17 maggio 2019  |  a cura di Industriale Viessmann  |  condividi con

Come dimensionare un cogeneratore per ottenere la massima efficienza

17 maggio 2019
Cogenerazione

Un impianto di cogenerazione deve avere una taglia di potenza calcolata in base ai consumi dell’azienda, per fare in modo che funzioni sempre a pieno carico e che riesca a soddisfare la maggior parte del fabbisogno elettrico.

La cogenerazione è una tecnologia per la produzione combinata di energia elettrica e calore che può apportare importanti vantaggi in termini di risparmio energetico ed economico.
A condizione, però, che l’impianto sia dimensionato nella maniera corretta rispetto ai consumi dell’azienda.

Ricordiamo innanzitutto come funziona un cogeneratore

alla base vi sono un motore endotermico, generalmente alimentato a gas, un alternatore per la produzione di energia elettrica e un sistema di recupero del calore.

L'energia termica da utilizzare deriva anch'essa dal processo di combustione nel motore a scoppio a gas.
Essa viene ceduta sotto forma di calore ai gas di scarico, al tubo collettore, al blocco motore e all'olio lubrificante del motore e serve per riscaldare l'acqua.
Rispetto alla produzione separata delle stesse quantità di energia elettrica e calore, con la cogenerazione si ottiene un rendimento del 30% superiore, arrivando all’ 85%-90% dell’energia primaria utilizzata.

Generalmente le potenze degli impianti cogenerativi variano da pochi kW a qualche MW, rendendo possibile il loro utilizzo in molti ambiti, dal civile al terziario all’industria, fino alle grandi centrali termoelettriche.

Bilancio energetico

Fig. Bilancio energetico modulo di cogenerazione

I vantaggi della cogenerazione sono quindi indiscutibili, comportando un risparmio di energia primaria che ha ripercussioni positive sul conto economico e sull’ambiente.
Tuttavia, per poter sfruttarne tutti i benefici bisogna fare attenzione a due fattori:

  1. l’utenza deve essere caratterizzata da un fabbisogno contemporaneo e costante nel tempo sia di energia elettrica che di calore;
  2. è necessario individuare la corretta dimensione del sistema. Un impianto sovradimensionato funzionerà a carico parziale e l’energia elettrica non consumata dovrà essere ceduta in rete, annullando i vantaggi dell’autoconsumo; mentre l’energia termica andrà dissipata. Viceversa, un impianto sottodimensionato costringerà ad acquistare parte dell’energia non ottenendo il massimo risparmio possibile.
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Come scegliere un cogeneratore

Per valutare se sia conveniente installare un cogeneratore e stabilire la giusta dimensione è necessario procedere con uno studio di fattibilità tecnico-economico.

La prima cosa da fare è raccogliere i dati sui consumi di elettricità del sito che dovrà essere alimentato in cogenerazione (lo stabilimento industriale, l’edificio ricettivo o sportivo, ecc.) tenendo conto anche delle tariffe praticate.
È necessaria una raccolta dati su base oraria per la durata di un anno per effettuare le corrette valutazioni. Se non esiste un sistema interno di monitoraggio, bisogna richiedere i dati al fornitore di energia.

Una volta raccolti i dati sui consumi, si valutano i carichi elettrici definendo un certo numero di punti di riferimento di potenza richiesta a intervalli regolari (per esempio in trentili), da zero al picco massimo verificato durante l’anno, ricavando per ogni punto di riferimento il numero di ore ore nelle quali il sito ha assorbito quella determinata potenza.
In questo modo, per esempio, si può capire che sono stati richiesti 45 kW di potenza per 7.000 ore l’anno e che, invece, la potenza di picco massima di 200 kW è stata richiesta solo per poche ore.

Il grafico sottostante, relativo a un caso di studio effettuato da Viessmann, mostra la curva dei carichi elettrici di un’azienda in funzione delle 8.760 ore di funzionamento annuali.
Si va dai 240 kW di potenza di picco richiesti per una sola ora, ai 24 kW richiesti per circa 8.738 ore.


La taglia corretta dell’impianto si avrà quanto quasi tutta la potenza elettrica disponibile potrà essere assorbita dal sito in tutte le sue ore di funzionamento.


In questo caso, un impianto da 200 kW di potenza elettrica servirebbe solo per poche ore l’anno, e una grande quantità dell’elettricità prodotta (tutta la zona sopra la linea verde) dovrebbe essere ceduta alla rete.
Per contro, un impianto sotto i 20 kW non riuscirebbe a coprire la richiesta per la maggior parte delle ore di funzionamento del sito. La corretta potenza, dunque, è valutata attorno ai 50 kW, una taglia che consente al cogeneratore di lavorare a pieno carico per circa 6.800 ore l’anno.

Curva di Carico

Per saperne di più leggi: GUIDA ALLA COGENERAZIONE NELLE IMPRESE

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