Cogenerazione
Nella produzione di energia elettrica mediante cogenerazione, soltanto il 10% dell’energia primaria viene sprecata, mediamente il 37% viene convertita in energia elettrica ed il 53% recuperata e trasformata in energia termica come acqua calda, acqua surriscaldata o vapore. Per questo la cogenerazione è una tecnologia in via di concreto sviluppo nel mercato edilizio orientato alla valorizzazione energetica.
I sistemi di cogenerazione consentono di autoprodurre energia elettrica utilizzando fonti di energia primaria fornita a motori endotermici o a turbine e, contemporaneamente, di disporre di energia termica recuperata dal processo di trasformazione. Nella produzione convenzionale di energia elettrica, in base al tipo di impianto, soltanto il 35-55% dell’energia primaria fornita al sistema viene trasformata in energia elettrica, mentre il resto viene dissipato nell’ambiente con gravi conseguenze di carattere economico ed ambientale. Invece, nella produzione di energia elettrica mediante cogenerazione, soltanto il 10% dell’energia primaria viene sprecata, mediamente il 37% viene convertita in energia elettrica ed il 53% recuperata e trasformata in energia termica come acqua calda, acqua surriscaldata o vapore. La micro-cogenerazione viene definita dal d.lgs. 20/07 come la cogenerazione da macchine e impianti di potenza elettrica inferiore ai 50 kW. Nei limiti di questa taglia rientrano alcuni dei sistemi di generazione elettrica tradizionali, opportunamente riconfigurati per funzionare come cogeneratori:
• motori a combustione interna alternativi a ciclo otto;
• motori alternativi a combustione interna (ciclo Stirling);
• microturbine a gas;
• celle a combustibile.
Alto rendimento
La cogenerazione ad alto rendimento, come definita dalla direttiva europea 2004/8/EC, impone dei valori di efficienza che non sono raggiungibili dagli impianti di solo produzione elettrica o termica, efficienze maggiori anche del 50% ai valori delle migliori tecnologie di sola produzione elettrica oggi disponibili, cosicché la cogenerazione consente di ridurre i consumi fino al 30% rispetto alla migliori centrali elettriche. È chiaro che una tecnologia con queste caratteristiche per poter esprimere al meglio le potenzialità deve poter essere utilizzata sia nella produzione elettrica che nella produzione termica. Qui nascono le prime difficoltà, difatti se l’energia elettrica può essere trasportata facilmente tramite elettrodotti per centinaia di chilometri, l’energia termica non può essere trasportata se non al massimo per una qualche decina di chilometri. Da qui la necessità di costruire gli impianti di cogenerazione nelle vicinanze dei punti di utilizzo per soddisfare le specifiche richieste energetiche, per cui generalmente le taglie degli impianti di cogenerazione sono ridotte, si parla al massimo di una qualche decina di MW, contro le centinaia di MW degli impianti di sola produzione elettrica.
Vantaggi
La continua evoluzione delle tecnologie e dei sistemi di controllo, unita ai costi ed alle condizioni di fornitura dell’energia primaria, rese particolarmente favorevoli dalle disposizioni delle leggi in materia di risparmio energetico, conferma i vantaggi economici derivanti dalla adozione dei sistemi di cogenerazione. Ulteriori vantaggi in termini economici derivano dalla possibilità di trasferire in rete, ricavandone un corrispettivo, l’energia elettrica autoprodotta in esubero. Attraverso la cogenerazione è possibile, quindi, utilizzare l’energia primaria in modo più efficiente, da qui l’esigenza di diffondere questa tecnologia che potrebbe diventare un elemento portante della generazione distribuita dell’energia elettrica (un approccio opposto a quello attuale che si basa in prevalenza sulla generazione centralizzata, ossia garantita dall’impiego di centrali elettriche di grande potenza).
refrigerata. Questo schema impiantistico in grado di produrre tre vettori energetici prende il nome di trigenerazione. Nello schema di trigenerazione l’eccesso di energia elettrica può essere utilizzato per alimentare una pompa di calore integrativa (in questo modo si sopperisce ad una richiesta di caldo). La produzione di calore, oltre che dal cogeneratore, è garantita da una caldaia a condensazione utilizzata per i picchi e come back-up dell’impianto. Con la stes- Negli usi civili la cogenerazione trova il suo impiego prevalente nel settore terziario dove la richiesta di energia elettrica e di calore è spesso contemporanea. la necessità di sfruttare al massimo il cogeneratore implica una attenta analisi tecnico economica che aiuti a scegliere la taglia più idonea: in genere non si fornisce tutta l’energia termica o tutta l’energia elettrica con il cogeneratore, ma si garantisce la base del consumo, integrando i picchi con le tecnologie più tradizionali. I vantaggi economici maggiori si ottengono se il calore generato dal sistema viene sfruttato. In ambito civile nel periodo invernale il calore prodotto è utile per la climatizzazione degli ambienti oltre che per la produzione di acqua calda sanitaria. Il calore prodotto in estate, altrimenti non utilizzato, può essere utilizzato come vettore energetico per alimentare macchine frigorifere con ciclo ad assorbimento, in questo modo lo stesso impianto è utilizzabile per produrre energia elettrica, acqua calda ed acqua sa logica in estate la macchina frigorifera ad assorbimento è accoppiata ad una macchina frigorifera a compressione. I punti di forza di questa tecnologia sono: miglior sfruttamento dell’energia contenuta nel combustibile, ovvero a parità di energia utile prodotta, si consuma meno combustibile. riduzione dei costi di gestione degli impianti di produzione dell’energia, limitando le perdite di impianto, e soprattutto, permette di avere costi di produzione altamente competitivi, a partire dalle fasce orarie tariffarie a maggior costo elettrico unitario; maggiore flessibilità operativa e riduzione del rischio black-out, con in più garanzie della qualità della fornitura che in taluni casi (processi critici e/o continui) può diventare indispensabile; con l’attuazione della direttiva UE 2004/8 la cogenerazione beneficerà di semplificazioni amministrative e di nuovi criteri in base ai quali saranno rilasciati i “certificati bianchi”, titoli di efficienza energetica che sono scambiati sul mercato e hanno un valore economico.
Barriere non tecnologiche
I sistemi cogenerativi possono essere utilizzati anche nel settore residenziale e non mancano esempi di questo tipo. Le barriere allo sviluppo della cogenerazione (e della trigenerazione) in Italia non sono barriere tecniche in quanto si parla di sistemi sostanzialmente semplici, collaudati e quindi affidabili. I maggiori ostacoli derivano essenzialmente da iter autorizzativi a volte complessi e da costi di riconoscimento del’energia elettrica immessa in rete insufficienti a garantire una redditività dell’impianto. Nel settore civile la cogenerazione può essere utilizzata per alimentare il singolo edificio (il mercato offre addirittura taglie di potenza a partire da 1kW elettrico) ma anche per alimentare piccole reti di teleriscaldamento al servizio di più edifici o di interi quartieri o città (è il caso della città di Brescia). La soluzione centralizzata consente di avere macchine di taglia più grande, assicurando oltretutto una migliore gestione dell’intero impianto (è prevista la figura del terzo responsabile).
Il mercato
Il mercato offre una vasta gamma di modelli con potenze estremamente variabili. L’innovazione delle macchine va ricercata in un miglioramento delle prestazioni, nella ricerca di modelli con potenze sempre più piccole ma soprattutto nella ricerca di soluzioni impiantistiche che siano in grado di sfruttare al massimo le potenzialità delle macchine.
Punti di debolezza
La cogenerazione risente della mancanza di un regime di sostegno adeguato che non favorisce neanche lo sviluppo della micro-cogenerazione. Oltretutto ha bisogno di iter autorizzativi troppo complessi.
I sistemi di cogenerazione consentono di autoprodurre energia elettrica utilizzando fonti di energia primaria fornita a motori endotermici o a turbine e, contemporaneamente, di disporre di energia termica recuperata dal processo di trasformazione. Nella produzione convenzionale di energia elettrica, in base al tipo di impianto, soltanto il 35-55% dell’energia primaria fornita al sistema viene trasformata in energia elettrica, mentre il resto viene dissipato nell’ambiente con gravi conseguenze di carattere economico ed ambientale. Invece, nella produzione di energia elettrica mediante cogenerazione, soltanto il 10% dell’energia primaria viene sprecata, mediamente il 37% viene convertita in energia elettrica ed il 53% recuperata e trasformata in energia termica come acqua calda, acqua surriscaldata o vapore. La micro-cogenerazione viene definita dal d.lgs. 20/07 come la cogenerazione da macchine e impianti di potenza elettrica inferiore ai 50 kW. Nei limiti di questa taglia rientrano alcuni dei sistemi di generazione elettrica tradizionali, opportunamente riconfigurati per funzionare come cogeneratori:
• motori a combustione interna alternativi a ciclo otto;
• motori alternativi a combustione interna (ciclo Stirling);
• microturbine a gas;
• celle a combustibile.
Alto rendimento
La cogenerazione ad alto rendimento, come definita dalla direttiva europea 2004/8/EC, impone dei valori di efficienza che non sono raggiungibili dagli impianti di solo produzione elettrica o termica, efficienze maggiori anche del 50% ai valori delle migliori tecnologie di sola produzione elettrica oggi disponibili, cosicché la cogenerazione consente di ridurre i consumi fino al 30% rispetto alla migliori centrali elettriche. È chiaro che una tecnologia con queste caratteristiche per poter esprimere al meglio le potenzialità deve poter essere utilizzata sia nella produzione elettrica che nella produzione termica. Qui nascono le prime difficoltà, difatti se l’energia elettrica può essere trasportata facilmente tramite elettrodotti per centinaia di chilometri, l’energia termica non può essere trasportata se non al massimo per una qualche decina di chilometri. Da qui la necessità di costruire gli impianti di cogenerazione nelle vicinanze dei punti di utilizzo per soddisfare le specifiche richieste energetiche, per cui generalmente le taglie degli impianti di cogenerazione sono ridotte, si parla al massimo di una qualche decina di MW, contro le centinaia di MW degli impianti di sola produzione elettrica.
Vantaggi
La continua evoluzione delle tecnologie e dei sistemi di controllo, unita ai costi ed alle condizioni di fornitura dell’energia primaria, rese particolarmente favorevoli dalle disposizioni delle leggi in materia di risparmio energetico, conferma i vantaggi economici derivanti dalla adozione dei sistemi di cogenerazione. Ulteriori vantaggi in termini economici derivano dalla possibilità di trasferire in rete, ricavandone un corrispettivo, l’energia elettrica autoprodotta in esubero. Attraverso la cogenerazione è possibile, quindi, utilizzare l’energia primaria in modo più efficiente, da qui l’esigenza di diffondere questa tecnologia che potrebbe diventare un elemento portante della generazione distribuita dell’energia elettrica (un approccio opposto a quello attuale che si basa in prevalenza sulla generazione centralizzata, ossia garantita dall’impiego di centrali elettriche di grande potenza).
refrigerata. Questo schema impiantistico in grado di produrre tre vettori energetici prende il nome di trigenerazione. Nello schema di trigenerazione l’eccesso di energia elettrica può essere utilizzato per alimentare una pompa di calore integrativa (in questo modo si sopperisce ad una richiesta di caldo). La produzione di calore, oltre che dal cogeneratore, è garantita da una caldaia a condensazione utilizzata per i picchi e come back-up dell’impianto. Con la stes- Negli usi civili la cogenerazione trova il suo impiego prevalente nel settore terziario dove la richiesta di energia elettrica e di calore è spesso contemporanea. la necessità di sfruttare al massimo il cogeneratore implica una attenta analisi tecnico economica che aiuti a scegliere la taglia più idonea: in genere non si fornisce tutta l’energia termica o tutta l’energia elettrica con il cogeneratore, ma si garantisce la base del consumo, integrando i picchi con le tecnologie più tradizionali. I vantaggi economici maggiori si ottengono se il calore generato dal sistema viene sfruttato. In ambito civile nel periodo invernale il calore prodotto è utile per la climatizzazione degli ambienti oltre che per la produzione di acqua calda sanitaria. Il calore prodotto in estate, altrimenti non utilizzato, può essere utilizzato come vettore energetico per alimentare macchine frigorifere con ciclo ad assorbimento, in questo modo lo stesso impianto è utilizzabile per produrre energia elettrica, acqua calda ed acqua sa logica in estate la macchina frigorifera ad assorbimento è accoppiata ad una macchina frigorifera a compressione. I punti di forza di questa tecnologia sono: miglior sfruttamento dell’energia contenuta nel combustibile, ovvero a parità di energia utile prodotta, si consuma meno combustibile. riduzione dei costi di gestione degli impianti di produzione dell’energia, limitando le perdite di impianto, e soprattutto, permette di avere costi di produzione altamente competitivi, a partire dalle fasce orarie tariffarie a maggior costo elettrico unitario; maggiore flessibilità operativa e riduzione del rischio black-out, con in più garanzie della qualità della fornitura che in taluni casi (processi critici e/o continui) può diventare indispensabile; con l’attuazione della direttiva UE 2004/8 la cogenerazione beneficerà di semplificazioni amministrative e di nuovi criteri in base ai quali saranno rilasciati i “certificati bianchi”, titoli di efficienza energetica che sono scambiati sul mercato e hanno un valore economico.
Barriere non tecnologiche
I sistemi cogenerativi possono essere utilizzati anche nel settore residenziale e non mancano esempi di questo tipo. Le barriere allo sviluppo della cogenerazione (e della trigenerazione) in Italia non sono barriere tecniche in quanto si parla di sistemi sostanzialmente semplici, collaudati e quindi affidabili. I maggiori ostacoli derivano essenzialmente da iter autorizzativi a volte complessi e da costi di riconoscimento del’energia elettrica immessa in rete insufficienti a garantire una redditività dell’impianto. Nel settore civile la cogenerazione può essere utilizzata per alimentare il singolo edificio (il mercato offre addirittura taglie di potenza a partire da 1kW elettrico) ma anche per alimentare piccole reti di teleriscaldamento al servizio di più edifici o di interi quartieri o città (è il caso della città di Brescia). La soluzione centralizzata consente di avere macchine di taglia più grande, assicurando oltretutto una migliore gestione dell’intero impianto (è prevista la figura del terzo responsabile).
Il mercato
Il mercato offre una vasta gamma di modelli con potenze estremamente variabili. L’innovazione delle macchine va ricercata in un miglioramento delle prestazioni, nella ricerca di modelli con potenze sempre più piccole ma soprattutto nella ricerca di soluzioni impiantistiche che siano in grado di sfruttare al massimo le potenzialità delle macchine.
Punti di debolezza
La cogenerazione risente della mancanza di un regime di sostegno adeguato che non favorisce neanche lo sviluppo della micro-cogenerazione. Oltretutto ha bisogno di iter autorizzativi troppo complessi.
LE riviste
