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Cogenerazione

Cos' e quando conviene

Combined heating and power: le configurazioni, i vantaggi energetici ed economici

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I vantaggi energetici
Quando conviene: i vantaggi economici
Scambio sul posto e Ritiro dedicato dell'energia elettrica
Il calore
I Certificati Bianchi per la cogenerazione ad alto rendimento
Quale combustibile utilizzare?

La cogenerazione è sistema efficiente per produrre in maniera combinata elettricità e calore da un unico impianto.

La cogenerazione viene spesso identificata dalla sigla inglese CHP, acronimo di combined heating and power. 

Di norma, l’energia elettrica e l’energia termica che utilizziamo quotidianamente sono prodotte in maniera separata: l’elettricità proviene in buona parte dalle grandi centrali termoelettriche, mentre le caldaie convenzionali sono deputate alla produzione di calore.

Il valore aggiunto di un sistema cogenerativo consiste nella possibilità produrre elettricità e allo stesso tempo recuperare quel calore che di solito rimane inutilizzato e viene disperso in atmosfera.

La configurazione più comune di un cogeneratore prevede l’integrazione tra un motore, collegato a un generatore elettrico, e un sistema di recupero del calore.

In altri termini, un cogeneratore può essere visto come un gruppo elettrogeno che, invece di produrre soltanto energia elettrica, recupera anche il calore generato, innalzando così il rendimento complessivo.

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I vantaggi energetici

In termini di efficienza, un impianto di cogenerazione presenta rendimenti medi complessivi intorno all'80-90%. Rispetto alla produzione separata di calore ed elettricità, l’aumento di efficienza è di circa il 30-40%.

Lo schema riprodotto qui sotto (fonte GSE) rappresenta un esempio realistico dei possibili vantaggi energetici della cogenerazione. Partendo da 100 unità di energia primaria, cioè di combustibile, un impianto cogenerativo può ricavarne 35 di elettricità (in giallo) e 50 di calore utile (in arancione), mentre le perdite (in rosso) sono di 15 unità.

Per ottenere gli stessi risultati con la produzione separata, occorrerebbero 140 unità di combustibile.

 


Cogenerazione: risparmio di energia primaria rispetto alla produzione separata (Fonte Gestore dei Servizi Energetici - GSE)

La cogenerazione, quindi, assicura in questo caso un risparmio di combustibile pari al 28% rispetto alla produzione separata di energia termica ed elettrica.

Si può vedere come le perdite, in caso di produzione separata, siano imputabili soprattutto agli impianti tradizionali di produzione di energia elettrica, in cui mediamente quasi la metà dell’energia contenuta nel combustibile in entrata se ne va dal camino (quando viene prodotta) e dai fili di rame (quando viene trasportata) sotto forma di calore.

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Quando conviene: i vantaggi economici

Valutare la convenienza economica e la fattibilità tecnica di un impianto di cogenerazione significa dover considerare una serie di variabili, spesso complesse. Per questo motivo è indispensabile affidarsi a ditte e professionisti specializzati, in grado di orientarsi (e orientarci) nella selva di questioni tecniche, normative e tariffarie.

In sintesi possiamo dire che, rispetto a tutti gli altri tipi di impianti (caldaie, sistemi fotovoltaici, solare termico, ecc.), i cogeneratori presentano una sostanziale peculiarità: elettricità e calore vengono prodotti contemporaneamente e devono quindi trovare un adeguato utilizzo.

Se l’elettricità prodotta risulta facilmente canalizzabile nella rete elettrica, con importanti risultati in termini di risparmio e di remunerazione economica, altrettanto non si può dire per il calore.

Il calore, ancor più dell'energia elettrica, viene prevalentemente utilizzato nell'ottica dell'autoconsumo, poichè risulta difficile da distribuire ad altre utenze a causa dell'assenza o comunque dell'elevato costo delle reti di distribuzione (teleriscaldamento).

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Scambio sul posto e Ritiro dedicato dell'energia elettrica

Un'interfaccia tra il cogeneratore e la rete elettrica è una scelta quasi obbligata: infatti la connessione alla rete consente di vendere o scambiare elettricità, eliminando così gli sprechi di energia e abbreviando il tempo di ritorno dell'investimento.

Tutti gli impianti di cogenerazione "ad alto rendimento", di potenza elettrica fino a 200 kW, possono usufruire del servizio di Scambio sul posto (vedi "Lo Scambio sul posto" nel menu di destra e "Cogenerazione ad alto rendimento" nel menu di sinistra).

Gli impianti di potenza superiore a 200 kW possono comunque vendere elettricità alla rete, alle condizioni vantaggiose previste dal regime di Ritiro dedicato (Vedi "Il Ritiro dedicato" nel menu di destra).

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 Il calore

L'energia termica (sotto forma di vapore, aria o acqua calda) è un "sottoprodotto" pregiato del lavoro dei motori cogenerativi; soltanto un suo proficuo utilizzo giustifica l'acquisto e l'installazione di un cogeneratore.

A seconda dell'utenza a cui si applica, l'energia termica prodotta dai cogeneratori può diventare acqua calda sanitaria e per il riscaldamento, in sostituzione delle tradizionali caldaie, oppure calore di processo per utenze industriali.

Il calore può essere in alcuni casi opportunamente accumulato, per un utilizzo posticipato rispetto alla produzione. L'accumulo del calore è realizzabile grazie a serbatoi di acqua calda termicamente isolati, ai quali è possibile collegare non soltanto il cogeneratore, ma anche altri eventuali generatori di calore come pannelli solari, pompe di calore e caldaie.

Poiché la produzione di calore costituisce il vero valore aggiunto della cogenerazione, il suo mancato utilizzo costituirebbe una vera follia sia dal punto di vista energetico che economico. Bisogna considerare che, in media, un cogeneratore produce 1/3 di energia elettrica e 2/3 di calore. Questo significa che un cogeneratore con rendimento complessivo (termico + elettrico) del 90%, avrà mediamente un rendimento elettrico del 30% e un rendimento termico del 60%. Risulta quindi evidente l’importanza di un corretto dimensionamento dell’impianto, al fine di sfruttare tutta l'energia prodotta.

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I Certificati Bianchi per la cogenerazione ad alto rendimento

Gli impianti di cogenerazione possono beneficiare dei Titoli di Efficienza Energetica, meglio conosciuti come Certificati Bianchi. Si tratta, in poche parole, di un meccanismo economico che incentiva diverse tipologie di interventi di efficienza energetica, tra cui rientra anche la cogenerazione.

Con l’entrata in vigore del Dm 5 settembre 2011, alla cogenerazione ad alto rendimento possono essere attribuiti i cosiddetti Certificati Bianchi CAR, assolutamente analoghi ai Certificati Bianchi, ma che hanno qualche caratteristica diversa, e cioè:

• sono attribuibili anche ai semplici produttori,

• sono gestiti dal GSE,

• hanno diritto al ritiro da parte del GSE.

Per tutti i dettagli, consulta le voci "Certificati Bianchi classici" e "Certificati Bianchi CAR" nel menu di destra.

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Quale combustibile utilizzare?

La convenienza di un impianto di cogenerazione dipende anche dal combustibile utilizzato.

Nella stragrande maggioranza dei casi, i cogeneratori sono alimentati a gas naturale. Va sempre sottolineato che non si tratta di fonte rinnovabile, ma di un combustibile fossile. Ha però interessanti caratteristiche energetiche e ambientali, che lo rendono certamente preferibile al gasolio. Presenta comunque problemi legati alla variabilità dei prezzi. L'utilizzo di gas naturale risulta svantaggioso soprattutto per i piccoli utilizzatori, che non hanno il potere di stipulare contratti di fornitura a prezzi scontati.

In questo contesto, diventano sempre più interessanti combustibili alternativi come il biogas, l'olio vegetale e, per i motori a combustione esterna e per i turbogeneratori ORC, fonti pulite come l’energia solare e le biomasse da legno. Tecnologie particolarmente avanzate come le celle a combustibile possono utilizzare anche l'idrogeno.

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