che cos'è la COGENERAZIONE?


La   cogenerazione   è   il   processo   della   produzione   contemporanea   di   energia   meccanica (solitamente trasformata in energia elettrica) e di calore. Il calore è utilizzabile per riscaldamento di edifici e/o per processi produttivi-industriali.

Lo  spettro  delle  prestazioni  di  tipo  elettrico  e  termico  riguardanti  gli  impianti  di  cogenerazione variano da pochi a centinaia di kilowatt. Dall'anno 2000 circa sono a disposizione sempre di più sul mercato  impianti  delle  dimensioni  di  una  lavatrice,  le  cosiddette  mini  e  micro  centrali  elettriche  a cogenerazione  per  case  unifamiliari,  piccole  imprese  e  hotel.  Nel  2009  è  partito  un  progetto  da parte  di  VW  che  prevede  l'installazione  di  100.000  piccoli  impianti  di  cogenerazione,  con prestazioni complessive di circa 2 GW.

Un esempio è dato dal funzionamento di un'automobile: la potenza prelevata dall'albero motore è usata per la trazione e la produzione di elettricità, il calore sottratto ai cilindri per il riscaldamento dell'abitacolo  e  la  pressione  dei  gas  di  scarico  per  muovere  la  turbina  di  sovralimentazione.  Lo sfruttamento  di  calore  e  pressione  non  comporta  un  aumento  dei  consumi  poiché  sono  scarti  del processo di conversione da energia chimica ad energia meccanica attuato dal motore. Il  loro  sfruttamento  consente  di  trasformare  l'energia  primaria  immessa  (il  combustibile  fornisce energia chimica) in forme diverse di energia secondaria prodotta (movimento, calore). Un sistema che opera la cogenerazione è detto co-generatore.


Uno dei primi esempi di diffusione della cogenerazione su piccola scala in Italia è stato il TOTEM realizzato  nel  1973  dall'ing.  Mario  Palazzetti,  del  Centro  Ricerche  Fiat.  L'energia  termica  può essere   utilizzata   per   uso   industriale   o   condizionamento   ambientale   (riscaldamento, raffreddamento).

La cogenerazione viene realizzata in particolari centrali termoelettriche, dove si recuperano l'acqua calda  o  il  vapore  di  processo  e/o  i  fumi,  prodotti  da  un  motore  primo  alimentato  a  combustibile fossile  (gas  naturale,  olio  combustibile,  ecc.)  o  da  combustibili  organici  non  fossili  (biomasse, biogas,  gas  di  sintesi,  o  altro):  si  ottiene  così  un  significativo  risparmio  di  energia  rispetto  alla produzione  separata  dell'energia  elettrica  (tramite  generazione  in  centrale  elettrica)  e  dell'energia termica (tramite centrale termica tradizionale).

Un  particolare  campo  dei  sistemi  di  cogenerazione  è  quello  della  trigenerazione.L'efficienza  può essere  espressa  in  diversi  modi,  che  non  sempre  portano  ad  un  corretto  confronto  tra  i  vari impianti. Si illustrano allora le definizioni adottate dall'Environmental Protection Agency (EPA).

L'efficienza di un processo semplice è il rapporto tra energia conservata, al termine del processo, ed energia immessa.

Dato che i sistemi di cogenerazione producono sia elettricità, sia calore, la loro efficienza totale è data  dalla  somma  dell'efficienza  elettrica  e  dell'efficienza  termica.  Per  esempio  un  impianto  che utilizza  100  MWh  di  metano  per  produrre  40  MWh  elettrici  e  40  MWh  termici  ha  un'efficienza elettrica  e  termica  del  40%  ed  un'efficienza  globale  dell'80%.La  cogenerazione  è  una  tecnologia che  consente  di  incrementare  l'efficienza  energetica  complessiva  di  un  sistema  di  conversione  di energia. Ma per spiegarne il motivo occorre analizzare i rendimenti.

Il coefficiente di rendimento è caratteristico per ogni tipo di motore e rappresenta il rapporto tra la resa energetica che ne deriva ed il combustibile introdotto. Nel motore di una automobile indica il rapporto  tra  i  chilometri  percorsi  e  la  quantità  di  idrocarburi  introdotti;  nei  grandi  motori  per  la produzione  di  energia  elettrica  il  coefficiente  indica  il  rapporto  tra  chilowattora  prodotti  e  il combustibile consumato.

Questi  rapporti  sono  caratteristici  per  ogni  tipo  di  motore. Ad  esempio  i  motori  di  auto  a  benzina  presentano rendimenti che oscillano tra il 20 e il 30 per cento; auto con motori diesel tra il 25 e il 35 per cento, il restante diventa calore disperso.

I grandi motori hanno un'efficienza maggiore e, pur generalizzando molto, si può affermare che per i motori termoelettrici, il coefficiente di rendimento è discretamente alto e può raggiungere un 55%. Ma  il  medesimo  motore  quando  produce  in  cogenerazione  presenta  coefficienti  che  raggiungono

l'85%,   perché   il   potere   calorifico   del   combustibile   è   utilizzato   al   meglio,   con   un'effettiva ottimizzazione dei processi.

Naturalmente   gli   investimenti   per   adattare   i   motori   di   una   centrale   termoelettrica   alla cogenerazione  sono  notevoli,  ma  qualora  sia  possibile  creare  una  rete  di  teleriscaldamento,  i risultati  sono  sempre  vantaggiosi.  Va  considerato  infatti  il  periodo  di  utilizzo  di  queste  macchine,che arriva anche a 30-40 anni.

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