COGENERAZIONE
Impianti di Riscaldamento Industriale

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COGENERAZIONE

Introduzione

La cogenerazione è la produzione contemporanea di energia meccanica solitamente trasformata subito in energia elettrica e di calore utilizzabile per il riscaldamento.

La produzione combinata di energia elettrica e calore in uno stesso impianto può incrementare l’efficienza di utilizzo del combustibile fossile fino a oltre il 30%.

Il Parlamento Europeo riconosce questa tecnologia come un provvedimento nel campo del riscaldamento tra i più importanti per soddisfare il raggiungimento degli obiettivi del protocollo di Kyoto.

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COGENERAZIONE

Impianto di Cogenerazione in dettaglio

COMPOSIZIONE INTERNA DI UN COGENERATORE

Un impianto di cogenerazione è composto da un motore primo che può essere una turbina a vapore, a gas oppure un motore a combustione interna, e da un generatore elettrico.

Prendiamo, come esempio, un motore con turbina a vapore. In questo caso avremo il combustibile primario che in fase di combustione rilascerà energia termica all’acqua, trasformandola in vapore.

Una parte dell’energia prodotta verrà trasferita dal vapore al motore primo che, passando all’alternatore, la trasformerà in energia elettrica.

La parte residua verrà poi utilizzata direttamente come energia termica ed impiegata in ambito civile o industriale.

Cogeneratore Vitobloc 200 Tipo EM 530/660

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COGENERAZIONE

Vantaggi per chi sceglie la cogenerazione

I possibili vantaggi della cogenerazione, sia in termini energetici che ambientali, sono tali che sarebbe auspicabile che, ogni qualvolta si preveda la realizzazione di una centrale termoelettrica, venga analizzata la fattibilità tecnico-economica per il recupero del calore a bassa temperatura.

Ecco un riassunto con alcuni dei vantaggi per chi scegliere di installare un impianto di cogenerazione:

  • Elevato risparmio energetico
  • Combina in un solo generatore la produzione di calore ed energia elettrica
  • Minori emissioni di gas serra

Gli impianti di cogenerazione sono potenzialmente applicabili in molti settori come l’industriale, il civile e il terziario. Il calore cogenerato può essere destinato all’alimentazione delle reti di riscaldamento per fornire riscaldamento ambientale e acqua igienico-sanitaria sia a interi quartieri che a intere città.

Molte aziende produttive, appartengono alla categoria degli utenti “energivori”. Per queste tipologie di aziende, quando il numero di ore del processo produttivo raggiunge o supera le 4.000 ore l’anno, i risparmi che si possono ottenere in termini economici installando un impianto di cogenerazione vanno dal 30 al 40% rispetto alla situazione precedente.

APPROFONDIMENTO

Le tecnologie che consentono alle aziende dell’industria e dei servizi di fare efficienza energetica nella produzione di calore.

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Dalla cogenerazione alla trigenerazione

Un impianto di trigenerazione abbina le potenzialità di un impianto di cogenerazione con un assorbitore (tipicamente con tecnologia a “bromuro di litio”) per la produzione di acqua refrigerata. In molti casi si può rivelare la soluzione giusta per aumentare l’efficienza e, di conseguenza, ridurre i consumi di energia primaria e quindi a cascata anche i costi di approvvigionamento.

  • Il cogeneratore assicura la produzione combinata di energia elettrica e calore a partire dalla stessa energia primaria, sia essa un combustibile fossile o una biomassa.

  • Il trigeneratore abbina un cogeneratore a un assorbitore con un liquido refrigerante (di solito con tecnologia a bromuro di litio), aggiungendo così alla produzione di elettricità e calore anche quella di acqua/aria fredda.

In questo modo le esigenze dell’utenza elettrica, di quella termica e di quella frigorifera vengono pienamente/parzialmente soddisfatte con un unico impianto.

Un impianto a trigenerazione si compone di:

  • un motore principale alimentato dal combustibile (gas metano o biomassa)
  • un generatore elettrico che trasforma l’energia meccanica prodotta dal motore in elettricità
  • uno o più scambiatori di calore che recuperano il calore disperso durante il processo di generazione dell’energia elettrica e lo mettono a disposizione dell’utenza sotto forma di calore
  • un assorbitore che genera energia utile per la refrigerazione

In quest’ultimo passaggio il fluido refrigerante contenuto nell’impianto (bromuro di litio per temperature fino a 6°C o ammoniaca liquida per temperature inferiori) assorbe parte del calore generato durante la combustione, trasformando così l’energia termica ad alta temperatura in energia frigorifera.

Vitobloc 200

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Vantaggi per chi sceglie un cogeneratore

Mentre le centrali termoelettriche convenzionali convertono circa il 40% dell’energia generata da combustibile e disperdono il restante 60% in calore, con un trigeneratore è possibile sfruttare con maggiori livelli di efficienza l’energia primaria a disposizione (tipicamante sotto forma di gas naturale).

Un impianto di trigenerazione è in grado di convertire anche il 95% dell’energia primaria a disposizione in forme di energie secondarie utili: energia elettrica, ed energia termica ad alta temperatura ed energia frigorifera.

centrali-termoelettriche

 

Vantaggi per chi installa un impianto di Trigenerazione

Riduzione dei consumi di combustibile (energia primaria): un trigeneratore produce energia elettrica, calore e aria/acqua fredda in medesima quantità.

Risparmio economico: con un sistema di trigenerazione si ha un notevole abbattimento dei costi di approvvigionamento.

Limitati costi di gestione: un solo generatore combina la produzione di elettricità, calore e freddo, questo può portare ad una riduzione dei costi di gestione.

Riduzione delle emissioni di gas climalteranti: il trigeneratore è una tipologia di impianto a basso impatto ambientale.

Un impianto di trigenerazione è un sistema di energia alternativo che contribuisce all’incremento dell’efficienza energetica complessiva del sistema.

Prima di installarlo, però, è bene valutare la fattibilità tecnico-economica dell’intervento, effettuando una diagnosi energetica della struttura. Il rendimento ottimale del trigeneratore si ha quando domanda di elettricità, calore e freddo sono quasi contemporanee, comunque la presenza di accumuli può fronteggiare egregiamente il problema della non-contemporaneità dei fabbisogni (energia elettrica, caldo-freddo).

centrale-termoelettirca-trigeneratore

 

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Casi di successo

Le aziende che hanno scelto la cogenerazione per ridurre i consume energetici.
PROGETTO

PEDROSS (BZ)

biomassbiomass

CALDAIA A BIOMASSA

PROGETTO

PEDROSS (BZ)

biomassbiomass

CALDAIA A BIOMASSA

PEDROSS (BZ)

L’azienda Pedross SPA produce una grande quantità di scarti da lavorazione del legname, che i tecnici Viessmann hanno saputo trasformare in risorsa.

Dopo un’attenta analisi della situazione aziendale, dei consumi e dei processi produttivi, si è optato per l’installazione di un impianto di cogenerazione a ciclo ORC composto da un cogeneratore e una caldaia a biomassa Vitoflex.

In questo modo gli scarti, sminuzzati e accumulati in un silo-torre, alimentano la caldaia a insufflaggio con camera verticale producendo calore che:

  • In inverno viene usato per il riscaldamento dello stabilimento produttivo, degli uffici e di tutti i servizi

  • In estate viene ceduto alla rete di teleriscaldamento Laces per servire 470 utenze locali

L’energia elettrica autoprodotta dall’impianto di cogenerazione viene in parte utilizzata per il fabbisogno interno (17%) e in parte ceduta alla Rete.

Il cogeneratore a biomassa contribuisce così alla tutela dell’ambiente, perché sfrutta una risorsa a km 0 qual è appunto lo scarto della lavorazione dei battiscopa, riducendo anche i costi legati al suo smaltimento. Inoltre, abbassa i consumi energetici di energia termica ed elettricità con un considerevole abbattimento dei costi. 

PROGETTO

GAI SPA (CN)

gasgas

COGENERATORE

PROGETTO

GAI SPA (CN)

gasgas

COGENERATORE

GAI Spa è un'azienda leader nella produzione di attrezzature per l’indu­stria enologica, olearia, della birra e dei liquori: riempitrici, tappatrici lavabottiglie ed etichettatrici.

Lo stabilimento di Ceresole d’Alba (CN) dispone di una superficie di circa 35.000 m² coperti per un fabbisogno energetico annuo pari a 4 GWh elettrici e 5 GWh termici totali (2,8 GWh termici caldi e 1,58 GWh per il raffrescamento).

Le lavorazioni di precisione e le macchine utensili necessitano di parametri elettrici di alimentazione stabili e di una continuità di servizio immune da dannosi buchi di tensione e disturbi di rete.

L’impianto è costituito da un cogeneratore Vitobloc Viessmann da 238 kWel e 363 kWth e un impianto fotovoltaico da circa 1.772,8 kWp, che provvede a soddisfare circa il 70% del fabbisogno energetico dell’azienda.

A completamento dell’impianto sono presenti pannelli solari termici su una superficie totale pari a 360 m².

Tutta l’energia termica prodotta dal cogeneratore insieme a quella termica solare viene accumulata in 3 serbatoi per un totale di 220 m³.

Grazie all'adozione di questa tipologia d'impianto, l’uso del combustibile si è quasi azzerato tanto da affermare che la GAI Spa rientra tra le aziende che hanno raggiunto l’autonomia energetica. In termini ambientali, si stima una riduzione delle emissioni di CO2 di circa 1.000 tonnellate l’anno.

In aggiunta, dotandosi di questa soluzione, l’azienda si è garantita il funzionamento anche in caso di assenza di collegamento alla rete elettrica. Infatti, qualora si verificasse un’interruzione nella fornitura di rete, il gruppo di cogenerazione Vitobloc 200 è in grado di fornire energia elettrica all’impianto, dopo un breve ciclo off/on.

L’innovativo sistema energetico installato presso GAI, denomi­nato ASPEC (Albasystem Power Energy Control), progettato e brevettato da Albasystem e destinato all’ottimizzazione delle fonti energetiche e dei sistemi di co-trigenerazione, è stato in­signito del Premio all’Innovazione Amica dell’Ambiente 2015, istituito su scala nazionale da Legambiente.

PROGETTO

Maina Panettoni

gasgas

COGENERATORE

PROGETTO

Maina Panettoni

gasgas

COGENERATORE

L’azienda dolciaria Maina Panettoni ha inaugurato nel 2015 il nuovo stabilimento produttivo a Fossano (CN). Il progetto “Casa Maina”, curato dall’architetto Gianni Arnaudo, coniuga le esigenze di crescita e potenziamento della linea produttiva con uno stile architettonico unico, che va a ridefinire l’immagine della sede storica. L’ampliamento di 4.000 m2 e l’ammodernamento della linea con nuove tecnologie e automazioni permetterà all’azienda di aumentare del 30% la capacità produttiva, così da soddisfare la richiesta del mercato italiano e internazionale. In concomitanza con i lavori strutturali si è deciso di intervenire anche sull’impianto di produzione dell’energia al fine di conseguire un sensibile risparmio energetico.

Le esigenze

  • L’obiettivo della riqualificazione era abbattere i costi energetici legati al riscaldamento degli stabilimenti e alla produzione di acqua calda e vapore per utilizzo industriale.

La soluzione Viessmann

  • SI è optato per l’installazione, in parallelo con il sistema già esistente, di un cogeneratore Vitobloc 200-EM 530/660 alimentato a gas metano abbinato a una caldaia a vapore speciale a recupero di calore Vitomax AHK da 400 kg/h a 6 bar. L’impianto così composto è in grado di produrre energia elettrica, acqua calda e vapore, per soddisfare il fabbisogno termico. L’intero impianto è gestito da un sistema intelligente ASPEC (Albasystem) capace di ottimizzare i processi di utilizzo di energia elettrica e termica, adeguandoli al fabbisogno del ciclo produttivo. In questo modo è possibile massimizzare la resa economica complessiva evitando sprechi. Il sistema di cogenerazione Viessmann ad alto rendimento rispetta le indicazioni sulle emissioni previste alla Regione Piemonte e ha permesso a Maina di ottenere i Titoli di Efficienza Energetica.
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