pompe di calore industriale
la convenienza economica della pompa di calore
il tempo di ritorno semplice
Per conoscere, in grande linee, la convenienza della pompa di calore della SPH Sustainable Process Heat GmbH, è stato calcolato il tempo di ritorno semplice, utilizzando 140 diverse combinazioni per i costi dell’energia termica ed elettrica. L’impianto considerato ha le seguenti caratteristiche:
- resa termica media: 600 kW
- COP media: 4,0
- numero di ore di funzionamento 7.000 ore/anno
- investimento: 412.500 €
- manutenzione: 8.250 €/anno
Il risultato è riportato nella tabella a sinistra. Con questa matrice si può valutare in modo molto semplice, se la pompa di calore può essere economicamente interessante o no.
N.B. Questi dati sono validi per una macchina con un solo compressore. Macchine con due o più compressori sono più interessante dal punto di vista economico.
N.B. una riflessione superficiale potrebbe portare alla conclusione che la convenienza economica di una pompa di calore dipenda solo dal rapporto fra il costo dell’energia termica ed il costo dell’energia elettrica. Ma un analisi più completa deve includere anche il costo dell’energia in generale, che ha un impatto non trascurabile. La tabella qui sopra evidenzia che con un costo per l’energia elettrica di € 0,175 per kWh e quello per l’energia termica di € 0,06 per kWh, il tempo di ritorno semplice dell’impianto sarebbe 4,67 anni. Se il costo per entrambe le fonti di energia raddoppiasse, il rapporto fra le due rimarrebbe invariato ma il tempo di ritorno sarebbe praticamente dimezzato, cioè 2,23 anni.
analisi economica di un caso tipico
Per capire meglio la convenienza economica di un impianto tipico con una pompa di calore della SPH Sustainable Process Heat GmbH (il Base Case), si presenta nel grafico a sinistra il valore attualizzato di un tale impianto insieme con il flusso di cassa annuale. I costi dell’energia stanno subendo delle forti variazioni e non è chiaro quali saranno i prezzi medi per i prossimi anni. Per il calcolo presentato qui, è stato assunto un prezzo per l’energia elettrica pari a € 0,25 per kWh e per l’energia termica di € 0,09 per Kwh.
Dal grafico risulta che già nel terzo anno, il progetto comincia a generare dei benefici. Nell’arco di cinque anni il TIR (Tasso Interno di Rendimento) è pari al 32 %.
Da tenere presente che una stima ragionevole della vita tecnica della pompa di calore è di almeno 10 anni.
analisi di sensitività
La convenienza economica di una pompa di calore dipende da tanti parametri. Per rendere l’impatto di certi parametri più chiaro si presenta un’analisi di sensitività nel grafico a destra. Il grafico riporta la variazione nel tempo di ritorno semplice nel caso in cui uno di questi sette parametri varia fra +/- 40 % sul valore della Base Case.
Dal grafico emerge che i tre parametri che hanno un impatto maggiore sul tempo di ritorno sono:
- il COP,
- il costo dell’energia termica,
- il costo dell’energia elettrica,
gli atri parametri incidono molto meno sulle prestazioni economiche della pompa di calore.
total cost of ownership
Il Total Cost of Ownership (TCO) è il costo di acquisto di un macchinario più il costo per gestirlo durante la sua vita utile. L’idea è quella di prendere in considerazione il costo totale che un’azienda deve sostenere per gestire un bene e non solo il costo iniziale di acquisizione. Il calcolo del TCO è importante quando si confrontano le opzioni di investimento. Nella tabella a lato si presenta il TCO calcolato su un periodo di cinque anni per l’esempio della Base Case. Dalla tabella risulta che anche su un periodo relativamente breve, l’investimento iniziale incide soltanto per il 18 % sul totale dei costi da sostenere durante vita utile del bene. Le spese per l’energia elettrica rappresentano il costo maggiore (l’ 80 % del TCO).
Questo risultato indica che il numero di ore di funzionamento incide solo in modo moderato sull’economia di un tale progetto e che progetti in cui la pompa di calore non funziona tutto il tempo a piena capacità possono essere economicamente interessanti. Questo è in linea con l’analisi di sensitività presentata qui sopra. Il fatto che il costo per l’energia elettrica sia il costo principale, vuol dire che nella fase di progettazione si deve cercare di ridurre al massimo il consumo elettrico. Il modo migliore per fare questo è di assicurare che il COP dell’impianto sia il più alto possibile, minimizzando la differenza di temperatura fra l’evaporatore ed il condensatore (vedi qui).
Incentivi
I calcoli di convenienza presentati qui sopra non includono i vantaggi derivati dagli incentivi ottenibili. Per esempio, in Italia, una pompa di calore industriale è, in principio, incentivabile tramite il sistema dei Titoli di Efficienza Energetica (TEE). Nel caso del sistema preso come esempio, il risparmio di energia primaria sarebbe intorno di 160 tep/anno il ché porterebbe all’ottenimento di di 160 TEE per un valore di circa € 40.000 ogni anno, per la durata di sette anni.
(N.B. le condizione di acceso e gli importi degli incentivi possono cambiare. Si raccomanda di verificare, caso per caso, presso il GSE se il progetto di investimento può accedere al meccanismo dei TEE e a quali condizioni.)
ets
Un’applicazione tipica di una pompa di calore della SPH Sustainable Process Heat (il Base Case), in Italia, porterebbe ad una riduzione annua delle emissioni di CO2 pari a 567 [t], rispetto ad un generatore di calore a metano. Una riduzione pari al 70 %.
Nel caso in cui l’operatore della pompa di calore rientrasse nell’EU Emissions Trading System (ETS), con un prezzo del carbonio pari a 50,00 [€/t], la riduzione delle emissioni di carbonio farebbe risparmiare € 28.350, – ogni anno, sui costi operativi; cioè più del 10 % dell’investimento.
Nella situazione ottimale, quando la pompa di calore viene alimentata esclusivamente con elettricità rinnovabile, l’emissione di CO2 evitata sarebbe 816 [t] con un vantaggio economico annuale pari a circa € 40.000,00 .
