Che cos’è la cogenerazione?
La cogenerazione, spesso indicata con l’acronimo CHP (Combined Heat and Power), consiste nella generazione simultanea di due diverse forme di energia, elettrica e termica, partendo da una singola fonte di energia primaria.
I sistemi di cogenerazione normalmente hanno due componenti: un motore che produce energia elettrica e un sistema per il recupero del calore generato dal motore. Infatti, il principio della cogenerazione è proprio quello di assorbire il calore generato nella fase di produzione di energia elettrica, piuttosto che disperderlo nell’ambiente. Questo calore viene utilizzato per produrre energia termica da destinare, in base alla dimensione della centrale, al teleriscaldamento di quartieri o di singoli edifici, a processi produttivi o altro ancora.
È questo recupero del calore che permette un significativo risparmio sui combustibili fossili e quindi un notevole risparmio economico.
Qual è l’efficienza di un impianto “convenzionale”?
Con una certa semplificazione possiamo stimare che un impianto“convenzionale” per la produzione di energia elettrica abbia un’efficienza media normalmente di circa il 40%. Si intende per efficienza il rapporto tra l’energia utile prodotta e l’energia primaria impiegata per produrla. Efficienze maggiori, prossime al 50%, sono raggiungibili solo in impianti a ciclo combinato (presenza di turbina a gas e turbina a vapore).
Questo significa che la maggior parte (60%) del “potenziale energetico” del combustibile utilizzato dalla centrale non viene sfruttata, viene invece dispersa sotto forma di calore rilasciato nell’ambiente.
Qual è l’efficienza di un impianto di cogenerazione?
Un impianto di cogenerazione, invece, ha un’efficienza media che può variare dal 65% all’80%; le perdite sono inferiori rispetto a una centrale termoelettrica tradizionale, sia per effetto del recupero del calore generato dal motore, sia perché le perdite dei trasformatori e della rete di distribuzione sono molto basse, in quanto gli impianti di cogenerazione di solito vengono realizzati in prossimità dell’utente finale.
I vantaggi della cogenerazione, rispetto alla produzione separata di energia elettrica e termica, sono indiscutibili. Occorre però tener conto del fatto che l’entità del risparmio varia in base alle tecnologie impiegate e alle condizioni di utilizzo dell’energia elettrica e del calore. Infatti, poiché il risparmio energetico nasce da una produzione combinata di energia, è importante che l’energia termica e l’energia elettrica prodotte possano essere consumate nello stesso momento.
Cosa sono i sistemi di trigenerazione?
Un’estensione dei sistemi di cogenerazione sono i sistemi di trigenerazione, denominati CHCP (Cogeneration of Heat, Cooling and Power). Questi sistemi, nel periodo estivo, oltre a recuperare calore dal processo di produzione dell’energia elettrica, lo trasformano in energia frigorifera, grazie all’impiego di apparecchiature ad assorbimento.
Il vantaggio della trigenerazione (rispetto alla cogenerazione) è principalmente che l’impianto può essere utilizzato per un maggior numero di ore/anno. Il maggiore utilizzo porta a maggiori risparmi e quindi a minori tempi di recupero dell’investimento.Si consideri anche che le modifiche alle tariffe elettriche, che prevedono lo spostamento delle fasce orarie di “punta” dalla stagione invernale a quella estiva, rendono più interessanti le tecnologie alternative per il raffrescamento dei locali, rispetto all’installazione dei gruppi frigo elettrici.
Cos’è la micro-cogenerazione?
La cogenerazione con potenza elettrica inferiore a 1MW viene definita “piccola cogenerazione”, mentre quella con potenza inferiore a 200-300 kW è la “micro-cogenerazione”, effettuata solitamente con motori alternativi a combustione interna, microturbine a gas .
Quali sono i vantaggi?
In sintesi, i vantaggi della piccola cogenerazione e della micro cogenerazione sono:
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Risparmio di energia primaria, anche fino al 35-40%, con minori costi energetici
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Minori emissioni in atmosfera rispetto alla produzione separata di elettricità e calore
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Minori perdite di distribuzione del calore (utilizzato sul posto)
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Basse perdite di distribuzione dell’energia elettrica (riversata nelle linee a bassa tensione)
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Maggiore indipendenza energetica
- Possibilità di generazione elettrica in zone isolate
Quali sono i Limiti?
I limiti:
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Utilizzo di energia elettrica e calore il più possibile contemporaneo
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Rapporto tra calore ed elettricità richiesti dalle utenze il più vicino possibile a quello offerto dal cogeneratore (in genere 1/3 di energia elettrica e 2/3 di energia termica per la microcogeneraizone).
- Domande energetiche per un elevato numero di ore l’anno
Quali sono i vantaggi economici della micro-cogenerazione?
L’impianto di micro-cogenerazione presenta un costo iniziale superiore e spese di manutenzione maggiori rispetto a un impianto tradizionale di riscaldamento. In compenso, ogni anno si ha un vantaggio economico sulla spesa energetica complessiva, considerando il risparmio sulla bolletta elettrica (sia per l’energia elettrica autoprodotta che per la minore potenza istallata) e il costo del combustibile (gas).
Il calcolo del ritorno dell’investimento dipende da vari fattori, tra i quali:
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Ore di utilizzo annuo
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Potenza installata
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Utilizzo e vendita dell’energia elettrica prodotta
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Tariffa di acquisto del gas
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Tariffa di acquisto dell’energia elettrica consumata
In genere l’impianto si ripaga in 4-5 anni, a patto di garantire 4.000-5.000 ore annue di funzionamento con un utilizzo di calore a bassa (90°C) temperatura e un utilizzo di elettricità in quantità pari al rapporto di generazione della macchina (energia elettrica per 1/3 ed energia termica per 2/3). Si comprende quindi come le utenze ideali siano industrie, ospedali, alberghi, piscine e serre.
Per qualsiasi applicazione, è necessaria un’analisi costi/benefici per verificare se le ore di utilizzo annue sono sufficienti a garantire un vantaggio energetico che ripaghi i maggiori costi di investimento, di gestione e di manutenzione rispetto alla generazione separata.
In termini di incentivi, la cogenerazione è assimilata all’energia rinnovabileed è ritenuta fondamentale per il raggiungimento degli obiettivi del protocollo di Kyoto. Per questo motivo gode di finanziamenti statali e regionali. Inoltre, il combustibile utilizzato per la cogenerazione è parzialmente defiscalizzato.
Quali sono i benefici ambientali della micro-cogenerazione?
Rispetto alla generazione separata di energia elettrica e termica, la cogenerazione riduce del 30-40% la quantità di combustibile utilizzato e quindi le emissioni inquinanti in atmosfera, in particolare quelle di .
La cogenerazione ha anche il vantaggio di una consistente riduzione dell’inquinamento termico causato dal raffreddamento delle grandi centrali termoelettriche.
Occorre però considerare anche gli agenti inquinanti a livello locale: se per un verso il minor consumo di combustibile è un vantaggio (p.es. diminuisce la produzione di polveri sottili), la generazione decentrata di energia avvicina all’utenza la produzione di emissioni inquinanti. Il bilancio complessivo pertanto presenta un lieve aumento di emissioni nelle aree urbane.
