Significato di Cogenerazione

Per cogenerazione si intende la produzione combinata di energia elettrica e calore. Queste due forme di energia vengono prodotte in cascata, in un unico impianto. I sistemi di cogenerazione vengono anche detti CHP, dall’acronimo inglese Combined Heat and Power.

Tradizionalmente energia elettrica e termica vengono prodotte separatamente. Per produrre l’energia elettrica, infatti, si utilizzano solitamente centrali termoelettriche che disperdono nell’ambiente energia termica a bassa temperatura, mentre per produrre la sola energia termica si utilizzano le caldaie che convertono l’energia primaria rappresentata dal combustibile, con elevato valore termodinamico, in energia termica di ridotto valore termodinamico.

Se un’utenza richiede contemporaneamente energia elettrica ed energia termica, anziché installare una caldaia e acquistare energia elettrica dalla rete, si può pensare di realizzare un sistema, l’impianto cogenerativo, che produca sia energia elettrica che energia termica. È intuitivo come questo sistema possa produrre un risparmio energetico determinato dal minor consumo di combustibile.

Sempre in termini semplificati, un impianto di cogenerazione funziona grazie a:

• un “motore primo” (che può essere alimentato in vari modi);
• un generatore elettrico che, mosso dall’impianto motore, converte l’energia meccanica in elettricità;
• degli scambiatori di calore, che svolgono la funzione di recupero del calore.

Le tipologie fondamentali di impianti di cogenerazione, microcogenerazione domestica e per piccola/media impresa, si differenziano per il tipo di “motore primo” adottato. I più utilizzati e consolidati sono:

• motori a combustione interna;
• turbine a gas.

I motori a combustione interna e le turbine a gas trovano applicazione sia su impianti di potenza elevata che su sistemi di mini e micro-cogenerazione.

Tipologie di “motore primo” più modernema ancora in evoluzione sono:

• i turbogeneratori ORC;
• le microturbine;
• gli impianti con celle a combustibile (fuel cells). 

Microgenerazione domestica

La micro-cogenerazione è la cogenerazione su piccola scala; le potenze elettriche vanno dal kilowatt ai megawatt e gli impianti sono destinati all’uso domestico (per questo si parla anche di cogenerazione domestica), residenziale e alle piccole/medie imprese.

Proprio la destinazione d’uso differenzia cogenerazione e microcogenarazione: specialmente nei casi della cogenerazione domestica, la ‘priorità’ viene ribaltata, dato che generalmente lo scopo primario è la produzione di calore mentre quella di elettricità è un sotto-prodotto, spesso anche in surplus rispetto alle necessità, e può essere rivenduta all’azienda elettrica.

Vantaggi fiscali

Oltre al vantaggio economico che può derivare da un minor consumo di energia primaria, chi adotta la cogenerazione può usufruire di una serie di benefici, purché consegua un significativo risparmio di energia primaria rispetto a quella che impiegherebbero impianti per la produzione separata delle stesse quantità di energia elettrica e di calore. Ovvero l’impianto di cogenerazione deve attestare un Indice di Risparmio Energetico (IRE) e un Limite Termico (LT) superiori ai valori fissati dalla normativa (la Direttiva 2004/8/CE a livello di Unione Europea e il D. Lgs. 20/2007 che la attua in Italia).

Gli incentivi e i vantaggi fiscali si riassumono nei seguenti:

• priorità nel dispacciamento dell’energia elettrica immessa in rete;
• esenzione dall’obbligo di acquisto dei Certificati Verdi (i titoli annuali emessi dal GSE che attestano che una determinata quantità di energia è stata prodotta a partire da fonti rinnovabili);
• tariffa onnicomprensiva fissa per la durata di 20 anni per gli impianti di cogenerazione che utilizzano fonti rinnovabili (quali biogas, olio vegetale);
• defiscalizzazione del combustibile utilizzato, con l’applicazione di un’accisa ridotta;
• conseguimento di “certificati bianchi” o “titoli di efficienza energetica” (TEE), senza la necessità di acquistarli.

Significato di Trigenerazione

La Trigenerazione può essere definita sinteticamente come un’estensione della Cogenerazione. Nella Trigenerazione, alla produzione di elettricità e calore, si aggiunge la produzione di aria o acqua fredda. Più tecnicamente, l’energia termica utile viene in parte impiegata per produrre acqua refrigerata per condizionamento o processi industriali, attraverso frigoriferi ad assorbimento.

Un impianto di trigenerazione, in maniera analoga ad un impianto di cogenerazione, è costituito dalle seguenti componenti principali:

• un “motore primo” alimentato da un combustibile;
• un generatore elettrico che trasforma l’energia meccanica del “motore primo” in elettricità;
• degli scambiatori di calore, per recuperare il calore disperso dal processo di generazione dell’energia elettrica e metterlo a disposizione dell’utenza sotto forma di calore;
• dei frigoriferi ad assorbimento che, utilizzando una parte del calore recuperato, generano energia frigorifera.

La produzione di energia frigorifera attraverso una fonte di calore si basa sull’evaporazione a bassa temperatura e pressione di un fluido refrigerante, che assorbe calore dall’acqua da refrigerare; il vapore prodotto viene asportato facendolo assorbire da una soluzione, dalla quale lo si separa nuovamente per riscaldamento.

Le coppie di refrigerante e assorbente usate nella trigenerazione sono:

• acqua e bromuro di litio per temperature fino a 4 °C.