- Cogenerazione

   - Bio-ogenerazione

   - Trigenerazione

Conoscere meglio la cogenerazione, i suoi principi tecnico applicativi e le sue potenzialità, almeno a grandi linee, significa capire i vantaggi che essa può offrire in termini di efficienza energetica ed ecosostenibilità.
Le indicazioni qui fornite non hanno l'ambizione della completezza o delle analiticità ingegneristiche, ma sono da considerare un sintetico memorandum degli aspetti fondamentali che caratterizzano l'argomento.

Con il termine cogenerazione si intende la produzione combinata di energia elettrica/meccanica e di energia termica (calore) ottenute in appositi impianti utilizzanti la stessa energia primaria.
Per produrre la sola energia elettrica si utilizzano generalmente centrali termoelettriche che disperdono parte dell'energia primaria nell'ambiente: questa è energia termica di scarso valore termodinamico essendo a bassa temperatura.
Invece per produrre la sola energia termica tradizionalmente si usano delle caldaie che convertono l'energia primaria contenuta nei combustibili, di elevato valore termodinamico, in energia termica di ridotto valore termodinamico.
Quindi, se un'utenza richiede energia elettrica ed energia termica, anziché installare una caldaia ed acquistare energia elettrica dalla rete, si può pensare di realizzare un ciclo termodinamico per produrre energia elettrica sfruttando i livelli termici più alti, cedendo il calore residuo a più bassa temperatura per soddisfare le esigenze termiche. Da questo punto di vista la cogenerazione può dare un risparmio energetico che però non è scontato: si tratta allora di valutare quando è davvero vantaggiosa e rispetto a quale alternativa. L'obiettivo fondamentale che si vuole perseguire con la cogenerazione è quello di sfruttare al meglio l'energia contenuta nel combustibile: a ciò consegue un minor consumo di combustibile e di conseguenza un minor impatto ambientale.





VANTAGGI

La cogenerazione permette di risparmiare energia fino al 30% e assicura benefici oggettivi, misurabili e quantificabili. Su tale principio guida si basa anche la trigenerazione, cioè la produzione simultanea di energia termica, elettrica e frigorifera da un'unica fonte energetica. Cogenerazione e trigenerazione rientrano nelle scelte strategiche delle aziende che vedono nell'efficienza energetica un'opportunità essenziale per ridurre i costi ed aumentare la loro competitività.



VANTAGGI AMBIENTALI

Altrettanto significativi sono i vantaggi a livello di impatto ambientale, in quanto vengono ridotte drasticamente le emissioni di CO2 grazie al minor consumo di combustibile fossile. Ecco perché la cogenerazione rientra a pieno titolo nella politica energetica sostenibile, in sintonia con gli obiettivi dell'Unione Europea del "20-20-20" e con le altre disposizioni comunitarie per la salvaguardia ambientale.

Rispetto alla produzione separata delle stesse quantità di energia elettrica e calore, la produzione combinata, se efficace, comporta:
• un risparmio economico conseguente al minor consumo di combustibile;
• una riduzione dell'impatto ambientale, conseguente sia alla riduzione delle emissioni sia al minor rilascio di calore residuo nell'ambiente (minor inquinamento atmosferico e minor inquinamento termico);
• minori perdite di trasmissione e distribuzione per il sistema elettrico nazionale, conseguenti alla localizzazione degli impianti in prossimità dei bacini di utenza o all'autoconsumo dell'energia prodotta;
• la sostituzione di modalità di fornitura del calore meno efficienti e più inquinanti (caldaie, sia per usi civili sia industriali, caratterizzate da più bassi livelli di efficienza, elevato impatto ambientale e scarsa flessibilità relativamente all'utilizzo di combustibili).
Per chiarire il significato di risparmio energetico connesso ad un impianto cogenerativo rispetto alla produzione separata delle medesime quantità di energia utile, si illustra l'esempio riportato nella figura 1. Supponendo che un impianto cogenerativo, per produrre 35 unità di energia elettrica e 50 unità di calore utile, consumi 100 unità di combustibile, il rendimento termodinamico complessivo di conversione, inteso come rapporto tra l'energia utile prodotta (35 + 50) e l'energia primaria del combustibile utilizzato (100), risulta dell'85%. Se si considera invece il caso di produzione separata, supponendo di produrre 35 unità di energia elettrica con una centrale termoelettrica avente un rendimento elettrico di circa il 40% e 50 unità di calore utile con una caldaia avente un rendimento termico pari a circa l' 80%, si avrebbe un consumo di combustibile pari a 140 unità di combustibile. Nel caso di produzione separata delle stesse quantità di energia elettrica e calore, risulterebbe quindi un consumo di 140 unità di combustibile anziché le 100 richieste dall'impianto di cogenerazione. Il risparmio di energia primaria conseguibile con la cogenerazione è dunque pari al 28%.

La bio-cogenerazione costituisce sia un'opportunità di business estremamente interessante per le imprese agricole, sia una scelta lungimirante per società pubbliche e private che puntano alla produzione e valorizzazione del biogas in un'ottica di elevato rendimento energetico ed ecosostenibilità.
Con la bio-cogenerazione si produce, infatti, energia elettrica e termica utilizzando scarti agricoli e zootecnici, oppure impiegando materia proveniente da colture dedicate, o ancora frazioni organiche di rifiuti urbani.

VANTAGGI

Grazie a specifiche politiche di incentivazione governative, le imprese agricole possono entrare nel modo più vantaggioso nel mercato dell'elettricità, cedendo alla rete i kWh prodotti dall'impianto. Al di là delle politiche incentivanti italiane, la biocogenerazione è un mercato di respiro europeo con straordinarie prospettive di crescita e nel quale il Gruppo AB si propone con le potenzialità per svolgere un ruolo di primo piano, in particolare nella capacità di offrire le tecnologie e le soluzioni che rappresentano il "cuore" dell'intero sistema: la trasformazione del biogas in energia, assicurando le più elevate prestazioni in un contesto di assoluta affidabilità.



LA DIGESTIONE ANAEROBICA

E' un processo di conversione di tipo biochimico che avviene in assenza di ossigeno e che consiste nella demolizione, ad opera di micro-organismi, di sostanze organiche complesse (lipidi, protidi, glucidi) contenute nei vegetali e nei sottoprodotti di origine animale. Il biogas prodotto è costituito abitualmente per il 50/70% circa da metano e per la restante parte da CO2 ed altri componenti.

La produzione combinata di energia elettrica e calore trova applicazione sia in ambito industriale, soprattutto nell'autoproduzione, sia in ambito civile.
Il calore che, per evitare costi e perdite eccessive, non può essere trasportato per lunghe distanze, viene utilizzato, nella forma di vapore o di acqua calda/surriscaldata, per usi di processo industriali o civili (es. riscaldamento urbano tramite reti di teleriscaldamento, nonché il raffreddamento tramite sistemi ad assorbimento) o, nella forma di aria calda, per processi industriali di essiccamento, mentre l'energia elettrica, che può contare su un'estesa rete di distribuzione, viene autoconsumata oppure immessa in rete. Le utenze privilegiate per la cogenerazione sono quelle caratterizzate da una domanda piuttosto costante nel tempo di energia termica e di energia elettrica, come ospedali e case di cura, piscine e centri sportivi, centri commerciali oltre che industrie alimentari, cartiere, industrie legate alla raffinazione del petrolio ed industrie chimiche. Nel caso di impieghi di tipo civile, tra cui il riscaldamento di ambienti o il teleriscaldamento urbano, il calore viene generalmente prodotto a temperatura relativamente bassa e il fluido vettore dell'energia termica è prevalentemente acqua. Nel caso di impieghi industriali, il calore viene generalmente prodotto a temperatura e pressione più elevate. Non mancano situazioni miste, in cui si ha produzione di calore a vari livelli di temperatura e pressione. In tali casi, di solito, vi è un unico luogo di utilizzo (ad esempio, uno stabilimento industriale), dove il calore pregiato viene destinato alle lavorazioni, mentre quello a più bassa temperatura viene destinato al riscaldamento degli ambienti produttivi. In alcuni settori industriali la produzione combinata di energia elettrica e calore costituisce già un'opzione produttiva ampiamente consolidata che potrà assumere un peso ancor più rilevante in termini di apporti alla domanda elettrica nazionale che di risparmio energetico. Oggi, si parla sempre più spesso di trigenerazione. Un sistema di trigenerazione, così come illustrato in figura 2, è un sistema energetico costituito da un impianto di cogenerazione la cui energia termica utile viene impiegata, in tutto o in parte, per produrre, mediante frigoriferi ad assorbimento, acqua refrigerata per il condizionamento o per i processi industriali. Lo sfruttamento del calore utile prodotto dall'impianto di cogenerazione anche per il raffrescamento permette di massimizzare lo sfruttamento dell'energia termica, rendendo conveniente un impiego dell'impianto per un numero maggiore di ore all'anno.