Cogenerazione e microcogenerazione: la nuova energia
di: Alessia Varalda
fonte: 'Elettricoplus'
13.10.2008
Negli ultimi decenni l’incremento della domanda e del prezzo del petrolio e le implicazioni geopolitiche legate allo sfruttamento hanno spostato l’attenzione verso le fonti di energia rinnovabili e la ricerca di nuove tecnologie per la produzione di energia. Tra queste si stanno sviluppando la cogenerazione e la piccola cogenerazione distribuita.
In ogni edificio c’è necessità di energia elettrica ed energia termica. Tradizionalmente queste esigenze vengono soddisfatte mediante l’acquisto di energia elettrica dalla rete ed il consumo di metano bruciato in una caldaia situata presso l’unità abitata. L’energia elettrica acquistata viene prodotta in un impianto convenzionale centralizzato, e distribuita attraverso linee di alta tensione. A causa di questo processo, prima che arrivi negli edifici oltre il 60% dell’energia contenuta nel combustibile usato (lo stesso metano che usiamo in cucina o nella caldaia per il riscaldamento) viene dissipata sotto forma di calore. Altri sprechi sono poi collegati all’utilizzo del metano nella caldaia per il riscaldamento (rendimento effettivo stimabile, nei casi migliori, intorno all’80%).
Il termine cogenerazione si riferisce alla produzione combinata, direttamente presso il sito dell’utente, di calore ed energia elettrica in impianti di taglia inferiore a 1 MW (micro cogenerazione per impianti di taglia inferiore ai 50 kW). La produzione di energia elettrica è ottenuta impiegando sia combustibili tradizionali (come metano e Gpl) sia alternativi (come il biogas), convertiti in un motore primo che aziona un generatore elettrico. Durante questa produzione, si sviluppa anche del calore che viene recuperato e utilizzato per fini civili o industriali (riscaldamento, condizionamento, processo produttivo…).
Attraverso la cogenerazione tradizionale solo la grande industria e i grandi consumatori possono produrre contemporaneamente energia elettrica e termica in modo autonomo ed economico, quindi le aziende energivore che, per esigenze produttive, assorbono sempre almeno il 70% della loro potenza installata. Il motivo di ciò è da ricercarsi nel vincolo tecnologico legato ai cogeneratori tradizionali: questi, per garantire i 50 Hz della energia elettrica generata, devono funzionare a velocità costante (alla velocità di rotazione del motore corrisponde la frequenza dell’energia elettrica). Per tale motivo, vengono progettati per dare il massimo rendimento elettrico al 100% della loro potenza nominale. Quando l’utente servito riduce le proprie richieste di energia, il cogeneratore deve ridurre la propria potenza mantenendo costante la propria velocità di rotazione. Nel fare ciò degrada il rendimento del motore primo. Ne consegue che il rendimento elettrico viene ridotto tanto più quanto più la potenza si riduce dal valore nominale. Sotto al 70% della potenza nominale, il cogeneratore tradizionale diventa antieconomico (rispetto all’acquisto di energia dalla rete di distribuzione) e pertanto viene spento, e l’investimento diventa improduttivo. Per la maggior parte dei potenziali utenti, che hanno dei minimi di consumo molto bassi molte volte al giorno, il cogeneratore tradizionale è economicamente svantaggioso.
Attraverso la microcogenerazione evoluta invece tutti, anche gli utenti domestici (un condominio, un gruppo di villette a schiera, un hotel, un centro sportivo) hanno l’opportunità di rendersi autonomi dal punto di vista energetico, ottenendo i grandi vantaggi insiti nella cogenerazione sia dal punto di vista economico sia ambientale.
Con la micro-cogenerazione diffusa il calore prodotto durante la generazione di energia elettrica non viene disperso ma recuperato ed utilizzato in loco, con un conseguente sfruttamento dell’energia contenuta nel metano per oltre il 90%. Pertanto, a parità di energia elettrica e termica utilizzate, i consumi di metano, e conseguentemente la bolletta e le emissioni di gas serra, si riducono della metà.
Energifera, nata da Elettronica Santerno propone Tema, una macchina di microcogenerazione evoluta ad inverter basata su tecnologie brevettate e proprietarie.
Le macchine modulanti di microcogenerazione evoluta ad inverter Tema sono in grado di erogare, con un unico sistema, elettricità, calore e condizionamento, rispondendo puntualmente alle richieste di potenza dell’utente; il tutto con garanzia di massimo rendimento dal 15 al 125 % della potenza nominale, risparmio effettivo e totale autonomia energetica.
Le macchine Tema sono alimentate a gas metano o Gpl e sono disponibili in 3 taglie: 20, 50 e 100 kWe consentono erogazioni di picco – di durata programmabile – fino ad un massimo di 250 kW elettrici.
Le soluzioni di microcogenerazione di Energifera sono, inoltre, dotate di un potente tool di supervisione del sistema di controllo che - attraverso l’acquisizione, la memorizzazione e la gestione dei dati relativi ai parametri di funzionamento della centrale - agevola le operazioni di manutenzione ed assistenza.
Vantaggi economici per gli utenti
Attraverso la microcogenerazione distribuita di Energifera è possibile ottenere energia elettrica e termica risparmiando sensibilmente sui consumi rispetto alla generazione separata di elettricità (centralizzata) e calore (distribuita). Si stima, infatti, che in un impianto convenzionale per la produzione di elettricità, sul totale dell’energia prodotta, solamente il 35-40% arrivi all’utente civile o professionale, mentre il restante 60-65% risulta disperso nell’ambiente sotto forma di calore (rendimento della centrale, rendimento macchine, perdite di distribuzione, eccetera) a partire dalla generazione fino alla distribuzione presso il sito di utilizzo.
Diversamente, utilizzando in modo distribuito macchine di microcogenerazione, si eliminano le perdite legate alla distribuzione e il calore normalmente prodotto dalla combustione non viene disperso nell’ambiente, ma è recuperato e utilizzato per soddisfare le esigenze termiche dell’utente servito dalla macchina. Pertanto, si sfrutta al massimo l’energia sprigionata dal combustibile, con una riduzione di consumo e quindi del suo costo, a parità di energia elettrica e termica usate, dal 30% al 50% in funzione del profilo dell’utente.
Le macchine di mini e microcogenerazione Tema consentono, inoltre, di usufruire degli incentivi previsti per la generazione diffusa sia a livello europeo (Direttiva 2008/8/CE) sia a livello Nazionale (D.L. 20/2007) e degli incentivi in Conto Energia sul fotovoltaico anche con funzionamento parziale o totale in isola, come spiegato dal direttore tecnico Roberto Pettinari.
L’utilizzo della microcogenerazione evoluta, inoltre, scongiura i problemi legati alle carenze estive o invernali della rete di distribuzione elettrica nazionale che possono provocare seri problemi economici e operativi (si pensi ad un black out per un ospedale o per un’industria manifatturiera che necessita di processi produttivi a ciclo continuo). E’, infatti, un ups ad alto rendimento e di durata indefinita in caso di black out e consente la correzione del fattore di potenza (rifasamento).
Con Tema ridurre le emissioni inquinanti diventa un vantaggioso modo di risparmiare soldi. Secondo gli impegni siglati del Protocollo di Kyoto, per l’Italia è stata fissata una percentuale di riduzione del 6.5% delle emissioni di gas serra rispetto ai livelli del 1990, nel periodo di adempimento 2008-2012. Ma per garantire uno sviluppo sostenibile, occorre programmare un nuovo modello energetico basato in primo luogo sul miglioramento dell’efficienza nello sfruttamento dei combustibili fossili, sulle fonti rinnovabili e sulla ricerca, appunto, di tecnologie pulite.
Nello specifico, impegnare 100 kW Tema equivale, in termini di riduzione di C02 emesse in atmosfera, a creare 500 m2 di foresta ogni 10 ore di funzionamento e abbattere drasticamente i costi fino al 50%, con un ritorno dell’investimento calcolato mediamente tra un anno e mezzo e quattro anni.
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