Cogenerazione: che cos'è e quali sono i vantaggi

COS’È LA COGENERAZIONE

L’attività di cogenerazione consiste nel produrre contemporaneamente energia elettrica ed energia termica, ovvero calore.

Solitamente l’energia elettrica viene prodotta a partire dall’energia termica a bassa temperatura che le centrali termoelettriche disperdono nell’ambiente mentre quella termica è il risultato della trasformazione di energia primaria con un elevato valore termodinamico (combustibile) in energia termica con un ridotto valore termodinamico attraverso caldaie.

Nel momento in cui un’utenza necessita sia di energia elettrica che energia termica la realizzazione di un impianto di cogenerazione permette di ridurre il consumo di combustibile e, di conseguenza, ottenere un notevole risparmio energetico.

L’efficienza energetica della cogenerazione

Investire in cogenerazione permette di incrementare il livello di efficienza energetica del sistema di conversione di energia.

Per spiegare il raggiungimento di questo “traguardo” è necessario partire dall’analisi dei rendimenti del sistema stesso.

Al motore di un impianto di cogenerazione è associato un coefficiente di rendimento, mai uguale a quello del motore di un altro impianto, calcolato sulla base del rapporto tra resa energetica ottenuta e quantità di combustibile utilizzata.

Per esempio, nel motore di una auto il coefficiente di rendimento è dato dal rapporto tra i chilometri percorsi dal veicolo e la quantità di benzina introdotta oppure, se consideriamo motori molto grandi, il coefficiente è il risultato del rapporto tra chilowattora prodotti e combustibile utilizzato.

Mentre un motore termoelettrico tradizionale è caratterizzato da un coefficiente di rendimento che può raggiungere in alcuni casi il 55%, uno che opera in condizioni di cogenerazione si distingue per coefficienti di rendimento più elevati che raggiungono l’85%.

Questo risultato è possibile perché operare in condizioni di cogenerazione permette di utilizzare in modo più efficiente il potere calorifero del combustibile e dunque di ottimizzare tutti i processi.

Investire nella realizzazione di un impianto di cogenerazione richiede somme considerevoli ma è possibile rientrare dell’investimento e usufruire di numerosi vantaggi in un lasso di tempo abbastanza breve dal momento che queste macchine hanno una vita utile che può arrivare anche a 30 o 40 anni.

COME FUNZIONA UN IMPIANTO COGENERAZIONE, COME VIENE ALIMENTATO e QUALI SONO I VANTAGGI

Un impianto di cogenerazione sfrutta quella parte di energia che viene dispersa da un impianto destinato alla produzione di energia elettrica.

Tale energia deriva da impianti motori termici all’interno dei quali il calore viene prima convertito in energia meccanica, attraverso un ciclo termodinamico, e poi in energia elettrica attraverso una serie di generatori.

Durante questa trasformazione non tutto il calore viene trasformato in lavoro, una parte viene infatti scaricato in forma di vapore o fumi di scarico per consentire il funzionamento del sistema stesso.

È proprio questa parte di calore che altrimenti resterebbe inutilizzato ad essere recuperata per la cogenerazione di energia destinata ad un utilizzo industriale o civile.

Anche durante la cogenerazione una parte del calore dissipato non può essere recuperato, per questo motivo l’AEEG (Autorità per l’Energia Elettrica), ha definito una serie di indici che permettono di identificare con precisione un impianto di cogenerazione valutandone le prestazioni.

In quest’ottica la cogenerazione si verifica nel momento in cui gli indici vengono soddisfatti ovvero quando si registra un reale risparmio di combustibile e l’energia prodotta dall’impianto non è per la maggior parte elettrica.

Come viene alimentato un impianto di cogenerazione

Non tutti gli impianti di cogenerazione utilizzano lo stesso tipo di energia primaria, distinguiamo infatti tra:

combustibili fossili come carbone, gasolio, olio combustibile o gas naturale;
combustibili derivanti da biomasse come scarti forestali, agricoli o cippato legnoso;
combustibili derivanti da rifiuti ovvero solidi o biogas che provengono da depuratori o discariche.

Ognuna delle tipologie di combustibile elencato ha una propria destinazione d’uso:

biogas e gas naturale sono ideali per alimentare turbine, microturbine a gas e motori a combustione interna. Per approfondire visita la pagina sugli impianti di cogenerazione a metano;
biomasse e carbone sono destinati alle grandi turbine a vapore e ai moderni turbogeneratori ORC;
combustibili liquidi sono utilizzati per impianti di maggiori dimensioni a ciclo combinato.

I vantaggi principali della cogenerazione

Appare evidente che i vantaggi associati ad un impianto di questo tipo sono diversi, quelli più evidenti sono tre ovvero:

vantaggi ambientali: il minor utilizzo di fonti fossili favorisce la riduzione dell’inquinamento atmosferico;
vantaggi energetici: recuperando l’energia termica che altrimenti resterebbe inutilizzata diminuisce il consumo di combustibile e si aumenta l’efficienza energetica;
vantaggi economici: sono legati alla minor spesa per la produzione di energia e alla possibilità di sfruttare gli incentivi statali previsti per la cogenerazione.

TIPOLOGIE DI IMPIANTI DI COGENERAZIONE

La struttura di un impianto di cogenerazione prevede un motore primo che aziona un generatore elettrico che trasforma l’energia meccanica in elettricità e, infine, uno scambiatore di calore che svolge una funzione di recupero.

In base al tipo di alimentazione del motore è possibile identificare diverse tipologie di impianti di cogenerazione, ovvero: turbine a gas, turbine a vapore, impianti a ciclo combinato gas/vapore e motori a combustione interna.

Mentre le turbine a vapore e quelle a gas sono più versatili e trovano ampio spazio sia all’interno di impianti con potenza elevata che su sistemi di mini e micro cogenerazione, le altre due tipologie possono essere utilizzate solo in ambito industriale.

PRINCIPALI DESTINAZIONI D’USO DEGLI IMPIANTI DI COGENERAZIONE

Inizialmente la cogenerazione veniva sfruttata per aumentare l’efficienza degli impianti di produzione di energia ma a causa dei costi considerevoli l’utilizzo in ambito industriale era molto limitato.

I progressi in campo tecnologico e l’aumento dei costi legati alla produzione di energia degli ultimi anni hanno favorito la diffusione dei sistemi di cogenerazione all’interno delle piccole e medie imprese e in ambito civile e residenziale.

Attraverso reti di teleriscaldamento siamo in grado di garantire il riscaldamento urbano mentre in campo industriale in base alla fascia di potenza dell’impianto è possibile distinguere tra:

micro-cogenerazione: potenza inferiore a 50 KW tipica di impianti destinati a hotel, impianti sportivi, serre, supermercati e utenze domestiche;
piccola cogenerazione: potenza inferiore a 1 MW;
media e grande cogenerazione: potenza compresa 1 MW e 50MW prevista, per esempio, per la realizzazione di impianti urbani destinati a riscaldare intere città.

COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO (CAR)

Dal momento che il risparmio energetico associato ad un impianto di cogenerazione non è sempre uguale, la Direttiva Europea 2004/8/CE ha individuato il concetto di Cogenerazione ad Alto Rendimento.

Quando il risparmio energetico ottenuto supera il valore minimo stabilito dalla norma:

in caso di piccola cogenerazione e micro-cogenerazione è sufficiente che il sistema di cogenerazione produca un risparmio di energia primaria effettivo rispetto al caso in cui la produzione di energia avvenga in modo separato;
in tutti gli altri casi la cogenerazione deve garantire un risparmio energetico uguale almeno al 10% rispetto a quando l’energia elettrica e quella termica vengono prodotte in modalità separata.

Cosa significa Cogenerazione ad Alto Rendimento?

La cogenerazione è la produzione combinata, in un unico processo, di energia elettrica – o meccanica – e calore. Per il riconoscimento della condizione di Alto Rendimento (CAR) delle unità di cogenerazione, bisogna fare riferimento ai criteri stabiliti dal D.M. 4 agosto 2011, validi a partire dal 1° gennaio 2011, che ha completato il recepimento della Direttiva 2004/8/CE, iniziato con il Decreto Legislativo n. 20 del 2007.

Per le unità di cogenerazione riconosciute CAR è previsto l’accesso al sistema dei Titoli di Efficienza Energetica (TEE) o certificati bianchi, secondo le condizioni e le procedure stabilite dal Decreto ministeriale 5 settembre 2011.

>> Scopri come richiedere Gli incentivi per la Cogenerazione ad Alto Rendimento (CAR)

Oppure

>> Scopri di più sugli Impianti di Cogenerazione a Metano ad Alto Rendimento

TRIGENERAZIONE AD ALTA EFFICIENZA

La Trigenerazione, o come viene identificata nel gergo tecnico CCHP (Combined Cooling Heating and Power) rappresenta una forma alternativa di cogenerazione.

All’interno dell’impianto di cogenerazione troviamo una macchina frigorifera chiamata trigeneratore che permette di produrre freddo in forma di acqua refrigerata per il condizionamento o per particolari processi industriali.

In particolare, l’energia frigorifera viene prodotta utilizzando quella parte di energia termica recuperata dalla trasformazione termodinamica ovvero dall’energia primaria, il combustibile, che può avere come abbiamo visto differenti origini (fossile, biomassa, rifiuti).

Investire nella trigenerazione permette di:

sfruttare il calore in eccesso;
vere a disposizione una quantità maggiore di energia elettrica;
ridurre i costi di gestione ed i costi destinati all’acquisto del combustibile.

>> Scopri di più sugli Impianti di Trigenerazione ad Alta Efficienza

COGENERAZIONE: quando parliamo di investimento conveniente e quali sono gli incentivi fiscali

A fronte di tutti gli aspetti positivi descritti e dei vantaggi elencati è bene chiarire una cosa: non sempre la cogenerazione garantisce un risparmio energetico e la scelta di investire nella realizzazione di questo tipo di impianto deve essere necessariamente basata sulle caratteristiche del luogo dove l’impianto sarà realizzato.

La prima cosa da fare è un’analisi del consumo e del carico elettrico e termico considerando i seguenti aspetti:

potenza massima richiesta;
curve di carico (giornaliere, mensili, stagionali);
i risultati derivanti da simulazioni di possibili impianti valutando per ognuna il grado di fattibilità economica, tecnica, il livello di efficienza e il rendimento.

Nella valutazione della convenienza dell’investimento vengono solitamente prese in considerazione una serie di problematiche legate alla vicinanza fisica dell’utenza termica da scaldare, la quantità di energia elettrica e termica richiesta, la flessibilità dell’impianto, il livello di compatibilità delle temperature e, infine, la convenienza economica legata alla possibilità di vendere a prezzi vantaggiosi il surplus di energia elettrica prodotta e la possibilità di acquistare il combustibile a condizioni agevolate.

Per quanto riguarda il tema degli incentivi associati alla cogenerazione è necessario che l’impianto superare i valori prefissati dalla normativa relativi all’IRE (Indice di Risparmio Energetico) ed il LT (Limite Termico).

Esistono differenti tipologie di incentivi e vantaggi fiscali relativi alla cogenerazione:

ottenimento dei Certificati Bianchi e TEE (Titoli di Efficienza Energetica);
defiscalizzazione del combustibile, acquistato con il pagamento di un’accisa ridotta;
esenzione dall’acquisto dei Certificati Verdi, ovvero i titoli emessi dal GSE che dimostrano che una certa quantità di energia è stata prodotta da fonti rinnovabili;
tariffa onnicomprensiva fissa per impianti che sfruttano fonti rinnovabili;
priorità nel dispacciamento di energia elettrica immessa.

Consulta la sezione del nostro sito per conoscere gli incentivi previsti per gli impianti di cogenerazione: clicca qui

Cogenerazione: cos’è e quali sono i vantaggi di un impianto di cogenerazione