quindi estremamente igroscopica, attrae cioè le molecole d'acqua e le
immagazzina nei suoi pori (si dice che adsorbe le molecole d'acqua); le
molecole di acqua (sotto forma di vapore), non potendo più eseguire il
proprio moto vorticoso, rallentano bruscamente trasformando l‟energia
cinetica in calore, condensando e legandosi alla struttura della zeolite.
Il processo di adsorbimento è fortemente esotermico, ossia con rilascio
di calore e questo calore, detto calore di adsorbimento, può essere ceduto
ad un‟utenza quale ad esempio di un impianto di riscaldamento.
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Il processo di desorbimento è la fase inversa, il processo quindi è
completamente reversibile; tale processo inverso, è endotermico e non
comporta alcuna alterazione fisica della zeolite.
Il ciclo completo (adsorbimento/desorbimento) non altera le caratteristiche
fisiche della zeolite, la vita media della stessa infatti è stimata in centinaia
Pagina 23
di anni prima di poter apprezzare un decadimento sensibile
24. Caratteristiche della Zeolite
Proprietà del minerale Zeolite.
1 2 3 4
CALORE
Zeolite 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-F
Rappresentazione grafica ciclo di funzionamento pompa calore a
gas.
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-F
Rappresentazione 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-F
Vaantaggi 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-F
Pompa 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-F
Pompa 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 finali
Il metano è la fonte energetica impiegata che è economicamente la più
stabile nei prossimi anni e che offre le maggiori riserve
Rendimenti elevati fino a 139% sul PCI anziché fino a 109% con caldaia a
condensazione
Riduzione delle emissioni di CO2 rispetto ad una caldaia a condensazione
Completamente ecocompatibile e impiego di fluidi non nocivi
Costi di installazione e manutenzione paragonabili con quelli di un
generatore a condensazione
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Possibilità di raggiungere temperature di mandata fino a 80°C
Possibilità di climatizzazione caldo/freddo
Estrema silenziosità di funzionamento (40 dBA)
Campo di modulazione molto ampio ( da 1,6 a 16 kW)
Pagina 31
Funzionamento a gas o gasolio
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 cogenerazione
La cogenerazione mira a un più efficiente utilizzo dell‟energia
primaria - con interessanti vantaggi economici - in tutte quelle
applicazioni laddove esiste una forte contemporaneità di fabbisogni
elettrici e termici
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Efficienza Ambiente
Pagina 34
34. Cogenerazione
Definizione
Generazione contemporanea di energia elettrica e termica (energie
secondarie) partendo da un'unica fonte (energia primaria) attuata in un
unico 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. Tecnologie
La 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 un
significativo risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati, secondo le modalità definite
dall’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 distribuita
Generazione di energia elettrica in unità di piccole
dimensioni 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 40
efficienza complessiva: 38% efficienza complessiva: 96%
40. Motivazioni
Cogenerazione, 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. Vantaggi
Cogenerazione, 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 Italia
microcogenerazione < 50 kWel
piccola cogenerazione < 1 MWel
media cogenerazione < 10 MWel
grande 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 kWel
NUOVO
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
GERMANIA
Micro- coge Piccola cogenerazione Cogenerazione
≤ 2kWel 2-50 kWel > 50 kWel
ITALIA
Pagina 44
Micro- cogenerazione Piccola cogenerazione
< 50 kWel < 1000 kWel
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
48. Struttura e funzionamento del microcogeneratore
Produzione 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. VITOTWIN
Cogenerazione con motore Stirling
Calore ed elettricità
0,99 kWel
6 + 20 kWt
6 + 20 kWt
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Pagina 54
51. RISPARMIO DI ENERGIA PRIMARIA
PES: Primary energy saving con VITOTWIN
Produzione di calore ed Produzione di calore ed
energia elettrica separata energia elettrica con un
microcogeneratore
Centrale 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 microcogeneratore
in relazione ai fabbisogni
Andamento annuale dei carichi
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Pagina 57
53. Dimensionamento di un microcogeneratore
in relazione ai fabbisogni
La curva di durata
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Pagina 58
54. Dimensionamento cogeneratore VITOTWIN 300
Copertura fabbisogno
Caldaia= 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-W
Calore 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 Stirling
Sezione costruttiva
Motore Stirling
1 Testata di
riscaldamento
2 Alettatura
3 Rigeneratore
4 “Displacer”
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5 Passaggio acqua di
raffreddamento
6 Pistone di lavoro
7 Magnete
8 Avvolgimento
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57. VITOTWIN 300W
Principio di funzionamento del motore Stirling
zona calda
displacer
zona fredda
pistone di
lavoro
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generatore
di corrente
molla
elicoidale
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58. Elementi principali VITOTWIN 300-W
Apparecchio 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
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5 4 Bruciatore Stirling da 6 kW
5 Motore Stirling
potenzialità = 0,99 kWel
5
6 6 Regolazione digitale
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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
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ventilatore
valvole gas
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Mandata Ritorno
risc. risc.
a.c.s.
60. Caratteristiche dello scambiatore in acciaio inox
Scambiatore radiale inox-radial per condensazione
Solo Stirling in funzione Stirling e MatriX in funzione
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61. Bruciatore anulare
Componenti motore Stirling
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Pagina 66
62. Componenti dei due bruciatori
Elettrodi 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
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63. Componenti parte idraulica
Circolatore 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
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ad alta efficienza:
modulante attraverso il segnale PWM
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64. Microcogeneratore VITOTWIN
Caratteristiche di installazione
Ingombro e distanze minime
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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
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preinstallazione a parete (accessorio).
65. Schema di impianto
Microcogeneratore VITOTWIN 300-W
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Pagina 70
66. Microcogeneratore VITOTWIN 300-W
Allacciamento 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
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67. Microcogeneratore VITOTWIN 300-W
Allacciamento elettrico
Il contatore di energia elettrica
Z2 è inserito nel VITOTWIN 300
0000
Z2
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Cavo 3 x 2,5 mm2
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68. Microcogeneratore VITOTWIN 300-W
Regolazione digitale:
Climatica
Gestione fino a tre circuiti miscelati
Produzione acqua calda sanitaria
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69. Microcogeneratore VITOTWIN 300-W
Allacciamenti all„impianto
Conduzione cavi separati
Interrutttore differenziale
dedicato al Vitotwin 300-W (10A)
Z1
Relaisbox
….
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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
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71. Microcogeneratore VITOTWIN 300-W
Schema idraulico con accumulo e bollitore ACS
Deviatrice sulla mandata
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72. Microcogeneratore VITOTWIN 300-W
Funzione EPD
Telecomando 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.
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73. Pacchetti di fornitura VITOTWIN 300-W
Completo 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 di
collegamento bollitore ACS 300 l
collegamento
con deviatrice
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miscelatore + miscelatore
NL: 2,75
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74. Impatto sul mercato
Le 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%
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20%
30%
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75. VITOTWIN in Italia
Cogenerazione con motore Stirling
Calore ed elettricità
Introduzione immediata nel mercato
Collegamento semplificato alla rete
elettrica
Corso di abilitazione per installatori
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
Vitotwin 300-W omologato a 0,99 kW è compatibile con la norma CEI-021 ed è
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considerato alla stregua di un„utenza passiva (elettrodomestico)
76. FAQ: domande frequenti
1) 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 stessa
2) VITOTWIN 300-W è considerato apparecchio in assetto cogenerativo
ad 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 2013
3)Vitotwin 300-W è compatibile con le regolamentazioni di connessione
alla 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
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evitare costi (sistemi di protezione esterni e pratiche amministrative)
77. FAQ: domande frequenti
4) VITOTWIN 300-W gode della defiscalizzazione del metano?
SI - Ma è necessaria la denuncia all’ufficio tecnico di finanza – con relativi costi di
espletamento pratiche
5) 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…
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78. VITOTWIN 300
Quali saranno gli operatori maggiormente interessati?
In questa prima fase di inserimento sul mercato italiano saranno interessati al
microcogeneratore Vitotwin 300-W gli operatori “curiosi”, che guardano al
futuro, con propensione all‟innovazione e alla quale abbinano normalmente
un discreto back-ground tecnico
Percorso Efficienza e Innovazione - ENEA-Casaccia 2013
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79. VITOTWIN 300
La microcogenerazione con motore Stirling per il servizio domestico
Calore ed elettricità contemporaneamente per l‟utenza domestica
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Pagina 84
80. Seguite
anche attraverso i social network:
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Viessmann Social - Stay tuned!
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... grazie per l‟attenzione