Guida alla cogenerazione

Impiegata in molteplici settori industriali, del terziario e dei servizi, la cogenerazione è particolarmente adatta per quelle realtà “energivore”, caratterizzate da elevati consumi di calore e di energia elettrica.

Un impianto di cogenerazione permette infatti la produzione simultanea di energia elettrica e termica partendo da una singola fonte energetica all’interno di un unico sistema integrato. Per questo motivo si parla di produzione combinata.
Utilizzando quindi lo stesso combustibile (gas naturale) per generare due vettori energetici (elettricità e calore) è possibile incrementare l’efficienza di utilizzo del combustibile di partenza fino all’85%, con conseguente riduzione di costi in bolletta ed emissioni di CO2, rispetto alla produzione separata di elettricità e di calore. L’utilizzo del calore generato durante il processo, che altrimenti andrebbe disperso, permette quindi alla cogenerazione di ottenere le più elevate prestazioni di efficienza energetica, con il vantaggio di poter gestire la produzione di energia in modo continuativo, affidabile e sicuro.

Un impianto di cogenerazione è composto da un motore a ciclo otto, alimentato ad esempio da gas naturale, il quale produce energia meccanica che viene convogliata a un alternatore per generare elettricità in bassa tensione, che viene successivamente trasformata in media tensione.

Il recupero termico avviene su due fronti: dall’acqua di raffreddamento del motore tramite uno scambiatore a piastre si può ottenere acqua ad alta temperatura e dai fumi di scarico che, essendo vicini ai 400 gradi, possono essere utilizzati per produrre acqua calda, acqua surriscaldata, vapore o olio diatermico tramite una caldaia, piuttosto che essere utilizzati tal quali in processo.

Tutti i dettagli del processo e le principali tecnologie coinvolte ci vengono illustrati in questo breve video di Cogeneration Channel:

Energia prodotta

Elettrica
per la cessione alla rete

Termica
per la produzione di:

• acqua calda

• acqua surriscaldata

• vapore

• olio diatermico

• acqua fredda (trigenerazione)

I benefici della cogenerazione sono molteplici. Innanzitutto, la produzione simultanea di elettricità e calore permette di ridurre di oltre il 30% il consumo di energia primaria, ovvero il combustibile, rispetto alla produzione separata di energie, portando come già detto l’efficienza totale del processo all’85%. Dal momento che la destinazione prevalente è l’autoconsumo, vengono inoltre evitate le perdite di trasmissione e di distribuzione che si verificano quando l’elettricità circola sulle normali reti elettriche.

Un secondo vantaggio, molto importante, è legato alla tutela dell’ambiente: la maggiore efficienza del processo determina meno emissioni di CO2 e gas ad effetto serra, con conseguente riduzione dell’impatto ambientale.

Un terzo aspetto è quello della resilienza del sistema, tema molto sentito soprattutto in nazioni frequentemente interessate da blackout legati a disastri naturali (uragani) oppure caratterizzate da reti poco performanti o non diffuse capillarmente. In questo caso la cogenerazione, attraverso il funzionamento in isola, permette di continuare a produrre l’energia in maniera indipendente, elemento fondamentale in strutture come gli ospedali, dove l’interruzione della fornitura potrebbe comportare seri problemi (pensiamo, ad esempio, alle sale operatorie).

Ultimo, ma non per importanza, è il vantaggio economico, che si traduce in un consistente risparmio in bolletta legato al minor uso del combustibile di partenza, oltre che all’autoproduzione della restante energia a cui si aggiungono gli incentivi, nei paesi dove sono previsti.

La trigenerazione è un particolare campo dei sistemi di cogenerazione che, oltre a produrre energia elettrica e calore, consente di utilizzare l’energia termica recuperata dalla trasformazione termodinamica anche per produrre energia frigorifera. Ciò è possibile grazie ad assorbitori che sfruttano il calore per produrre acqua fredda e gelida.

Questa soluzione è particolarmente indicata per tutte quelle aziende che hanno bisogno di energia elettrica, energia termica sotto forma di acqua calda/vapore e acqua refrigerata (in alcuni casi anche contemporaneamente) per il corretto funzionamento dei processi industriali, quali ad esempio industrie plastiche o alimentari.

Per ottenere le massime performance da un impianto di cogenerazione, è necessario scegliere la giusta taglia. Uno strumento fondamentale per procedere alla valutazione è lo studio di fattibilità, che permette innanzitutto di capire se l’azienda ha le giuste caratteristiche per avvalersi di questo tipo di tecnologia, analizzando innanzitutto la fattibilità a livello tecnico, successivamente i benefici in termini economici e il ritorno dell’investimento.

Si parte da un una valutazione energetica con un responsabile dell’azienda per raccogliere 4 famiglie di valori: turni di lavoro essenziali, assorbimento elettrico, consumo energia termica in tutte le sue forme (vapore, acqua calda, acqua surriscaldata, olio diatermico, energia frigorifera), costi energetici. In base a queste informazioni si definisce la taglia ideale, realizzando un progetto che permette la simulazione del funzionamento dell’impianto nell’arco di un anno tipo, con conseguente valutazione del risparmio economico e di CO₂.

Un’unità di cogenerazione superiore a 1 MWe è definita ad alto rendimento (CAR) se il valore del risparmio di energia primaria (PES) che ne consegue è almeno del 10% rispetto alla produzione separata. Per le unità di cogenerazione riconosciute CAR è previsto l’accesso al meccanismo dei certificati bianchi, secondo le condizioni e le procedure stabilite dal D.M. 05/09/2011.

I certificati bianchi sono il principale strumento di promozione dell’efficienza energetica in Italia: si tratta di titoli negoziabili che appunto certificano il conseguimento di risparmi negli usi finali di energia attraverso interventi e progetti di incremento dell’efficienza energetica.

Il GSE (Gestore Servizi Energetici) riconosce un certificato per ogni TEP (Tonnellata Equivalente di Petrolio) di risparmio conseguito grazie alla realizzazione dell’intervento di efficienza energetica. Su indicazione del GSE, i certificati vengono poi emessi dal Gestore dei Mercati Energetici (GME) su appositi conti.

I certificati bianchi possono essere scambiati e valorizzati sulla piattaforma di mercato gestita dal GME o attraverso contrattazioni bilaterali. A tal fine, tutti i soggetti ammessi al meccanismo sono inseriti nel Registro Elettronico dei Titoli di Efficienza Energetica del GME.

Il valore economico dei titoli è definito nelle sessioni di scambio sul mercato.

Nella gamma di proposte AB, la linea ECOMAX® NATURAL GAS è stata pensata per soddisfare le esigenze specifiche dell’industria e del settore terziario e dei servizi.

Compattezza, versatilità e modularità, unite ad elevate performance energetiche, hanno reso ECOMAX® NATURAL GAS la più diffusa e innovativa soluzione di cogenerazione distribuita in package modulare. Ecco gli altri vantaggi:

1. Un prodotto industriale Plug & Play

2. Nessuna concessione edilizia

3. Riduzione costi e tempi rapidi di installazione e avviamento

4. Rilocabilità

5. Semplicità di interconnessione con impianti già esistenti

La dimostrazione della “flessibilità” di applicazione della cogenerazione arriva dai casi di successo di aziende che hanno installato le soluzioni di cogenerazione proposte da AB.

MARTINI&ROSSI (ITALIA): 1 ECOMAX® 12 NGS
Totale potenza elettrica: 1.203 kW
Totale potenza termica recuperabile: 1.203 kWt

VINAVIL, GRUPPO MAPEI (ITALIA): 1 ECOMAX® 14 NGS
Totale potenza elettrica: 1.416 kW
Totale potenza termica recuperabile: 1.495 kWt