IMPIANTI DI COGENERAZIONE: Tipologie e vantaggi

La cogenerazione è un sistema utile per il riscaldamento o raffrescamento degli ambienti, produzione di acqua calda sanitaria e per ottimizzare i processi industriali. L’impianto inoltre, garantisce un risparmio energetico significativo, un taglio dei consumi di energia e un minor impatto ambientale. Non esiste un numero limitato di impianti, infatti, In Italia si contano migliaia di sistemi di cogenerazione, per lo più collocati all’interno di stabilimenti industriali. L’insieme di tutti gli impianti formano una rete chiamata fonte di generazione distribuita,  questi forniscono un contributo importante al sistema elettrico, in quanto sono in grado di supportare la rete nei momenti di picco della domanda. Grazie alla loro diffusione, la cogenerazione è una fonte di generazione distribuita come il fotovoltaico, nonostante che per il funzionamento dei motori cogenerativi al momento vengano impiegate risorse di origine fossile (soprattutto gas). Come avviene per il fotovoltaico, la produzione energetica degli impianti di cogenerazione viene innanzitutto indirizzata per l’autoconsumo, ossia per coprire le esigenze energetiche dei possessori dell’impianto.

Esistono diverse tipologie di assetti cogenerativi, che variano in relazione alla struttura utilizzata per realizzare tale processo. Ognuna di queste tipologie può essere più o meno utile in base a determinate esigenze energetiche, in funzione delle caratteristiche e condizioni di funzionamento degli impianti aziendali, del grado di efficienza, del rapporto tra energia elettrica e calore erogati e altri elementi peculiari. Lo sviluppo tecnologico della cogenerazione sta comunque portando ad incrementare i rendimenti (ed in particolare quello della produzione di elettricità) di tutte le diverse tipologie e a rendere così più flessibili diverse applicazioni. Vediamole inseguito:

• In particolare, nella micro cogenerazione le tecnologie più indicate sono quelle dei motori endotermici alternativi (si tratta di motori alternativi a combustione interna con configurazione a ciclo Otto o Diesel) e dalle turbine a gas. Al contrario per le utenze industriali piccole o medie (ovvero impianti fino a qualche MW di potenza elettrica) può essere impiegata anche la tecnologia delle turbine a vapore.

• In ambito industriale la tecnologia principe è quella delle turbine a gas, che ormai è diventata interessante anche per gli impianti di piccola taglia. La produzione di energia elettrica deriva dalla fase di espansione dei gas di combustione che si realizza in turbina (il lavoro meccanico viene tradotto in energia elettrica da un generatore connesso con l’asse della turbina) mentre il recupero di calore interessa i gas di combustione scaricati dal sistema (che raggiungono temperature attorno a 450-600°C).

• Nel caso delle turbine a vapore la turbina viene fatta lavorare, con produzione di energia elettrica, mediante alimentazione con vapore ad alto contenuto energetico (alta temperatura e pressione): il vapore può essere compresso da pochi bar fino a pressioni di circa 100 bar e surriscaldato da pochi gradi a circa 450°C, arrivando in alcuni casi anche vicino ai 540°C.

• Nel caso del ciclo combinato, esiste la pratica diffusa da parte degli operatori nazionali di installare tale tecnologia presso utenze caratterizzate da una ridotta richiesta termica rispetto al fabbisogno elettrico oppure, nel caso in cui l’obiettivo principale sia la produzione elettrica per l’esportazione verso la rete, con possibilità di ottimizzare l’efficienza sfruttando le utenze termiche localizzate presso l’area predisposta per la produzione di energia elettrica.

• Infine, per quanto riguarda gli impianti di piccola taglia, le celle a combustibile rappresentano la tecnologia emergente. In buona sostanza si tratta di un dispositivo elettromeccanico che converte l’energia chimica del combustibile direttamente in elettricità, senza stadi intermedi di combustione e produzione di lavoro meccanico.

Per garantire un immediato ritorno dell’investimento e grandi risparmi futuri, è necessario che le ore di esercizio siano più alte possibili. Per questo noi di NEST ci assumiamo il compito della progettazione, prevedendo il fabbisogno di calore, di elettricità e le caratteristiche che devono possedere i motori. Individueremo inoltre le modifiche opportune degli impianti, capaci di far aumentare il recupero del calore e le ore di esercizio, in modo da ottenere benefici anche economici.