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Impianti di Cogenerazione

Cogenerazione

Impianti di Cogenerazione: cosa significa

Per impianti di cogenerazione o coogenerazione si intende la produzione combinata di energia elettrica e calore.

Queste due forme di energia vengono prodotte in cascata, in un unico impianto.

Tradizionalmente energia elettrica e termica vengono prodotte separatamente.

Per produrre l’energia elettrica infatti si utilizzano solitamente centrali termoelettriche che disperdono nell’ambiente energia termica a bassa temperatura,

mentre per produrre la sola energia termica si utilizzano le caldaie che convertono l’energia primaria rappresentata dal combustibile, con elevato valore termodinamico, in energia termica di ridotto valore termodinamico.

Se un’utenza richiede contemporaneamente energia elettrica ed energia termica, anziché installare una caldaia e acquistare energia elettrica dalla rete, si può pensare di realizzare un sistema, l’impianto cogenerativo, che produca sia energia elettrica che energia termica.

E’ intuitivo come questo sistema possa produrre un risparmio energetico determinato dal minor consumo di combustibile.

Gli impianti di cogenerazione nascono infatti dal tentativo di sfruttare il calore disperso da un impianto di produzione di energia elettrica, dispersione che è insita nel processo stesso di generazione di tale energia.

L’energia elettrica proviene in genere da impianti motori termici, in cui il calore, attraverso un ciclo termodinamico viene convertito prima in energia meccanica e quindi in energia elettrica attraverso dei generatori elettrici.

In questo processo di trasformazione, non tutto il calore può essere trasformato in “lavoro” (secondo principio della termodinamica): una parte deve essere scaricato o dissipato (sottoforma di vapore o fumi di scarico) per consentire il funzionamento stesso del sistema .

E’ proprio questa porzione di calore che non viene “sfruttata” ad essere recuperata per la cogenerazione, sia per uso industriale (in genere sottoforma di vapore) o per usi civili (il riscaldamento degli edifici).

È importante sottolineare che non tutto il calore dissipato può essere recuperato.

Una porzione viene comunque dispersa anche nel ciclo di produzione combinata. 

Impianti di Cogenerazione: come funzionano

Sempre in termini semplificati, un impianto di cogenerazione funziona grazie a

  • un “motore primo” (che può essere alimentato in vari modi)
  • un generatore elettrico che, mosso dall’impianto motore, converte l’energia meccanica in elettricità,
  • degli scambiatori di calore, che svolgono la funzione di recupero del calore.

Tutte le tipologie fondamentali di impianti di cogenerazione si differenziano per il tipo di “motore primo” adottato. I più utilizzati e consolidati sono:

  • motori a combustione interna
  • turbine a gas
  • turbine a vapore
  • impianti a ciclo combinato turbina a gas/turbina a vapore

Gli ultimi 2 danno origine a impianti di potenza elevata e vengono quindi usati quasi esclusivamente per applicazioni industriali, mentre i motori a combustione interna e le turbine a gas trovano applicazione sia su impianti di potenza elevata che su sistemi di mini e micro-cogenerazione.

Impianti di Cogenerazione, Microcogenerazione, Cogenerazione Domestica

La micro-cogenerazione è la cogenerazione su piccola scala;

le potenze elettriche vanno dal kilowatt ai megawatt e gli impianti sono destinati all’uso domestico (per questo si parla anche di cogenerazione domestica), residenziale e soprattutto alle piccole/medie imprese.

Vantaggi della Cogenerazione

Gli impianti di cogenerazione, come si è detto, nascono dall’esigenza di aumentare l’efficienza dei sistemi di generazione di energia elettrica, sfruttando il calore che deve necessariamente essere dissipato dall’impianto per altro uso (industriale o civile).

Il primo vantaggio di un cogeneratore è quindi di ridurreil consumo dell’energia primaria (combustibile), dato che la stessa può essere sfruttata per produrre elettricità e calore.

In sostanza si ottiene un miglioramento del rendimento complessivo e quindi una diminuzione dei consumi (dell’ordine del 35% – 40%).

Da ciò deriva un altro vantaggio fondamentale, legato alla salvaguardia dell’ambiente: 

diminuiscono le emissioni di sostanze inquinanti causate dalla produzione di energia termoelettrica, riducendo quindi l’impatto ambientale della produzione di energia termoelettrica.

Infine, elemento non trascurabile, al vantaggio economico derivante da minori consumi di energia primaria, si accompagnano gli incentivi di cui è possibile beneficiare se si investe in un sistema cogenerativo.

Sebbene per molto tempo gli alti costi della tecnologia dei sistemi cogenerativi non incentivassero la diffusione e la crescita del mercato della micro-cogenerazione, da alcuni anni gli sviluppi tecnologici nel campo piccole macchine termiche hanno portato a prestazioni migliori, maggiore efficienza e soprattutto una riduzione dei costi che fa prefigurare una più larga implementazione di tali sistemi anche per l’utenza domestica.

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