Che cos'è la cogenerazione e quali vantaggi offre?

La cogenerazione, o CHP (Combined Heat Power), è la produzione combinata di energia elettrica e termica a partire da un’unica fonte di energia primaria. Un sistema di cogenerazione produce allo stesso tempo calore ed elettricità in un solo impianto, alimentato da un'unica fonte di energia primaria, garantendo così un rendimento energetico migliore di quello che sarebbe possibile ottenere da due fonti di produzione separate. In questo modo, quasi tutta l'energia termica prodotta dai processi di combustione non viene dissipata nell'ambiente, come accade con gli impianti tradizionali, ma viene recuperata e riutilizzata. Le tecnologie di cogenerazione più utilizzate prevedono la combustione di carburanti come gas naturale, GPL, diesel, biogas, biometano, olio vegetale o biomasse.

Al contrario, un impianto di cogenerazione cattura e utilizza questo calore, ad esempio, convogliando l'acqua calda e fornendola a un consumatore (che sia una fabbrica o un gruppo di edifici). Pertanto i vantaggi della cogenerazione fanno in modo che solo il 10%-30% dell'energia venga sprecato, con un miglioramento dell'efficienza energetica fino al 70%-90%.

Esistono diversi tipi di cogenerazione, tra cui:

 

• Motore con turbina a gas: questi sistemi utilizzano il calore di scarto dei gas di scarico delle turbine per generare energia; in genere utilizzano il gas naturale come fonte di combustibile. Le turbine a gas (turbogas) trasformano l'energia del gas che le attraversa in energia meccanica che fa muovere un alternatore, il quale la trasforma in elettricità.

• Motore a combustione interna: in questo processo di cogenerazione viene utilizzato un motore a gas alternativo. Questi tipi di impianti di cogenerazione sono solitamente prodotti come unità completamente imballate che possono essere installate all'interno di un locale dedicato all'impianto o in uno spazio esterno dedicato e sono facili da collegare all'infrastruttura di riscaldamento ed elettrica del sito. Il calore viene recuperato attraverso il sistema di raffreddamento del motore, formato da scambiatori di calore, o tramite il recupero di calore dai gas di scarico e può essere utilizzato sotto forma di acqua calda o di vapore;

• Motore a biocombustibile: questi sistemi sono molto simili ai precedenti, in quanto utilizzano un motore alternativo a gas o diesel adattato all'uso di biocombustibile come fonte di carburante. L'utilizzo di biocarburanti riduce il consumo di combustibili fossili e comporta una riduzione delle emissioni di carbonio. Inoltre, questi impianti sono generalmente forniti in unità assemblate, facili da collegare alle infrastrutture di riscaldamento ed elettriche esistenti;

• CHP con turbina a vapore: questo sistema utilizza l'impianto di riscaldamento come condensatore di vapore per la turbina a vapore.

 

Alcuni impianti di cogenerazione utilizzano come combustibile la biomassa derivata dai rifiuti solidi industriali e urbani e sono quindi chiamati sistemi di cogenerazione a biomassa.

 

attraverso la direttiva 2012/27/UE, che ha sostituito la precedente direttiva 2004/8 CE. Secondo l'ultima direttiva, la cogenerazione ad alto rendimento risponde ai seguenti criteri:

• La produzione mediante cogenerazione delle unità di cogenerazione fornisce risparmi di energia primaria pari ad almeno il 10 % rispetto ai valori di riferimento per la produzione separata di energia elettrica e calore;

• La produzione mediante unità di piccola cogenerazione e di micro-cogenerazione che forniscono un risparmio di energia primaria può essere definita cogenerazione ad alto rendimento.

 La cogenerazione ha rappresentato il 12% della produzione di elettricità in Europa e il 14% del suo calore nel 2019, secondo i dati Eurostat, e secondo le stime di COGEN Europe il numero potrebbe salire al 20% dell'elettricità e al 25% del calore entro il 2030. Gli impianti di cogenerazione possono:

In realtà, non c'è molta differenza tra un processo di cogenerazione e uno di trigenerazione. La trigenerazione può essere considerata semplicemente un'estensione della cogenerazione, in quanto aggiunge un ulteriore elemento alla formula: la refrigerazione. Così, mentre i sistemi di cogenerazione industriale catturano il calore prodotto dalla produzione di energia e lo restituiscono al consumatore come riscaldamento, i sistemi di trigenerazione forniscono elettricità, calore e raffreddamento sotto forma di aria o acqua fredda. Il processo di raffreddamento, basato sull’evaporazione a bassa temperatura, funziona mediante un cogeneratore abbinato a un'unità di refrigerazione ad assorbimento che trasforma l'energia termica in energia frigorifera cambiando lo stato del liquido refrigerante.