Software per l'ottimizzazione dei contratti energetici e le analisi di fattibilità degli impianti di cogenerazione

Introduzione 
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Fig.1 
La richiesta di energia elettrica è prevista in aumento con tassi 
medi del 2,8 % fino al 2000, quindi del 2,3 % nel quinquennio successivo 
e dell'1,9 % nel periodo 2005-2010; nel complesso la domanda sulla rete 
dovrebbe passare dagli attuali 261 miliardi di chilowattora (TWh) a 300 
TWh nel 2000 e a 370 TWh nel 2010. 
Il petrolio conferma la sua centralità: dai 95 Mtep del 1996 i 
consumi saliranno a oltre 96 nel 2000, per poi rimanere costanti sui 97 
Mtep fino al 2005 e quindi tendere nuovamente a salire. La quota del 
petrolio sulla domanda totale di energia dovrebbe quindi passare dal 55,7 
% di quest'anno al 52 % del 2000 e al 49 % del 2005-2010. 
Il consumo di combustibili solidi dovrebbe diminuire in tutti i 
settori con l'eccezione della produzione elettrica, in modo tale che, in 
valori assoluti, dovrebbe registrarsi una stasi nel prossimo quinquennio e 
poi un leggero incremento. Il contributo alla domanda complessiva è però 
55
71
86
0
20
40
60
80
100
[
m
3
/
a
n
n
o
 
*
 
1
0
9
]
1995 2000 2010
Anno
Consumo di gas in miliardi di m
3
/anno
Introduzione 
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previsto passare dall'attuale 8 % al 7 % del 2005-2010. 
L'Italia importa prodotti energetici per circa l'80 % dei propri 
consumi. In particolare le importazioni di petrolio (pari al 95 % della 
relativa domanda) provengono per circa il 70 % da paesi OPEC  e per 
quasi il 16 % dall'area dell'ex Unione Sovietica. 
Le importazioni di gas coprono circa il 65 % della domanda 
relativa, per i 4/5 provenienti da Algeria e Russia (in parti quasi uguali) e 
per il rimanente dai Paesi Bassi. Il carbone è interamente di provenienza 
estera.  
Nella tabella, , sono riportati i valori di energia in milioni di tep 
consumati in Italia nel 1995 e le previsioni fino al 2010 
Tab.1 
Domanda energetica primaria in Italia nel 1995 e prevista al 2010 
(milioni di tep) 
Anno 1995 (1) 2000 2010 
Combustibili solidi 13,7 13,7 14,7 
Gas naturale 44,9 58,2 70,0 
Energia elettrica primaria 17,1 17,0 15,9 
Petrolio 95,4 96,3 97,1 
Fonti rinnovabili 0,3 0,4 1,0 
Totale 171,4 185,6 198,7 
(1) Stime di consuntivo. Fonte: elaborazione UP di fonte varia 
 
Introduzione 
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Inoltre è interessante considerare il bilancio energetico nel 1995 
in Italia per fonte (3) e per destinazione (2), sempre in milioni di TEP[27], 
riportato nelle  figure che seguono. 
Fig. 2 - Destinazione 
Fig. 3 - Fonte 
8%
10%
56%
26%
COMBUSTIBILI SOLIDI
ELETTRICITA' PRIMARIA
PETROLIO
GAS NATURALE
2%
22%
23%
5%
1%
27%
21%
AGRICOLTURA E PESCA
INDUSTRIA
TRASPORTI
USI CIVILI
USI NON ENERGETICI
BUNKERAGGI INT.
CONSUMI PERDITE DEL SETTORE ENERGETICO
Introduzione 
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Visti questi dati è doveroso per il nostro paese ridurre il più 
possibile le dispersioni di energia, cercando di migliorare ove è possibile il 
coefficiente di utilizzazione dell’energia primaria immessa nei sistemi 
energetici per la produzione di energia elettrica, meccanica, termica e 
frigorifera. Per poter far fronte a tale aumento della domanda di energia 
primaria, è stato sviluppato in questi ultimi anni notevolmente il settore 
della cogenerazione da un punto di vista  sia tecnologico che legislativo. 
2 Impostazione dell’analisi tecnico economica 
 6 
 
1 La Cogenerazione 
1.1 Gli impianti di cogenerazione 
Nella produzione di energia elettrica per via termoelettrica, una parte 
rilevante del calore fornito al sistema deve essere ceduta (e quindi dispersa) in 
ambiente. 
I rendimenti di trasformazione non sono particolarmente elevati 
anche in impianti di grande taglia e di moderna tecnologia come le central 
ENEL. La rinuncia, inoltre, dell'opzione nucleare ed i grossi ostacoli e 
difficoltà per la realizzazione delle grandi centrali elettriche, congiunti con la 
forte dipendenza energetica del Paese, hanno portato all' inizio degli anni 
Novanta ad una nuova strategia espressa nel nuovo Piano Energetico 
Nazionale,   che   punta   sostanzialmente   alla   liberalizzazione 
dell'autoproduzione, sulle fonti di energia rinnovabili e sull'uso razionale ed 
efficiente dell'energia. 
Le scelte fatte negli ultimi anni, hanno portato ad un grosso deficit 
nazionale sia in termini di energia sia di potenza elettrica. 
Si è quindi ritenuto opportuno allentare i vincoli del monopolio 
dell'Ente di Stato per la produzione dell'energia elettrica.  
Già la legge n
° 
308/82 aveva provveduto a liberalizzare 
l'autoproduzione di energia elettrica da fonti rinnovabili con potenza fino a 3 
MW   e ad incentivare la realizzazione di nuove centrali di questo tipo, 
concedendo contributi in conto capitale pari al 30% della spesa sostenuta. 
2 Impostazione dell’analisi tecnico economica 
 7 
 
Alle fonti rinnovabili, entro certi limiti, viene assimilata anche la 
produzione combinata di energia elettrica e termica, correntemente detta 
COGENERAZIONE, a partire da una unica fonte di energia primaria; una 
delle metodologie, infatti, che si può seguire per migliorare le condizioni di 
utilizzo della "fonte primaria" costituita dal combustibile è quello di 
impiegare, qualora ne esistano i presupposti ovvero nei casi in cui le utenze 
richiedano contemporaneamente energia termica ed elettrica, il calore fornito 
dal processo termodinamico realizzato per  la produzione di quest'ultima. Tra 
gli usi più ricorrenti ricordiamo il riscaldamento per climatizzazione, la 
produzione di acqua calda sanitaria, ed ovviamente l'uso diretto nei processi 
industriali. 
Con tali sistemi si possono realizzare, in linea di principio 
coefficienti di utilizzo del combustibile del 75-80% a fronte di valori del 35-
40% dei migliori sistemi di produzione di sola energia elettrica. Le condizioni 
specifiche dell'utenza, e l'uso che si fa del calore residuo, possono attenuare il 
consistente divario sopraindicato:  permane, tuttavia,  in generale, un 
significativo vantaggio a favore dei sistemi cogenerativi. A tale vantaggio 
energetico corrisponde, sempre in linea generale, un vantaggio economico in 
termini di spesa di gestione per acquisto di combustibile e di energia elettrica, 
il quale però è fortemente dipendente dalla struttura delle tariffe del 
combustibile (in particolare del metano) e dell'energia elettrica. 
A fronte di questo risparmio va generalmente tenuto conto un 
maggiore costo  del  sistema  cogenerativo  rispetto  alla  soluzione 
2 Impostazione dell’analisi tecnico economica 
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tradizionale corrispondente che, ovviamente, deve essere individuata caso per 
caso. 
Il calore recuperato assume maggiore importanza considerando quei 
casi in cui gran parte dell'energia termica prodotta con processi di 
combustione ad elevate temperature viene poi di fatto utilizzata a temperature 
relativamente basse, determinando quindi una degradazione qualitativa   
dell'energia  stessa esprirnibile  in  termini exergetici. Infatti, anche se i 
suddetti processi avvengono in componenti aventi una buona efficienza dal 
punto di vista energetico (le prestazioni in termini di rendimento termico 
convenzionale dei generatori di calore variano da 0.70 a 0.90 circa a seconda 
del combustibile utilizzato -) appare evidente la possibilità di colmare il salto 
di temperatura esistente tra il livello di produzione e di impiego del calore 
mediante l'utilizzo di macchine atte alla produzione di energia meccanica e/o 
elettrica. 
Negli ultimissimi anni si è verificato un sostanziale cambiamento e 
rinnovo del quadro di riferimento legislativo (Leggi 9 e 10 del Gennaio 1991)  
e tariffario tendenti ad incentivare lo sviluppo e la realizzazione dei sistemi 
Cogenerativi 
2 Impostazione dell’analisi tecnico economica 
 9 
 
1.2 La fattibilità 
A meno di situazioni particolarmente sfavorevoli, l'autoproduzione 
di elettricità con utilizzo di calore prodotto consente sempre di realizzare 
apprezzabili vantaggi. 
Tuttavia, l'entità e la valenza economica di tali vantaggi sono 
funzione di un insieme complesso e disperso di fattori contingnti, di 
condizionamenti esterni imposti da un mutevole panorama legislativo e 
tariffario, di uno scenario tecnologico in costante evoluzione. La varietà delle 
circostanze applicative fa sì che la valutazione della fattibilità tecnico-
economica di una iniziativa di cogenerazone sia piuttosto complessa. 
La problematica dello studio di fattibilità può essere affrontata sotto 
due ottiche diverse: 
• quella dell'esecutore dello studio, per il quale é importante chiarire le 
specifiche e la metodologia di analisi; 
• quella dell'utilizzatore dello studio (il committente dell'impianto), per il 
quale é importante poter verificare l'attendibilità dell'analisi. 
Lo studio di fattibilità rappresenta la prima fase dell'iter realizzativo 
di un impianto di cogenerazione. La sequenza delle azioni da intraprendere é 
applicabile alla maggior parte degli impianti industriali.  
Per quanto lo studio di fattibilità richieda una frazionegeneralmente 
piccola dello sforzo intellettuale e finanziario necessario per realizzare 
l'opera, esso riveste una importanza fondamentale per la buona riuscita 
2 Impostazione dell’analisi tecnico economica 
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dell'opera. 
Il  sotfware sviluppato non fa altro che venire in aiuto a coloro che 
realizzano tale studio, calcolando sia il costo energetico del sistema 
tradizionale che quello del sistema proposto, ottimizzando i contratti di 
fornitura di energia elettrica e termica,  facendo un conftronto energetico ed 
economico tra i due sistemi in esame. 
 Inoltre consente il calcolo degli indici energetici ed economici di 
interesse quali: IEN, coefficiente di utilizzazione del combustibile (CUC) e 
risparmio energia primaria (REP) per la valutazione energetica,  valore attuale 
netto (VAN), tasso di rendimento implicito (TIR) e “Pay-back” per quella 
economica. 
Con tale software si è cercato di minimizzare i tempi dedicati nello 
studio di fattibilità all’analisi energetica ed economica  e di ridurre la 
possibilità di errori nell’elaborazione dei dati di progetto.  
Nella tabella che segue sono riportate  le scelte necessarie da 
considerare, per la realizzazione dell’impianto, durante l’esecuzione dello 
studio di fattibilità, da ciò si deduce l’importanza dello studio per la corretta 
determinazione dei parametri di progetto; Il programma gestisce gran parte di 
queste variabili.