Sistemi di cogenerazione e tri-generazione: principi di funzionamento e vantaggi

Col termine cogenerazione si indica la produzione ed il consumo contemporaneo di diverse forme di energia secondaria (energia elettrica e/o meccanica ed energia termica) partendo da un’unica fonte (sia fossile che rinnovabile) attuata, come indica il termine, in un unico processo di generazione. I sistemi

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di cogenerazione costituiscono ottimi mezzi di recupero e risparmio energetico: dal 60% al 100% di risparmio di combustibili fossili a seconda delle tipologie di impianto e necessità energetiche.

Pertanto anziché installare una caldaia ed acquistare energia elettrica dalla rete, si può pensare di utilizzare un unico sistema di produzione di energia elettrica, recuperando il calore residuo a più bassa temperatura per soddisfare le esigenze termiche.

Per comprendere il principio basta pensare al funzionamento di un’automobile: l’albero motore fornisce la potenza per la trazione e la produzione di elettricità, il calore sottratto ai cilindri per il riscaldamento dell’abitacolo e la pressione dei gas di scarico per muovere la turbina di sovralimentazione. Lo sfruttamento di calore e pressione non comporta un aumento dei consumi poiché sono scarti del processo di conversione da energia chimica ad energia meccanica del combustibile attuato dal motore. Il loro sfruttamento consente a parità di energia primaria immessa (il combustibile) una maggiore quantità di energia secondaria prodotta (movimento, calore). [Clicca sull’immagine a destra per ingrandirla]

Uno dei primi esempi di diffusione della cogenerazione su piccola scala in Italia è stato il TOTEM realizzato nel 1973 dall’ing. Palazzetti, del Centro Ricerche Fiat.

Gli ovvi vantaggi che derivano dal sistema cogenerativo sono:
• tecnologia più efficiente;
• riduzione impatto ambientale;
• minori perdite per il sistema elettrico nazionale;
• risparmio economico.

Dalla cogenerazione deriva la trigenerazione che recuperando il calore residuo a più bassa temperatura di un processo di cogenerazione soddisfa anche le esigenze frigorifiche [Clicca sull’immagine a destra per ingrandirla]. La trasformazione dell’energia termica in energia frigorifera è resa possibile dall’impiego del ciclo frigorifero ad assorbimento il cui funzionamento si basa su trasformazioni di stato del fluido refrigerante in combinazione con la sostanza utilizzata quale assorbente. Le coppie principali di refrigerante/assorbente usate sono:
– Acqua/bromuro di litio;
– Ammoniaca/acqua.

I principali vantaggi della trigenerazione sono:

• riduzione dei costi dell’energia primaria;
• riduzione dei costi di gestione;
• maggiore energia elettrica disponibile;
• utilizzo del calore in esubero.

I sistemi di co–trigenerazione possono essere studiati e prodotti per funzionare con qualsiasi fonte primaria di calore.

Oggi non ci sono problemi dal punto di vista tecnico nella realizzazione di questi sistemi e anche sotto il profilo economico sono pronti per un utilizzo diffuso.

Tra le molteplici configurazioni possibili abbiamo cinque tipologie di impianti, indicativi della versatilità permessa dalle attuali tecnologie:
1. Sistemi di cogenerazione con combustibili fossili;
2. Sistemi di trigenerazione con combustibili fossili;
3. Co–trigenerazione con sistemi termo solari;
4. Co–trigenerazione con biogas;
5. Sistemi ibridi di cogenerazione e trigenerazione.

Si comprende che l’utilizzo di sistemi di co–trigenerazione che evitano l’utilizzo di combustibili fossili ma si basano per il loro funzionamento su fonti energetiche alternative costituiscono il livello più alto della sostenibilità ambientale che questi sistemi di produzione di energia consentono.

I sistemi di co–trigenerazione permettono di:
• ridurre l’impatto ambientale, in conseguenza sia della riduzione delle emissioni sia del minore rilascio di calore residuo nell’ambiente (minore inquinamento atmosferico e minore inquinamento termico);
• risparmiare economicamente dato il minore consumo di combustibile e grazie all’utilizzo di agevolazioni e incentivi;
• ottenere minori perdite di trasmissione e distribuzione per il sistema elettrico nazionale;
• migliorare in termini di immagine in caso di attività produttiva; basta pensare alle aziende o a tutti gli impianti industriali che in questo modo aggiornano la propria attività, risparmiando in termini economici e alle stesso tempo facendosi pubblicità con l’introduzione di un sistema di produzione energetica di questo tipo.

In questo momento storico occorre solo un approccio mentale diverso in tutti i campi dell’attività produttiva, poiché la tecnologia offre tutte le possibilità per non incidere in maniera pesante e negativa sull’ambiente.

Fonti | EnergoClub | Infobuildenergia | Wikipedia