La cogenerazione è una tecnica di produzione di energia che si caratterizza per un basso impatto ambientale.

Infatti, nel settore energetico è considerata una tecnologia all’avanguardia grazie al sistema che ne garantisce il funzionamento e che genera contemporaneamente energia elettrica e termica.

Si tratta quindi di un processo di produzione contemporanea di energia elettrica e di calore: generalmente, solo il 40% dell’energia prodotta dalla combustione nei motori si trasforma in elettricità, mentre la parte restante - tradottasi in calore - viene dispersa nell’ambiente.

Grazie agli impianti di cogenerazione è possibile recuperare l’energia termica indotta dalla combustione, producendo sia elettricità che calore.

In questo modo, a parità di consumo di combustibile, il totale dell’energia fornita da un processo di cogenerazione è raddoppiata rispetto ai tradizionali impianti di generazione elettrica, costituendo un vantaggio sia dal punto di vista economico che ambientale. 

Cogeneratore: come funziona

Co-generare significa letteralmente “generare insieme”: gli impianti di cogenerazione infatti fanno uso di un unico fuel ovvero combustibile e fonte di energia primaria per alimentare il sistema al fine di produrre due forme differenti di energia. Ma come funziona la cogenerazione?

Il sistema di cogenerazione si basa sul principio del recupero di energia termica che generalmente viene dispersa sotto forma di calore. Ciò è possibile grazie alla presenza di:

  • Motore primario che può essere a vapore, a gas, a combustione interna o esterna;
  • Caldaia;
  • Fluido termovettore utilizzato per il trasporto di energia termica e che può essere ad acqua, ad elio o a fluido organico.

Un combustibile fossile oppure, negli impianti più moderni, un materiale come metano, biomasse o biodiesel viene iniettano dentro la caldaia con l’obiettivo di produrre un fluido termovettore capace di trasportare il calore all’interno dell’impianto fino alle turbine dove, grazie all’energia cinetica presente nel fluido, avviene la produzione di energia meccanica.

Quest’ultima viene convertita in energia elettrica dall’alternatore collegato alle turbine. In particolare, il combustibile che brucia dentro la caldaia trasferisce energia termica al fluido che evapora; parte del calore viene ceduto al motore primario che, grazie all’alternatore, produce l’energia necessaria. 

Le alte prestazioni degli impianti di cogenerazione hanno poi aperto la strada alla trigenerazione che produce contemporaneamente elettricità ed energia termica non solo sotto forma di calore, ma anche di acqua refrigerata, utile per il condizionamento e per particolari processi industriali che si svolgono a basse temperature.

È una tecnologia molto utile per gestire la temperatura in ambienti pubblici a seconda delle condizioni climatiche e delle stagioni con la possibilità di riscaldare in inverno e di raffreddare durante l’estate.

Impianti cogenerazione: cosa sono

Un tipico esempio di impianto di cogenerazione è il motore di un’automobile: da un unico combustibile vengono prodotte energia meccanica che permette all’auto di muoversi e, grazie all’alternatore, energia elettrica che viene accumulata oppure utilizzata; contemporaneamente, il sistema di recupero utilizza energia termica per il riscaldamento.  

Gli impianti di cogenerazione, inoltre, sono molto diffusi nel settore dell’edilizia perché molto efficienti in caso di riscaldamento e produzione di energia per grossi edifici o piccoli comuni e indicati in particolare in caso di necessità, insieme alla richiesta di riscaldamento invernale, di acqua calda sanitaria in grande quantità anche durante la stagione estiva.

Quindi, gli impianti di cogenerazione sono particolarmente adatti per:

  • Riscaldamento e climatizzazione per alberghi, centri sportivi, ospedali, piscine, condomini, centri commerciali;
  • Calore per processi industriali come concerie, serre, industrie farmaceutiche, ecc;
  • Necessità di biogas da fonti rinnovabili per depuratori di acque reflue, discariche, biomasse di provenienza agricola non alimentare.

Cogenerazione domestica

Un impianto di cogenerazione può essere utilizzato anche per esigenze di autoconsumo così da minimizzare le dispersioni di energia elettrica.

In questo caso si parla di microcogenerazione: con questo termine si fa riferimento alla produzione combinata ed efficiente di elettricità e calore, realizzata da un impianto di cogenerazione di taglia inferiore a 50 kW elettrici.

Si tratta di impianti cogenerazione domestica appositamente pensati per limitare l’impatto energetico di realtà di dimensioni ridotte come alberghi, piscine e piccole industrie. 

I microgeneratori sono sistemi tecnologicamente molto avanzati capaci, da un lato, di integrare o sostituire le caldaie per il riscaldamento e, dall’altro, di soddisfare totalmente o parzialmente le necessità di autoconsumo elettrico.

Ad oggi, sebbene in Italia le installazioni di microgeneratori siano ancora piuttosto rare, si tratta di una tecnologia green e a basso impatto ambientale con prospettive di sviluppo molto ampie in tutte le zone caratterizzate da inverni molto freddi e lunghi (compresa, quindi, l’Italia del nord).

Cogenerazione alto rendimento

Un impianto di produzione contemporanea di energia elettrica e termica il cui rendimento supera una certa soglia, stabilita dalla normativa vigente, viene detto impianto di cogenerazione ad alto rendimento (CAR).

La Direttiva Europea 2004/8/CE ha definito i CAR quegli impianti di cogenerazione il cui risparmio di energia primaria è almeno maggiore del 10% rispetto ai valori di riferimento per quanto riguarda la produzione separata di elettricità e calore, in caso di impianti di capacità superiore a 1MWe.

In merito agli incentivi cogenerazione alto rendimento, un tipo di incentivo molto importante da considerare è costituito dai TEE ovvero i Titoli di Efficienza Energetica, detti anche Certificati Bianchi.

Si tratta di titoli che certificano il risparmio energetico ottenuto grazie ad interventi di incremento dell’efficienza come gli impianti di cogenerazione ad alto rendimento: per ogni TEP, tonnellata equivalente di petrolio, di risparmio è riconosciuto un certificato la cui durata può variare da 3 a 10 anni.  

Per ottenerli, occorre necessariamente che i distributori di energia elettrica e gas naturale con più di 50mila clienti finali raggiungano determinati obiettivi di risparmio energetico tra il 2017 e il 2020.

Cogenerazione: vantaggi e svantaggi

Il processo di cogenerazione ha quindi l’obiettivo di recuperare l’energia termica indotta dalla combustione, con l’obiettivo di produrre elettricità e calore, migliorando l’efficienza termica nel rispetto dell’ambiente. I principali vantaggi di questa tecnologia all’avanguardia sono: 

  • Il calore derivante dalla combustione dei fuel non viene disperso nell’ambiente, ma riutilizzato, comportando un netto risparmio in termini energetici ed economici;
  • Il recupero dell’energia permette di non utilizzare elevate quantità di combustibile, limitando quindi anche la dipendenza da esso (molto vantaggioso, ad esempio, per un paese come l’Italia che importa la maggior parte del combustibile dall’estero);
  • Un minore impiego di combustibile porta con sé una minore emissione di anidride carbonica in atmosfera con effetti estremamente positivi dal punto di vista ambientale e di inquinamento atmosferico.

In conclusione, sebbene gli investimenti iniziali per la costruzione di un impianto di cogenerazione siano maggiori - data l’utilizzo di macchinari più sofisticati - rispetto a quelli più tradizionali, questa tecnologia energetica risulta più vantaggiosa nel lungo termine per gli evidenti risparmi sia economici che nei confronti dell’ambiente.