Per capire cosa sono gli impianti di cogenerazione dobbiamo cominciare dal significato di cogenerazione. La cogenerazione è la produzione combinata di energia elettrica ed energia termica a partire da un’unica fonte di energia primaria. Un impianto di cogenerazione, dunque, fornisce sia elettricità che calore, garantendo una migliore resa energetica rispetto alle due produzioni separate.
Come funziona un impianto di cogenerazione?
Comprendere il funzionamento di un impianto di cogenerazione richiede di sapere come avviene tradizionalmente la produzione di energia elettrica. In una centrale termoelettrica convenzionale si brucia del combustibile in una fornace per portare a ebollizione dell’acqua e produrre così vapore. Il vapore mette in moto una turbina, che a sua volta aziona un generatore, il quale produce elettricità. Il problema è che nel corso del processo gran parte dell’energia termica iniziale va perduta, per cui solo il 30-55% viene effettivamente convertita in energia elettrica. Il resto finisce disperso come calore nell’ambiente. In un impianto di cogenerazione, invece, la maggior parte di quel calore viene recuperato e utilizzato per altri scopi (riscaldamento, produzione di acqua calda sanitaria, forza meccanica, generazione secondaria di elettricità). In questo modo la resa energetica complessiva sale al 65-90%.
Di solito gli impianti di cogenerazione più piccoli (fino a 2 MW) hanno al posto della turbina un motore a combustione interna (essenzialmente simile a quelli di auto e camion) ma lo schema di funzionamento non cambia (con scambiatori di calore che recuperano il calore dai fumi di scarico).
Come fonte di energia primaria si utilizzano per lo più combustibili fossili, come gas naturale, GPL e gasolio, o combustibili organici non fossili, come biogas, biometano, olio vegetale e biomasse. In futuro è probabile che gli impianti di cogenerazione useranno celle a combustibile, che sfruttano la reazione dell’idrogeno con l’ossigeno per produrre sia elettricità che calore.
Quali sono i vantaggi di un impianto di cogenerazione?
I vantaggi della cogenerazione sono numerosi. In particolare, l’impiego sul posto di un impianto di cogenerazione permette di:
- Migliorare l’efficienza complessiva di utilizzo dell’energia, combinando in un solo generatore la produzione di calore e di energia elettrica.
- Abbattere le emissioni in atmosfera. La cogenerazione comporta vantaggi ambientali, perché i minori consumi riducono l’impatto ambientale della produzione di energia elettrica e termica.
- Ridurre la spesa energetica e affrancarsi progressivamente dalla dipendenza dalla rete elettrica.
- Evitare la dispersione di energia elettrica (fino al 5% di quella prodotta) dovuta alla sua trasmissione su lunghe distanze.
- Ottenere incentivi economici per progetti di efficientamento.
Come vengono alimentati gli impianti di cogenerazione?
In un impianto di cogenerazione il cosiddetto “motore primo” o primario può essere alimentato da fonti energetiche diverse:
- Combustibili fossili, come gas naturale, carbone, gasolio e altri oli combustibili.
- Rifiuti solidi o biogas originato da depuratori e discariche.
- Biomasse, quali gli scarti agricoli e forestali o il cippato di legno.
Ogni motore richiede l’utilizzo di una fonte energetica diversa:
- Ad esempio le grandi turbine a vapore e i turbogeneratori ORC prediligono l’utilizzo di carbone o biomasse a base di legno.
- Combustibili gassosi come gas naturale e biogas si prestano maggiormente per motori a combustione interna, turbine o microturbine a gas.
- I combustibili liquidi sono generalmente adatti ad essere impiegati nei grandi impianti a ciclo combinato o per la “generazione distribuita” nel caso dell’idrogeno e delle celle a combustibile (le cosiddette “fuel cell”).
Cogenerazione industriale: quando conviene?
I sistemi di cogenerazione possono alimentare un’ampia varietà di processi industriali e manifatturieri e produrre ulteriore energia utile, come vapore ad alta pressione, calore di processo ed energia meccanica. In particolare un cogeneratore conviene quando si ha un elevato fabbisogno di elettricità e/o calore (come nell’industria alimentare, cartaria o ceramica). In questi casi un impianto di cogenerazione industriale garantisce un notevole risparmio economico, perché aumenta l’efficienza energetica e riduce sensibilmente, a parità di prestazioni, i consumi di combustibile. Passare a un’unità di cogenerazione può far risparmiare fino al 30% sul costo dell’energia, oltre a tagliare le emissioni di CO₂.
Inoltre, avere on-site un impianto di cogenerazione consente di produrre stabilmente l’energia necessaria a soddisfare il proprio fabbisogno di elettricità e riscaldamento. Allo stesso tempo, l’eventuale produzione in eccesso può essere ceduta alla rete elettrica, monetizzando il surplus. Esistono poi gli impianti di trigenerazione, una sorta di estensione della cogenerazione: oltre a elettricità e calore, l’energia termica recuperata consente di produrre anche energia frigorifera. Enel X, attraverso la società partner Cogenio, offre alle aziende l’opportunità di aumentare la propria sostenibilità ed efficienza energetica attraverso un servizio di progettazione, installazione e manutenzione di sistemi di cogenerazione. Con la formula ESCo, poi, l’azienda è sgravata dall’onere finanziario e operativo di realizzare e condurre l’impianto. Alla scadenza del contratto di prestazione energetica, il cliente potrà scegliere se rinnovarlo o riscattare l’impianto a un valore simbolico. Enel X si offre inoltre di acquistare impianti esistenti, liberando i clienti dall’incombenza della loro manutenzione e permettendo di accedere a un servizio più efficiente pagando semplicemente un canone (formula Energy as a Service).
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