MicroCogenerazione

La cogenerazione è la produzione combinata di elettricità e energia termica a partire da un unico combustibile. Un impianto convenzionale termoelettrico solo un terzo si trasforma in energia elettrica (35%), mentre il resto (65%) viene ceduto al condensatore o disperso sotto forma di calore che, normalmente non viene utilizzato. Con la cogenerazione questa energia sprecata viene recuperata. In termini di risparmio energetico, il vantaggio della cogenerazione rispetto alla produzione separata di energia elettrica e termica, è stimato nell’ordine del 35 %.
Molto spesso la produzione di energia attraverso la cogenerazione viene abbinata al teleriscaldamento dove l’energia elettrica viene direttamente immessa nella rete di distribuzione e il calore attraverso una rete di distribuzione viene trasportato alle utenze localizzate in determinate aree. Differentemente nella cogenerazione diffusa, il calore viene prodotto e utilizzato direttamente presso l’utenza, che in genere consuma anche tutta l’energia elettrica autoprodotta.
componenti principali di un sistema di cogenerazione sono: il motore, il recuperatore, il sistema di generazione di energia elettrica, i sistemi ausiliari e di controllo.
Tra i sistemi cogenerativi possiamo distinguere 2 categorie:

• il topping cycle (sistema superiore) – la produzione elettrica è effettuata con un ciclo termodinamico ad alta temperatura, dove l’energia primaria (il combustibile) viene convertita in lavoro meccanico e successivamente in energia elettrica. La frazione di energia non trasformata viene convertita in energia termica (calore utile)
• bottoming cycle - prevede la generazione di lavoro (o energia elettrica) a valle e non dell’utilizzatore termico. Si parla di processi industriali che richiedono quantità di energia termica ad elevate temperature (laterizi, cementifici, vetrerie, ecc…)

I sistemi di cogenerazione sono classificati anche in funzione della tipologia del motore utilizzato per la generazione di energia elettrica. Si distinguono:

• sistemi di cogenerazione con turbina a vapore (con un rendimento globale, energia elettrica più energia termica, di circa 80÷90%)
• sistemi di cogenerazione con ciclo combinato (75%)
• sistemi di cogenerazione con turbina di gas (75÷85%)
• sistemi di cogenerazione con motore a combustione interna a cui si aggiungono i più recenti sistemi di cogenerazione a celle combustibili (80%)

Impianti di cogenerazione sono installati per lo più in grandi strutture quali alberghi, condomini, ospedali. In ambito residenziale la cogenerazione è possibile utilizzarla sia per utenze che richiedono grandi quantità di energia, per esempio condomini, sia per soddisfare i fabbisogni energetici del singolo edificio. In quest’ultimo caso si parla di microcogenerazione..
Con “piccola cogenerazione” il GSE definisce le unità di cogenerazione con capacità di generazione installata inferiore a 1MWe, mentre con “microcogenerazione” indica le unità di cogenerazione con capacità di generazione installata inferiore a 50 kWe. I microcogeneratori sono impianti che sfruttano varie tecnologie: motori a combustione interna, motori Stirling, celle a combustibile e turbine a gas.
La scelta di un impianto di microcogenerazione passa attraverso un attenta valutazione dei fabbisogni energetici dell’utenza poichè solo in presenza di una costante richiesta di energia elettrica e termica durante tutto l’anno (utilizzo 3000÷5000 ore) giustifica il ricorso a un impianto del genere. In pratica più l’impianto lavora sulla soglia della massima potenza (tutta l’energia viene sfruttata) maggiore sarà il rendimento del processo e minore il tempo di ritorno dell’investimento. Il dimensionamento di un impianto di microcogenerazione si basa sulla richiesta di energia termica dell’utenza in quanto non può essere convenientemente accumulata a differenza dell’energia elettrica dove un eventuale surplus può essere immesso nella rete nazionale.

Vantaggi

• risparmio energia primaria, nell’ordine del 35-40%
• difesa dell’ambiente (diminuzione delle emissioni climalteranti)
• ridotte perdite di distribuzione calore (utilizzato in loco)
• ridotte perdite di distribuzione nell’energia elettrica
• limitazione delle cadute di tensione sulle linee finali di utenza

Svantaggi

• le fonti rinnovabili sono penalizzate in quanto non programmabili, ad eccezione delle biomasse
• il settore residenziale ha una richiesta di energia elettrica caratterizzata da vari picchi di breve durata, che possono comportare una riduzione di efficienza delle prestazioni del sistema (il miglior rendimento si ottiene con un funzionamento continuo della macchina)
• il dimensionamento di un impianto di microcogenerazione è funzione della tipologia di edificio e utenza
• le procedure autorizzative attualmente in vigore penalizzano i piccoli impianti