Che cos'è la cogenerazione? Produzione energetica efficiente per edifici e reti di teleriscaldamento

Che cos'è la cogenerazione? Produzione energetica efficiente per edifici e reti di teleriscaldamento

Con questa soluzione moderna, che consente di produrre simultaneamente corrente elettrica e calore, l’energia viene generata in maniera efficiente ed ecologica, riducendo così i costi di riscaldamento e quelli per la produzione di elettricità.

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La gestione energetica combinata basata sulla cogenerazione è una soluzione moderna che consente la produzione simultanea di corrente elettrica e calore. Grazie all’impiego di sistemi di cogenerazione, l’energia viene generata in maniera efficiente ed ecologica, riducendo in tal modo i costi di riscaldamento e quelli per la produzione di elettricità.

L’aumento dei costi energetici costringe le imprese ad attribuire maggiore attenzione alla loro struttura dei costi. A ciò si aggiunge un’accresciuta sensibilità ai temi ambientali nella società che influenza l’atteggiamento delle imprese nei confronti del consumo di energia. Questi due fattori stanno rendendo sempre più popolari fonti alternative di energia come il sole, il vento, l’acqua e la biomassa – e rendono più economica la gestione dei combustibili fossili.

In quest’ottica, la produzione di energia per mezzo di unità di cogenerazione è in rapida ascesa poiché questa forma di produzione energetica offre vantaggi sia economici che ambientali.

Come funziona la cogenerazione?

La gestione energetica combinata basata sulla cogenerazione consiste nella generazione di corrente elettrica e calore mediante un solo dispositivo. A tale scopo vengono impiegate cosiddette unità di cogenerazione (Combined Heat and Power, CHP). L’elemento principale di un’unità di cogenerazione è il motore a gas ad alta efficienza che aziona un generatore e in tal modo produce corrente elettrica. Il calore residuo del motore e dei gas di scarico viene recuperato dagli scambiatori e poi messo a disposizione sotto forma di calore di riscaldamento. Attraverso una rete di distribuzione del calore, quest’ultimo può essere distribuito a diverse utenze e utilizzato per il riscaldamento o per la produzione di acqua calda sanitaria.

Un impianto di riscaldamento con un’unità di cogenerazione può così soddisfare una parte del fabbisogno di energia termica di un edificio, producendo contemporaneamente corrente elettrica. Grazie alla generazione combinata di calore e corrente elettrica si riducono al minimo le perdite di energia, sfruttando al massimo l’energia primaria del combustibile. Questi sistemi raggiungono un rendimento pari quasi al 90%.

Principio di funzionamento della cogenerazione in un impianto di cogenerazione per un duplice utilizzo dell’energia primaria: un motore aziona un generatore che utilizza il calore residuo come calore di riscaldamento.

Vantaggi della cogenerazione: efficienza energetica ed economicità

La produzione combinata calore e corrente elettrica consente un utilizzo migliore dell’energia primaria rispetto alla produzione separata, con la contemporanea riduzione del consumo di combustibile. Tramite l’utilizzo più efficiente del combustibile si riducono le emissioni di anidride carbonica. L’integrazione di un’unità di cogenerazione in un impianto di riscaldamento esistente significa anche costi elettrici di esercizio più bassi: meno elettricità acquistata, esenzione dagli oneri di rete e da altre imposte nonché riduzione del rischio di oscillazione dei prezzi. Inoltre, un’unità di cogenerazione può fungere anche da gruppo elettrogeno di emergenza, cosa che migliora notevolmente la sicurezza in caso di guasto.

Gli investimenti di piccole e medie imprese in impianti di cogenerazione sono sostenuti con incentivi in molti Paesi dell’Unione europea. Le imprese che passano alla gestione energetica combinata basata sulla cogenerazione spesso beneficiano di certificazioni, esenzioni fiscali, sovvenzioni agli investimenti, certificati gratuiti su emissioni di gas a effetto serra ecc.

Unità di cogenerazione PowerBloc

Grazie alla loro affidabilità e ai bassi costi energetici, i sistemi di cogenerazione stanno avendo una diffusione crescente. Inoltre riducono notevolmente le emissioni inquinanti rispetto alla generazione di calore decentralizzata. Nei prossimi anni, questi impianti diventeranno una delle tecnologie principali per la produzione economica di calore e corrente elettrica per piccole e medie strutture ma anche per aziende locali di distribuzione di energia elettrica ed energia termica.

Le unità PowerBloc sono un esempio di impianti progettati per la cogenerazione. Sono composte da un motore a combustione, un generatore, uno scambiatore di calore e un sistema di controllo remoto. Le unità di cogenerazione PowerBloc rientrano nella categoria degli impianti per la generazione decentralizzata di corrente elettrica. Producono calore ed elettricità vicino al luogo di consumo, motivo per cui raggiungono un elevatissimo livello di utilizzo dell’energia primaria fino al 90%. Rispetto alle unità di cogenerazione, le grandi centrali elettriche convenzionali raggiungono soltanto un livello di utilizzo dell’energia primaria del 30-50%. Il resto viene dissipato sotto forma di calore residuo. Nelle unità di cogenerazione PowerBloc, il calore residuo viene utilizzato, ad esempio, per la preparazione di acqua calda oppure come calore di processo negli impianti industriali. L’elettricità prodotta viene utilizzata direttamente nell’edificio o spesso può essere immessa nella rete pubblica dietro pagamento.

In virtù dell’elevato coefficiente di rendimento, le unità di cogenerazione PowerBloc consentono di risparmiare energia e riducono sensibilmente le emissioni di anidride carbonica grazie a un utilizzo volto a preservare le risorse. Un’unità di cogenerazione alimentata con gas naturale emette quasi il 60% in meno di anidride carbonica. Le unità di cogenerazione di Hoval possono essere alimentate anche con biogas.

La fascia di potenza elettrica delle unità di cogenerazione PowerBloc per alimentazione con gas naturale o biogas va da 43 a 532 kW, mentre la loro potenza termica va da 65 a 687 kW. A seconda del fabbisogno possono essere impiegate sia per case plurifamiliari sia per condomini o impianti industriali.

Sintesi

Grazie alla configurazione modulare dei sistemi di cogenerazione, alla disponibilità degli impianti, alle ampie possibilità di applicazione, alla facilità di approvvigionamento del combustibile e al coefficiente di rendimento relativamente alto, i sistemi di cogenerazione alimentati a gas costituiscono gli impianti più efficienti per la conversione di energia primaria contenuta nei combustibili in corrente elettrica e calore. Permettono risparmi fino al 30% dell’energia primaria rispetto alla produzione separata di calore ed elettricità.

Le unità di cogenerazione vengono utilizzate soprattutto per impianti industriali singoli con un fabbisogno di potenza relativamente basso, dove sostituiscono il calore generato nel locale caldaia o fornito dalla rete e la corrente elettrica acquistata. Nell’industria di trasformazione, le unità di cogenerazione possono quindi fornire una quota significativa di vapore, acqua calda e aria calda per scopi tecnologici, riscaldamento e raffrescamento, e coprono gran parte del fabbisogno di energia elettrica.

La redditività di un impianto di cogenerazione dipende dal corretto adattamento del sistema all’edificio. Per garantire il massimo sfruttamento dell’energia prodotta è necessario determinare correttamente la potenza termica delle unità di cogenerazione con riferimento al fabbisogno di calore dell’edificio.

Hoval analizza diversi scenari ed effettua dettagliati calcoli della redditività basati sulle condizioni generali attuali. Un aspetto fondamentale per i potenziali investitori. Sistemi di cogenerazione progettati correttamente garantiscono costi energetici inferiori e contribuiscono a ridurre le emissioni, in particolare di anidride carbonica.

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