Formulazione e validazione di un programma di simulazione di un sistema cogenerativo a servizio di un presidio ospedaliero

ing. Adriano Tommasi 
 
1. Premessa pagina 8 
 
sul mercato. Successivamente, tale materiale è stato analizzato e rielaborato, 
mettendo in luce, per ogni modello e tipologia di motore, le caratteristiche di 
funzionamento salienti ed i principali dati di targa. Per consentire una più rapida 
ed agevole consultazione dei dati così raccolti è stato costruito un archivio 
elettronico nel quale sono stati riversati i dati desunti dall’analisi del materiale 
informativo cartaceo inviato dalle case costruttrici, ottenendo così un valido data 
base dal quale fosse possibile leggere i dati di funzionamento per tutti i 
principali modelli di cogeneratori presenti sul mercato [paragrafo 2.2]. 
Una particolare attenzione è stata rivolta allo studio della tariffazione dell’energia 
nel nostro paese dal momento che tale aspetto condiziona pesantemente la 
redditività finale dell’investimento cogenerativo [paragrafo 2.4]. In particolare 
sono stati analizzati in profondità i sistemi di tariffazione dell’energia elettrica e 
del gas naturale sia perché costituiscono le principali fonti di energia (e dunque 
di costo) utilizzate in ambito cogenerativo sia perché l’attuale panorama 
legislativo che le riguarda ha subito negli ultimi tempi profondi e sostanziali 
cambiamenti. La recente liberalizzazione del mercato conseguente al 
recepimento, anche nel nostro paese, delle direttive comunitarie da poco 
emanate (Decreto Bersani per l’energia elettrica e Decreto Letta per il gas) ha 
difatti comportato radicali cambiamenti nel settore, e a tutt’oggi si attendono 
numerosi decreti applicativi che meglio definiscano diversi aspetti ancora non 
del tutto chiariti. Si è quindi proceduto ad un’approfondita analisi dell’attuale 
sistema di tariffazione energetica, ponendo particolare attenzione alla 
contrattualistica attualmente in vigore. Sono state analizzate le varie tipologie 
contrattuali disponibili, le varianti tariffarie previste e la composizione delle varie 
voci di costo che compongono i prezzi finali delle forniture. Particolare attenzione 
è stata data alle condizioni contrattuali praticate per la cogenerazione. Sulla 
base di tali informazioni, sono stati formulati degli algoritmi che consentono di 
calcolare il costo energetico delle forniture a seconda dei parametri contrattuali 
prescelti e dei prelievi effettuati ed anche, sulla base di opportune ipotesi, 
ottimizzarne la scelta al fine di minimizzare il costo finale per l’utente. 
È stata quindi definita una metodologia di approccio sistemistico al problema 
della determinazione della taglia ideale di un impianto di cogenerazione 
[paragrafo 2.1]. Il procedimento concettuale da percorrere per giungere ad una 
realistica quantificazione dei benefici economici ed energetici prodotti da un 
impianto di cogenerazione è stato suddiviso in vari passi attraverso i quali si 
definiscono i fabbisogni da soddisfare, l’ambiente operativo in cui l’impianto si 
troverà a funzionare, le caratteristiche tecniche dei vari macchinari presenti e le 
«condizioni al contorno» normative, tariffarie e finanziarie. 
E’ stato quindi creato un software di modellizzazione del funzionamento di un 
sistema energetico complesso che permettesse di eseguire agevolmente le varie 
fasi di calcolo della metodologia precedentemente individuate [paragrafo 2.7]. 
Successivamente, è stato approfondito un particolare aspetto della 
modellizzazione del funzionamento di un impianto cogenerativo e cioè la 
previsione della produzione di emissioni inquinanti durante il funzionamento del 
motore primo in assetto cogenerativo. È stata condotta una approfondita analisi 
di tutte le principali tipologie di combustibili attualmente utilizzate nei motori a 
combustione interna con particolare riguardo a quelle considerate alternative 
alle soluzioni tradizionali quali benzine riformulate, ETBE e MTBE, biodiesel, 
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1. Premessa pagina 9 
 
metano e idrogeno. Nel prosieguo del lavoro il fenomeno della combustione 
all’interno del cilindro è stato modellizzato matematicamente avvalendosi di un 
metodo di calcolo originariamente ideato dalla NASA e basato su degli algoritmi 
di minimizzazione dell’energia libera di Gibbs per la miscela di reagenti 
(considerata a temperatura e pressione costanti) imponendo i vincoli derivanti 
dalle relazioni di conservazione della massa applicate agli elementi chimici 
presenti. L’algoritmo, adattato e semplificato per poterlo applicare al caso dei 
motori alternativi a combustione interna, permette di calcolare la composizione 
finale di equilibrio della miscela gassosa per qualsivoglia stato termodinamico 
specificato da un valore di temperatura T e pressione P. 
L’applicazione del modello matematico previsionale a varie tipologie di 
combustibili alternativi ha indicato la presenza di indubbi vantaggi ambientali 
derivanti dall’impiego di combustibili innovativi al posto di quelli tradizionali. 
L’attività di ricerca affrontata nell’ultimo anno ha costituito la logica 
conseguenza del lavoro di sistematizzazione e codifica precedentemente svolto 
attraverso l’applicazione della metodologia predisposta ad un caso concreto allo 
scopo di verificarne la versatilità. 
Il caso di studio specifico preso in esame è costituito da un complesso 
ospedaliero situato nel Friuli Venezia Giulia, presso S.Vito al Tagliamento. La 
scelta del caso di studio è ricaduta su tale presidio per la molteplicità e la 
complessità delle forniture energetiche richieste in un contesto di ampia 
dispersione distributiva e di significativa dinamica temporale. Si è pertanto 
proceduto alla raccolta dei dati caratteristici del sistema in esame sia sotto 
l’aspetto energetico (dati relativi alla volumetria degli edifici, al personale, 
all’impiantistica presente [Capitolo 4], calcolo degli indici energetici caratteristici, 
determinazione dei spettri di carico termici ed elettrici delle utenze [Capitolo 5], 
ecc.,) sia sotto quello economico (analisi puntuale dei contratti di fornitura 
energetica del sistema, reperimento ed analisi delle bollette energetiche, costi di 
gestione e manutenzione, ecc., paragrafo 6.2). 
Inoltre, si è fatto ricorso anche ai dati sperimentali sul funzionamento del 
sistema energetico preesistente derivanti da una campagna di misure in 
continuo effettuate sul posto avvalendosi di strumentazione tecnica del 
Dipartimento di Energetica di Trieste e concernenti il prelievo di energia termica 
ed elettrica, di acqua calda ad uso igienico-sanitario, di calore e di freddo per la 
climatizzazione, di vapore tecnologico e per uso alimentare ed i consumi di 
combustibile. La gran mole di dati grezzi raccolti è stata opportunamente 
elaborata [Capitolo 6] per ricavarne dei dati utili che caratterizzassero il sistema 
e permettessero la creazione dei profili energetici del comprensorio e sono stati 
proficuamente impiegati per determinare la scelta della taglia ottimale del 
cogeneratore e le prestazioni del sistema energetico ai vari regimi di carico 
ottenute dagli algoritmi di simulazione del sistema. 
Mediante tale attività di raccolta ed elaborazione dei dati sono quindi stati 
determinati tutti i parametri inerenti all’applicazione del modello di calcolo 
predisposto. 
Nella fase finale del lavoro l’applicazione dell’algoritmo di modellizzazione al 
sistema ospedaliero e i risultati ottenuti di ottimizzazione del sistema e di scelta 
della taglia ottimale del cogeneratore sono stati messi a confronto con i 
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1. Premessa pagina 10 
 
parametri reali del sistema energetico misurati sperimentalmente [Capitolo 7] 
consentendo di formulare un’analisi critica dei risultati ottenuti ed una 
valutazione della bontà dell’algoritmo di modellizzazione del sistema, estesa sia 
ai risultati tecnici che a quelli economici. 
 
Parallelamente all’attività principale di ricerca, sono anche stati condotti alcuni 
studi inerenti le tematiche della cogenerazione e di applicazione del software di 
simulazione predisposto, concretizzatisi in una memoria dal titolo “A framework 
for optimal choice of prime movers in cogenerative systems” presentata al Tenth 
International Expert Meeting tenutosi a Maribor (SLO) nel maggio del 2001
1
. 
 
                                              
1
 A FRAMEWORK FOR OPTIMAL CHOICE OF PRIME MOVERS IN COGENERATIVE 
SYSTEMS 
Antonella Meneghetti, Gioacchino Nardin, Patrizia Simeoni and Adriano Tommasi, 
16.05.2001. 
 
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2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 11 
 
2. FORMULAZIONE DI UN CODICE DI SIMULAZIONE 
DI UN IMPIANTO DI COGENERAZIONE 
2.1 Analisi del problema 
La scelta ottimale di un impianto di cogenerazione costituisce un problema 
altamente complesso in considerazione dell’elevato numero di variabili che 
entrano in gioco. Lo studio di fattibilità richiede infatti la conoscenza o la 
valutazione di molte grandezze, alcune delle quali non quantificabili con 
approccio deterministico, specialmente nel tempo limitato che usualmente si ha 
a disposizione per la redazione dello studio. 
Si consideri, infatti, come l’inserimento di un sistema di cogenerazione in un 
processo industriale o in un’attività commerciale che assorbe 
contemporaneame
nte sia energia 
elettrica che 
termica consenta, 
generalmente, di 
ottenere un
notevole beneficio 
sulla bolletta di 
approvvigionamen
to energetico. Tale 
beneficio si
concretizza in un 
contenimento dei 
consumi legati 
alla produzione di 
energia e quindi 
in una riduzione 
dei costi di 
gestione. Per 
raggiungere tale 
obiettivo è
necessario un investimento iniziale che deve quindi essere trattato alla stregua 
di un qualsiasi altro investimento produttivo. Va però sottolineato che, mentre è 
abbastanza semplice definire un costo di massima per l’investimento iniziale, 
assai meno agevole risulta valutare il beneficio economico annuo realizzabile 
mediante l’attuazione dell’intervento. Il ritorno economico dell’investimento 
risulta infatti funzione sia delle quantità di energia in gioco legate al sistema di 
cogenerazione sia dei parametri tariffari e fiscali (in genere variabili nel tempo). 
La redazione di uno studio di fattibilità per la scelta ottimale di un impianto di 
cogenerazione si rivela quindi un problema caratterizzato da una forte 
interdisciplinarietà delle tematiche coinvolte richiedendo la trattazione di aspetti 
che spaziano da quelli più propriamente tecnici e motoristici a considerazioni di 
tipo termodinamico a valutazioni di tipo logistico a valutazioni di tipo economico, 
cogeneratore
Benefici sulla bolletta energetica
Contenimento dei consumi
Riduzione dei costi di gestione
investimento
ritorno economico
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2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 12 
 
fiscale e tariffario senza trascurare gli aspetti ambientali (Figura 1). Ciascuna 
delle discipline citate richiede una conoscenza approfondita e una padronanza 
delle problematiche ad essa connesse che raramente possono trovarsi tutte 
contemporaneamente in un unico individuo. La potenza elaborativa e la grande 
capacità di memorizzazione dei moderni sistemi di calcolo informatico 
consentono di trattare agevolmente tutti gli aspetti del problema senza 
trascurarne le reciproche influenze che condizionano e modificano mutuamente 
le varie grandezze in gioco. 
 
DATI DI TARGA DEI 
COGENERATORI
DATI CALDAIE DI 
INTEGRAZIONE
TARIFFE ELETTRICHE TARIFFE GAS METANO
INCENTIVI E 
DEFISCALIZZAZIONI
COSTI DI 
APPROVVIGIONAMENTO 
DEI COMBUSTIBILI
CURVE CARATTERISTICHE 
DI FUNZIONAMENTO DEI 
MOTORI PRIMI
CARATTERISTICHE 
ENERGETICHE DEI 
FLUIDI TERMOVETTORI
POSSIBILI INCREMENTI 
FUTURI DELLA DOMANDA
COSTI AMBIENTALI 
(ESTERNALITA')
CONTRATTI DI 
FORNITURA 
ENERGETICA
COSTI DI GESTIONE 
ATTUALI
COSTI ENERGETICI 
ATTUALI (BOLLETTE)
FABBISOGNI TERMICI ED 
ELETTRICI DELLE 
UTENZE
ONERI FISCALI
COLLOCAZIONE DELLE 
ENERGIE 
AUTOPRODOTTE
EMISSIONI INQUINANTI E 
IMPATTO AMBIENTALE
MODALITA' 
DELL'AUTOPRODUZIONE 
SCELTA OTTIMALE DEL 
COGENERATORE
 
Figura 1: Parametri che influenzano la scelta ottimale del cogeneratore. 
 
È stata quindi definita una metodologia di approccio sistemico al problema della 
determinazione della taglia ideale di un impianto di cogenerazione costituita da 
vari step di analisi attraverso i quali si definiscono i fabbisogni da soddisfare, 
l’ambiente operativo in cui l’impianto si troverà a funzionare, le caratteristiche 
tecniche dei vari macchinari presenti e le «condizioni al contorno» normative, 
tariffarie e finanziarie. Si è cercato di rendere la valutazione dei vari aspetti e 
parametri in gioco quanto più oggettiva possibile per poter giungere ad una 
realistica quantificazione dei benefici economici ed energetici prodotti da un 
impianto di cogenerazione. 
La simulazione dell’impianto consiste nell’immaginare di installare un 
cogeneratore, di un determinato tipo e taglia, e di farlo funzionare per un 
prefissato periodo di tempo (possibilmente almeno per un intero anno solare) al 
servizio delle utenze precedentemente definite. Durante il periodo di 
funzionamento vengono valutati i vari flussi economici di gestione, sia in entrata 
che in uscita, ai quali il sistema andrà incontro (quantificazione dei benefici 
economici derivanti dall’autoproduzione energetica, costi di combustibile del 
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2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 13 
 
cogeneratore e delle caldaie di integrazione, eventuali ricavi dalla vendita 
dell’energia elettrica e termica prodotta in esubero, acquisto di energia elettrica 
dalla rete quando quella autoprodotta non risulta sufficiente, costi di 
manutenzione, e così via). Parallelamente si procede alla determinazione degli 
stessi costi nella situazione attuale ovvero supponendo di produrre l’energia 
termica con una o più caldaie di tipo tradizionale e di prelevare tutta l’energia 
elettrica dall’ente distributore pubblico. 
Il procedimento per la 
valutazione della
convenienza economica 
si riconduce, in 
definitiva, a considerare 
un esborso iniziale 
(pari al costo di 
acquisto e installazione 
del nuovo impianto) a 
fronte di una serie di 
ritorni periodici (dati 
dal risparmio annuo 
conseguibile sui costi 
di gestione rispetto alla 
situazione attuale) 
derivanti dalla
differenza degli oneri di 
esercizio delle due 
situazioni a confronto: 
senza e con 
cogeneratore. Costo 
dell’impianto, beneficio 
annuo sui costi di 
esercizio e durata di 
vita economica
dell’impianto stesso 
costituiscono gli
elementi fondamentali 
per affrontare la 
successiva analisi di 
redditività svolta sulla 
base dei criteri 
caratteristici dei flussi 
di cassa scontati. La 
scelta finale del motore 
e della taglia viene 
infine effettuata
confrontando gli indici 
economici ottenuti per 
ciascuno dei modelli di 
cogeneratori simulati tenendo infatti presente che, in ultima analisi, la 
realizzazione di una iniziativa di cogenerazione è comunque una scelta 
imprenditoriale, da valutare con la logica che governa un qualsiasi investimento 
Raccolta dati sistema 
energetico attuale
Raccolta dati sistema 
energetico  con cogeneratore
Definizione dello scenario 
tariffario e fiscale
Simulazione delle varie ipotesi 
cogenerative
Scelta del motore e della taglia 
ottimale
Caratteristiche dell'attuale sistema di 
generazione termica
Definizione dei parametri contrattuali per la 
fornitura di energia elettrica e di combustibile
Energia elettrica
Vettori termici
Combustibili
Definizione di particolari condizioni contrattuali 
e tariffarie per la cogenerazione
Caratterizzazione delle eventuali caldaie di 
integrazione al gruppo cogenerativo
Possibili destinazioni d'uso delle energie 
termica ed elettrica prodotte dal cogeneratore
Valutazione dei benefici economici 
conseguibili (margine operativo, payback, 
VAN, ec.)
Possibilità di connessione a rete di 
teleriscaldamento
Possibilità di connessione a gruppo frigorifero 
ad assorbimento
Definizione dei fabbisogni termici ed 
elettrici delle utenze (Settimane tipo)
Definizione di una rosa di motori primi da 
sottoporre ad analisi
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2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 14 
 
a lungo termine. 
2.2 Modellizzazione del funzionamento dei motori primi 
Come primo passo, si è proceduto ad una raccolta, classificazione ed 
elaborazione dei dati caratterizzanti i motori primi alternativi in assetto 
cogenerativo attualmente disponibili, suddivisi per tipologia, per marca, modello 
e taglia. La ricerca ha portato sia a contattare direttamente alcune ditte 
costruttrici di impianti sia, indirettamente, a reperire informazioni tramite altre 
fonti di informazione (pubblicazioni specialistiche, ricerche in letteratura, siti 
internet, ecc.). E’ stata in questo modo raccolta una grande mole di materiale 
informativo concernente svariate marche e modelli di cogeneratori attualmente 
sul mercato. Successivamente, tale materiale è stato analizzato e rielaborato, 
mettendo in luce, per ogni modello e tipologia di motore, le caratteristiche di 
funzionamento salienti ed i principali dati di targa. Per consentire una più rapida 
ed agevole consultazione dei dati così raccolti è stato costruito un archivio 
elettronico, predisponendo gli appositi campi necessari per la memorizzazione di 
tutte le principali caratteristiche di ogni motore (potenze nominali, consumi di 
combustibile, ingombri, peso, ecc.) e approntando delle maschere di inserimento 
dei dati le quali consentissero un aggiornamento futuro dell’archivio anche da 
parte di persone diverse dal creatore. Una volta stabilita la struttura dell’archivio 
e le maschere di inserimento, sono stati riversati nel data base i dati desunti 
dall’analisi del materiale informativo cartaceo inviato dalle case costruttrici, 
ottenendo così un archivio elettronico (Figura 2) dal quale è possibile leggere i 
dati di funzionamento per tutti i principali modelli di cogeneratori presenti sul 
mercato. 
 
Figura 2: Archivio dati di targa dei principali cogeneratori commerciali. 
 
ing. Adriano Tommasi 
 
2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 15 
 
Il data base è stato strutturato in più archivi, differenziati per tipologia di motore 
primo (motori alternativi a combustione interna, turbine a gas, turbine a vapore, 
cicli combinati, ecc.). Attualmente sono stati popolati solamente gli archivi 
relativi ai motori alternativi e alle turbine a gas ma è possibile aggiornare con 
facilità i dati presenti aggiungendo nuovi modelli e nuove tipologie di motori 
primi al data base. 
Si è quindi proceduto alla modellizzazione, ed alla relativa codifica, del 
funzionamento del generico motore primo. Il codice di calcolo riceve in input i 
valori delle potenze elettrica e termica richieste dalle utenze per soddisfare i 
propri fabbisogni e, in funzione delle caratteristiche di targa relative al modello 
di cogeneratore prescelto, determina le quantità di energia prodotte in 
cogenerazione e il relativo consumo di combustibile. Nel codice è prevista anche 
la possibilità di far funzionare più cogeneratori in parallelo: in tal caso, 
l’algoritmo di calcolo controlla il funzionamento in cascata dei vari cogeneratori 
facendo entrare in funzione solo il numero di cogeneratori strettamente 
necessario per soddisfare i fabbisogni energetici richiesti dalle utenze. 
 
MOTORE PRIMO
dati di targa
Energia elettrica 
richiesta
Energia termica 
richiesta
Energia elettrica 
autoprodotta
Energia termica 
autoprodotta
Combustibile 
consumato
data base
motori primi
Input Output
 
Figura 3: Modellizzazione del motore primo cogenerativo. 
 
2.3 Caratterizzazione delle utenze servite dal cogeneratore 
Nella predisposizione dei dati necessari alla simulazione, una delle fasi più 
delicata ed importante è senz’altro la definizione dei consumi elettrici e termici 
ovvero delle caratteristiche quantitative e qualitative dell’utenza che il gruppo 
cogenerativo dovrà soddisfare. Data l’opportunità di simulare nel tempo il 
funzionamento dell’impianto, i fabbisogni di elettricità e calore devono essere 
definiti in termini disaggregati sia in funzione del tempo che della tipologia di 
vettore energetico, giungendo alla definizione degli spettri caratteristici di 
assorbimento energetico delle utenze. Si tratta di estrapolare, sulla base dei dati 
ing. Adriano Tommasi 
 
2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 16 
 
noti, delle previsioni sugli andamenti delle richieste energetiche delle utenze (sia 
termiche che elettriche), cioè di modellizzare il comportamento del sistema 
energetico che si vuole asservire al cogeneratore tramite curve di carico che 
siano il più possibile rappresentative dell’utenza in esame. Tali dati possono 
descrivere le richieste delle utenze a livello mensile (kWh richiesti per ogni mese 
dell’anno) o, più dettagliatamente, a livello settimanale (settimane tipo) o 
giornaliero (giornate tipo). Nella codifica del programma di simulazione, si è 
optato per la definizione di una intera settimana tipo (Figura 4) per poter tenere 
conto dei diversi spettri di carico che usualmente caratterizzano i giorni festivi 
dei fine settimana rispetto a quelli feriali. Le settimane tipo, inoltre, sono state 
distinte in tre tipi: invernale, estiva e del mese di agosto al fine di tenere nel 
debito conto anche possibili stagionalità nelle curve di carico delle utenze e le 
peculiarità del mese di agosto, sovente caratterizzato da diminuzioni del 
personale presente e da fermi macchina per le operazioni di manutenzione 
ordinaria. 
 
 
Figura 4: Schermata di gestione delle settimane tipo delle utenze. 
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2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 17 
 
 
2.4 Sistemi di tariffazione dell’energia 
Una particolare attenzione è stata rivolta allo studio della tariffazione dell’energia 
nel nostro paese dal momento che tale aspetto condiziona pesantemente la 
redditività finale dell’investimento cogenerativo. In particolare sono stati 
analizzati in profondità i sistemi di tariffazione dell’energia elettrica e del gas 
naturale sia perché particolarmente complessi ed articolati sia perché 
costituiscono le principali fonti di energia (e dunque di costo) utilizzate in ambito 
cogenerativo  
Si è quindi proceduto ad un’approfondita analisi dei sistemi di tariffazione 
energetica, attuali e futuri, ponendo particolare attenzione alla contrattualistica 
attualmente in vigore. Sono state analizzate le varie tipologie contrattuali 
disponibili, le varianti tariffarie previste e la composizione delle varie voci di 
costo che compongono i prezzi finali delle forniture (Figura 5). Particolare 
attenzione è stata dedicata alle condizioni contrattuali praticate per la 
cogenerazione. 
 
elettrico
Fissa
Potenza
Energia
Imposte
Base
Comp_A_UC
Comp_GR
Totale
Base
Totale
Base
Comp_A_UC
Comp_GR
Totale
Accise
IVA
L/anno
L/kWh
L/anno
L/kWh
L/anno
L/kWh
Quota fissa
[L/anno]
Corrispettivo di 
potenza impegnata
[L/kW.anno]
Prezzo dell'energia
[L/kWh]
A
UC
GR
Accise
[L/kWh]
IVA
Tariffa Base
Oneri di 
Sistema
Imposte
Tariffa
 
Figura 5: Tariffe elettriche. Formazione delle varie voci di costo. 
 
Sulla base di tali informazioni, sono stati formulati degli algoritmi che 
consentono di calcolare il costo energetico delle forniture a seconda dei 
parametri contrattuali prescelti e dei prelievi effettuati ed anche, sulla base di 
ing. Adriano Tommasi 
 
2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 18 
 
opportune ipotesi, ottimizzarne la scelta al fine di minimizzare il costo finale per 
l’utente. 
Gli algoritmi sono stati poi opportunamente codificati all’interno del programma 
di simulazione dove apposite maschere di inserimento consentono di visualizzare 
e impostare in maniera appropriata tutti i principali parametri contrattuali 
(Figura 6). 
 
 
Figura 6: Maschera di inserimento dei parametri del contratto di fornitura elettrica. 
2.5 Indici termodinamici 
Per valutare le prestazioni energetiche di un impianto cogenerativo vengono 
definiti molteplici indici caratteristici che consentono di confrontare su basi 
oggettive le caratteristiche di funzionamento di due o più modelli di cogeneratori 
valutandone la maggiore o minore rispondenza all’applicazione considerata. 
All’interno del codice sono state inserite le procedure di calcolo relative ai 
principali indici utilizzati in letteratura le cui definizioni sono riportate nella 
Tabella 1. 
Al termine dell’esecuzione della simulazione è quindi possibile visualizzare, in 
un’apposita finestra (Figura 7) i valori assunti da tutti gli indici considerati e ciò 
consente di operare degli immediati confronti sulle prestazioni energetiche 
conseguite dai vari modelli di cogeneratore testati. 
ing. Adriano Tommasi 
 
2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 19 
 
Tabella 1: Indici termodinamici caratteristici. Definizioni. 
η
I
 
rendimento di primo principio o fattore di utilizzazione 
dell’energia introdotta: tale rendimento pesa in modo 
uguale tutte le forme energetiche (termiche, meccaniche, 
elettriche, ecc.) 
η
I
Et
CA
PP
PP
=
+
+
 
η
II
 
rendimento di secondo principio: tiene conto del diverso 
valore termodinamico delle varie forme di energia 
η
II
Et
t
CA
PP
T
T
PP
=
+−






+
1
0
 
Z indice elettrico caratteristico: 
Z
P
P
E
t
=
 
µ  
rapporto di cogenerazione globale: 
µ ==
P
PZ
t
E
1
 
r
HA
 rapporto di ricombustione: 
r
PP
P
HA
CA
C
=
+
 
R indice di recupero o fattore di utilizzazione dell’energia 
termica non convertita in meccanica: 
R
P
PPP
t
CAE
=
+−
 
c
s
 consumo termico specifico del sistema cogenerativo: 
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2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 20 
 
[]
c
s
I
=
3600
η
     
kJ
kWh
 
I
R
 indice di risparmio del combustibile nel sistema 
cogenerativo rispetto al sistema di riferimento: esprime il 
rapporto tra i consumi di energia primaria, relativi ai due 
sistemi considerati, necessari a garantire lo stesso output 
energetico 
I
PP
PP
R
CA
CP CH
=−
+
+
1
 
η
e
 
rendimento della produzione elettrica in cogenerazione: 
η
e
E
C
P
P
=
 
η
t
 
indice di produzione termica o indice termico: 
η
t
t
C
P
P
=
 
η
P
 
rendimento della produzione elettrica nel sistema di 
riferimento: 
η
P
EP
CP
P
P
=
 
η
H
 
rendimento della produzione di calore nel sistema di 
riferimento: 
η
H
EP
CP
P
P
=
 
 
dove i simboli usati hanno il seguente significato: 
P
E
 potenza meccanica prodotta o potenza elettrica ai morsetti in uscita 
P
C
 potenza termica introdotta nell’impianto tramite il combustibile; si 
assume convenzionalmente pari al potere calorifico inferiore H
i
 per la 
portata del combustibile stesso: 
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2. Formulazione di un codice di simulazione di un impianto di cogenerazione pagina 21 
 
PHG
Ci
=⋅
 
P
A
 potenza termica aggiuntiva nell’impianto (postcombustioni, ecc.) 
P
t
 potenza termica resa alle utenze 
P
D
 potenza termica dispersa dal sistema: 
PPPPP
DCAEt
=+−−  
T
0
 temperatura assoluta di riferimento dell’ambiente esterno 
T
t
 temperatura assoluta di utilizzo del calore da parte delle utenze 
 per il sistema di riferimento 
P
CP
 potenza termica introdotta nell’impianto per la generazione di 
potenza elettrica 
P
EP
 potenza meccanica/elettrica prodotta 
P
DP
 potenza termica dispersa 
P
CH
 potenza termica introdotta nell’impianto per la generazione di calore 
P
tH
 potenza termica resa alle utenze 
P
DH
 potenza termica dispersa 
 
 
Figura 7: Finestra di calcolo degli indici termodinamici.