Indice:
- Che cos’è la cogenerazione
1.1 La nascita della cogenerazione - Come funziona la cogenerazione
2.1 Cogenerazione vs Impianto tradizionale - Applicazione industriale della cogenerazione
- I vantaggi della cogenerazione
- Quando e perché investire nella cogenerazione
- CAR: Cogenerazione ad Alto Rendimento
6.1 Riconoscimento CAR - I Certificati Bianchi
- REC+ ®: il cogeneratore by Termogamma
1. Che cos’è la cogenerazione
Con il termine cogenerazione, nota anche come CHP (Combined Heat and Power), si intende quel processo che genera contemporaneamente energia elettrica e calore. Questo sistema è in grado di superare le performance di qualsiasi impianto tradizionale apportando un notevole risparmio sull’approvvigionamento di combustibile per la produzione di energia termica ed elettrica. Ne risulta conseguentemente anche una notevole riduzione delle emissioni inquinanti.
Le sue peculiarità ne fanno una tecnologia all’avanguardia nel settore energetico, merito di un sistema combinato che va a generare, contemporaneamente, energia elettrica e termica.
Tradizionalmente queste due forme di energia sono prodotte separatamente. Per produrre l’energia elettrica vengono utilizzate grandi centrali termoelettriche, le quali di norma disperdono il calore generato dal processo direttamente nell’ambiente, mentre per produrre la sola energia termica si utilizzano normali caldaie che convertono l’energia presente nel combustibile, calore utilizzabile localmente.
Se un’utenza richiede contemporaneamente entrambe le forme di energia, anziché installare una caldaia e acquistare energia elettrica dalla rete, seguito analisi di fattibilità, esiste la concreta possibilità di optare per un impianto cogenerativo.
1.1 La nascita della cogenerazione
L’energia elettrica proviene in genere da motori termici, in cui il calore, attraverso un ciclo termodinamico viene convertito prima in energia meccanica e poi in energia elettrica attraverso dei generatori rotanti elettrici. In questo processo di trasformazione, non tutto il calore può essere trasformato in lavoro (secondo principio della termodinamica) e una parte deve essere dissipato per consentire il funzionamento stesso del sistema. È proprio questa energia termica che viene di norma dissipata ad essere recuperata per la cogenerazione.
Gli impianti di cogenerazione fondano i propri vantaggi sullo sfruttamento del calore disperso da un impianto di produzione di energia elettrica
Comunque, non tutto il calore dissipato può essere recuperato, una porzione viene dispersa anche nel ciclo di produzione combinata. Può definirsi impianto di cogenerazione solo un sistema che soddisfa una serie di indici prestazionali definiti dall’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas (AEEG).
Una definizione di cogenerazione, secondo il Decreto Legislativo del ’99, è:
“La cogenerazione è la generazione simultanea in un unico processo di energia termica ed elettrica o di energia termica e meccanica o di energia termica, elettrica e meccanica”
Decreto Legislativo 16 marzo 1999, n°79, articolo 2, comma 8
In parole più semplici:
La cogenerazione è la generazione simultanea di due vettori energetici
Termogamma
(elettrico e termico) introducendone uno solo
(gas metano).
2. Come funzione la cogenerazione
Usando termini semplificati, un impianto di cogenerazione è composto da:
- un motore primo che può essere alimentato in vari modi
- un generatore elettrico che converte l’energia meccanica in elettricità
- degli scambiatori di calore che svolgono la funzione di recupero del calore
In questi impianti, il combustibile fossile (gas naturale o olio combustibile) oppure organico non fossile (biomasse, biogas, gas di sintesi), bruciando, alimenta un motore che fa girare un alternatore. L’alternatore, attivato dall’energia cinetica del motore, produrrà energia elettrica, mentre i gas di scarico e l’acqua di raffreddamento dello stesso motore, convogliati negli scambiatori, cederanno energia termica al sistema.
Un vettore in ingresso per due vettori energetici in uscita
=
Maggior efficienza e sostenibilità per la produzione energetica
2.1 Cogenerazione vs Impianto tradizionale
In una centrale termoelettrica convenzionale si brucia il combustibile 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.
Nel corso del processo però, gran parte dell’energia termica iniziale va perduta, per cui solo circa il 50% viene effettivamente convertita in energia elettrica. Il resto finisce dissipato 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, vapore, aria calda, ecc). In questo modo la resa energetica complessiva arriva fino al 90%.
3. Applicazione industriale della cogenerazione
I settori che possono trarre maggiori benefici dalla cogenerazione sono quelli caratterizzati da una domanda costante nel tempo di energia termica ed elettrica:
- plastico
- chimico
- farmaceutico
- hotel
- galvanico
- trattamento metalli
- agro-alimentare
- servizi
- residenziale
4. I vantaggi della cogenerazione
Sono molti gli aspetti positivi che gli impianti di cogenerazione possono apportare alla produzione di energia, classificabili in tre macroaree: vantaggi energetici, economici e ambientali.
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 di norma deve necessariamente essere dissipato dall’impianto.
Gli impianti di cogenerazione, recuperando il calore prodotto dall’impianto stesso, assicurano un consistente incremento delle performance, che si traduce in un avanzamento dell’efficienza energetica che può raggiungere anche il 90%.
Si smarcano dalle precedenti centrali termiche anche per un altro tratto rilevante: i sistemi di cogenerazione non prevedono il ricorso a due distinti impianti, ne basta uno solo che viene alimentato da un’unica fonte.
Da ciò deriva un altro vantaggio fondamentale, legato all’ambiente:
diminuiscono le emissioni di sostanze inquinanti causate dalla produzione di energia termoelettrica, abbattendo il consumo di combustibili e gli scarti di produzione, diminuiscono anche le emissioni degli impianti, portando ad una riduzione dell’inquinamento atmosferico.
Il primo vantaggio della cogenerazione è evidentemente economico: un impianto cogenerativo correttamente dimensionato consente elevati risparmi energetici (fino al 40%), ed un pay-back time che si aggira intorno a 2-3 anni.
Altri vantaggi sono legati alle caratteristiche specifiche degli impianti di cogenerazione: questi sono innanzitutto localizzati vicino all’utenza, fattore che riduce le perdite di trasmissione per la distribuzione e il trasporto dell’energia.
Il valore della cogenerazione è stato attestato anche dalle istituzioni dell’Unione Europea. Il Parlamento Europeo ne ha rilevata l’utilità per il conseguimento dei propositi del Protocollo di Kyoto, dando luogo a iniziative volte alla sua promozione.
Infine, 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.
5. Quando e perché investire nella cogenerazione
È necessario, prima di tutto appoggiarsi a degli esperti per valutare la fattibilità economico-tecnica: convenienza economica, ovvero la necessità di produrre contemporaneamente elettricità e calore e la verifica della fattibilità tecnica dell’impianto stesso.
La condizione fondamentale che rende la cogenerazione una soluzione interessante è che l’utenza deve necessitare contemporaneamente di energia elettrica e termica in volumi significativi. Questo risulta ovvio se teniamo conto che l’obiettivo fondamentale che si vuole perseguire con la cogenerazione è quello di sfruttare al meglio l’energia contenuta nel combustibile in ingresso al cogeneratore.
I sistemi di cogenerazione possono alimentare un’ampia varietà di processi industriali e manifatturieri e produrre ulteriore energia utile, come vapore e calore di processo. In particolare, un cogeneratore conviene quando si ha un elevato fabbisogno di elettricità e/o calore contemporaneamente.
È fondamentale un’analisi accurata del consumo e del carico elettrico e termico, considerando sia la potenza massima richiesta, le curve di carico giornaliere, mensili e stagionali, effettuando opportune simulazioni di diverse ipotesi impiantistiche per poter valutare fattibilità tecnica, economica, efficienza e rendimento delle varie soluzioni.
Ad esempio, ci sono da considerare una serie di problematiche generali:
- vicinanza fisica dell’utenza termica, ovvero l’utenza che necessita di riscaldamento deve essere in prossimità dell’impianto di cogenerazione
- richiesta contemporanea di energia termica ed elettrica
- compatibilità delle temperature: non tutti gli impianti cogenerativi rendono disponibile il calore alla medesima temperatura ed è necessario scegliere correttamente il sistema cogenerativo da accoppiare
- flessibilità dell’impianto: pur essendo presenti in maniera contemporanea la domanda di calore ed energia elettrica da parte di una utenza, può accadere che in certi momenti la richiesta di energia elettrica sia proporzionalmente maggiore di quella termica o viceversa
- la convenienza economica di un progetto di cogenerazione è fortemente influenzata dalle condizioni contrattuali di fornitura e cessione dell’energia
Come detto, la convenienza di un impianto di cogenerazione e il suo dimensionamento corretto vanno sempre valutati in base ai profili dei consumi energetici dell’azienda. Se l’impianto rientra nella tipologia CAR (Cogenerazione ad Alto Rendimento) l’intervento può accedere al contributo dei Titoli di Efficienza Energetica che consentono di ridurre il tempo di ritorno dell’investimento.
6. CAR: Cogenerazione ad Alto Rendimento
Gli impianti di cogenerazione non producono tutti un risparmio energetico della stessa entità.
In questo senso è stata introdotta la definizione di Cogenerazione ad Alto Rendimento, laddove il risparmio di energia primaria superi un valore minimo prestabilito per legge (Direttiva 2004/8/CE e s.m.i.), ovvero:
- per la piccola cogenerazione (capacità installata inferiore a 1 MWe) e la microcogenerazione (capacità massima inferiore ai 50 kWe) è sufficiente che tali sistemi generino un risparmio di energia primaria (PES* – Primary Energy Saving) rispetto alla produzione separata
- negli altri casi è necessario che il sistema cogenerativo garantisca un risparmio di energia primaria pari almeno al 10% rispetto ai valori di riferimento per la produzione separata di elettricità e calore
*Si consideri che il PES medio di un impianto di cogenerazione è comunemente sempre al disopra del 10%
La Cogenerazione ad Alto rendimento gode di ulteriori incentivi e benefici fiscali.
6.1 Riconoscimento CAR
I principali benefici che la legislazione attuale riconosce alla Cogenerazione ad Alto Rendimento sono:
- la precedenza, nell’ambito del dispacciamento, dell’energia elettrica prodotta da cogenerazione rispetto a quella prodotta da fonti convenzionali
- le agevolazioni fiscali sull’accisa del gas metano utilizzato per la cogenerazione
- la possibilità di accedere al servizio di Scambio sul Posto dell’energia elettrica prodotta da impianti di Cogenerazione ad Alto Rendimento con potenza nominale fino a 200 kW
- la possibilità di applicare condizioni tecnico-economiche semplificate per la connessione alla rete elettrica
- la possibilità di incentivazione dell’energia elettrica prodotta in Cogenerazione ad Alto Rendimento, netta e immessa in rete da impianti alimentati a biometano
dal sito del GSE
7. I Certificati Bianchi
Oltre al vantaggio economico che può derivare da un minor consumo di energia primaria, chi adotta la cogenerazione può usufruire di una serie di benefici, purché consegua un risparmio di energia primaria (PES – Primary Energy Saving) rispetto a quella che impiegherebbero impianti per la produzione separata delle stesse quantità di energia elettrica e di calore.
Possono accedere al meccanismo dei Certificati Bianchi le unità di cogenerazione riconosciute CAR a consuntivo:
entrate in esercizio a seguito di nuova costruzione o rifacimento dopo il 6 marzo 2007, per un periodo di 10 anni solari, a decorrere dal primo gennaio dell’anno successivo all’entrata in esercizio.
Entrate in esercizio a seguito di nuova costruzione o rifacimento dopo il 6 marzo 2007 e abbinate ad una rete di teleriscaldamento, per un periodo di 15 anni solari a decorrere dal primo gennaio dell’anno successivo all’entrata in esercizio.
Il prezzo di ritiro dei Certificati Bianchi sarà pari a quello vigente alla data di entrata in esercizio dell’unità (o alla data di entrata in vigore del D.M. 05/09/2011 nel caso di unità già in esercizio).
dal sito del GSE
8. REC+ ®: Il cogeneratore by Termogamma
REC+® (Recovery Energy Cycle) è un sistema energetico progettato per ridurre drasticamente i costi energetici dei medi e grandi utilizzatori di energia, che operano tutto l’anno e che consumano contemporaneamente energia elettrica e termica/frigorifera.
È un sistema compatto che può essere installato all’esterno o all’interno.
Si basa sui principi della cogenerazione, in altre parole, fornisce contemporaneamente due o più tipi di energia.
Il suo cuore è un motore a combustione interna che può essere alimentato da diversi tipi di carburante, principalmente a gas naturale, ma altre possibilità sono il diesel, il GPL, il biogas, il biometano, a seconda della disponibilità.
Oltre a ridurre i costi energetici, REC+® assicura una drastica riduzione delle emissioni di CO2 e una maggiore indipendenza energetica.
