Cogenerazione e trigenerazione: produrre energia senza sprecare energia

La cogenerazione è un sistema di produzione contemporanea di energia elettrica ed energia termica, realizzata in un unico impianto integrato, utilizzando un unico combustibile.
Lo scopo è un miglior utilizzo dell’energia, e quindi un risparmio economico, integrando due processi con la medesima energia primaria.  Il principale vincolo per ottenere elevati risparmi è quello di avere una contemporaneità di consumi termici ed elettrici.

Un esempio di principio potrà chiarire: tutti noi sappiamo che dal petrolio è possibile ottenere la benzina. La benzina non è il solo prodotto, ci sono tutta una serie di sottoprodotti quali: oli lubrificanti, paraffine, catrame ecc. Anziché buttarli dopo aver prodotto la benzina si utilizzano per creare altri prodotti. Questo meccanismo consente di ridurre il prezzo dei singoli prodotti  e avere un processo maggiormente economico.

Il principio della cogenerazione è simile: mediante un combustibile è possibile produrre energia elettrica, se il processo si fermasse qui, sicuramente non sarebbe economicamente conveniente o particolarmente “ecologico”. Nella cogenerazione, però, come effetto secondario si ha la produzione di calore, utilizzato per il riscaldamento degli ambienti o per i processi industriali: quindi, alla fine del processo nulla, o quasi nulla, si disperde.

Vediamolo graficamente:

Esempio di sistema per la produzione di Energia Termica:



Esempio di sistema per la produzione di Energia Elettrica:



Le immagini sopra, riportano i coefficienti di conversione tipici degli impianti singoli.
Nel caso di un sistema di cogenerazione, i valori sono nettamente differenti:


Come è possibile vedere, nel caso di produzione combinata elettrica + termica, il rendimento totale risulta più elevato.

Un impianto convenzionale per la produzione di sola energia elettrica ha un’efficienza di circa il 35-38%.
Un impianto convenzionale per la produzione di sola energia termica consente invece un rendimento di circa l’80-85%.
Con un sistema di cogenerazione, invece, il calore prodotto dalla combustione non è disperso (non va conteggiato nelle perdite), ma recuperato per altri usi.
Questo è il motivo principale per cui con la cogenerazione si raggiunge una efficienza superiore all’80%.

Questo permette di:

• Diminuire le emissioni inquinanti;
• Aumentare l’efficienza media degli impianti;
• Diminuire i costi di combustibile.

I sistemi di cogenerazione sono adatti per: industrie, centri commerciali, complessi residenziali, complessi alberghieri, strutture ospedaliere o comunque grandi impianti con molteplice richiesta di energia.

La realizzazione di una centrale cogenerativa, con produzione di energia termica e di energia elettrica, per essere efficace deve normalmente rispondere ai seguenti criteri:

• Presenza di utenze termiche/elettriche, nelle vicinanze alla zona di collocazione dell’impianto, fruitrici direttamente del calore e della corrente elettrica prodotta nel modo più continuativo possibile nell’anno;
• Presenza di una o preferibilmente più fonti di approvvigionamento del combustibile (qualunque esso sia: metano, biomassa, ecc.) tali da garantire all’impianto un apporto continuativo di materiale;
• Scelta di una taglia di potenza elettrica comunque piccola in modo da contenere il fabbisogno di combustibile.

In generale il limite alle dimensioni di impianto si pone intorno ai 2-3 MW, poiché fino a questa potenza è facile avere utenti per l'energia termica ottenuta della produzione elettrica dell’impianto, che normalmente viene immessa nella rete nazionale.

La Trigenerazione: recuperare il calore per produrre freddo

La trigenerazione non è altro che la cogenerazione, a cui si lega anche la produzione del freddo. Quindi, con un solo combustibile si possono ottenere tre differenti forme di energia: elettrica, termica e frigorifera.



Nei sistemi tradizionali l’energia frigorifera, sotto forma di acqua refrigerata per raffrescamento e condizionamento ambientale, viene prodotta con i tradizionali chiller che funzionano ovviamente con energia elettrica.

In un sistema a trigenerazione, il “freddo” è realizzato in un modo completamente differente: attraverso i gas di scarico del motore del cogeneratore, si preleva un’elevata quantità di acqua calda alla temperatura desiderata e tramite un assorbitore si produce acqua refrigerata per il condizionamento estivo o il raffrescamento di processi industriali.

Un impianto di trigenerazione sarà quindi in grado di produrre:

• Energia elettrica e recuperare il calore per il riscaldamento e l’acqua calda sanitaria durante l’inverno;
• Energia elettrica e calore da fornire all’assorbitore interno per la produzione di acqua refrigerata (fino ai 7 gradi) per il raffrescamento ambientale durante l’estate.

Questi sistemi, molto performanti e di sicuro interesse, attualmente hanno taglie di potenza molto elevate e adatte al terziario o all’ industria. In impianti dove le richieste di energia sono molteplici e varie, sono sicuramente tra le soluzioni più performanti.