GUIDA ALLA COGENERAZIONE NELLE IMPRESE

Normalmente, la produzione di energia elettrica e termica avviene tramite processi separati, utilizzando centrali termoelettriche e caldaie. In ciascuno di questi processi, parte dell’energia primaria, ossia il combustibile, non è convertita in energia utile ma viene dispersa (nella produzione di elettricità viene sprecato il 45% dell’energia). Con la cogenerazione si produce tramite un unico processo sia energia elettrica che termica, recuperando il calore che altrimenti andrebbe disperso. In questo modo il rendimento complessivo dell’impianto arriva in media all’85% rispetto all’energia primaria immessa, ma può superare il 90%. In pratica, si producono le stesse quantità di elettricità e calore generati con processi separati utilizzando il 30% in meno di combustibile.

Con il termine trigenerazione si intende la generazione combinata di energia elettrica, termica e frigorifera a partire dalla stessa energia primaria. Si tratta di un’estensione della cogenerazione, che si ottiene utilizzando l’energia termica di scarto per produrre acqua fredda tramite gruppi refrigeranti ad assorbimento, che producono energia frigorifera utilizzando come sorgente il calore, anziché elettricità come avviene nelle macchine frigorifere a compressione. 

Nel ciclo frigorifero ad assorbimento la trasformazione dell'energia termica in energia frigorifera si basa su trasformazioni di stato del fluido refrigerante in combinazione con una sostanza assorbente. Le coppie di refrigerante/assorbente usate sono:

• acqua/bromuro di litio per temperature fino a 4 °C
• ammoniaca/acqua per temperature più basse (fino a -60 °C).

La trigenerazione è una tecnologia che massimizza il rendimento (e l’investimento) nella cogenerazione, perché permette di sfruttare a pieno regime l’impianto anche nella stagione estiva, per soddisfare le richieste di aria condizionata che si hanno, per esempio, in ospedali, case di cura o alberghi.

Vi sono molti settori nei quali è indicata l’installazione di un cogeneratore: da quelli industriali energivori, alle Pmi, al terziario, al commercio. Grazie alla flessibilità di questa tecnologia e alla gamma di potenze, infatti, è possibile realizzare impianti per esigenze diverse. Unico pre-requisito è che l’utenza sia caratterizzata da un consumo contemporaneo e il più possibile costante di energia termica ed elettrica.

La caratteristica principale della cogenerazione è l’alto livello di efficienza rispetto ad altre tecnologie di produzione dell’energia (come si è visto, può superare il 90%). Questo consente di consumare meno energia primaria, con vantaggi sui costi di approvvigionamento energetico, e di diminuire le emissioni inquinanti a parità di energia prodotta, determinando, quindi, vantaggi ambientali. Qui riassumiamo tutti i vantaggi della cogenerazione.

• minori consumi energetici: per ogni MWh prodotto in cogenerazione si evita di consumare 0,14-0,15 Tep (Tonnellate equivalenti di petrolio), 160 m3 di gas metano, 130 Kg di gasolio;
• sostenibilità ambientale: minore consumo di combustibile a parità di effetti utili; per ogni MWh prodotto in cogenerazione si evitano in media 500-600 Kg di CO2, 0,15 Kg di NOx (ossidi di azoto), 15 Kg di SOx (anidride solforosa);
• maggiore indipendenza energetica rispetto ai fornitori, grazie all’autoconsumo dell’elettricità e del calore.
• effetto Peack Shaving, ossia la riduzione dei carichi di punta di prelievo dalla rete con relativa diminuzione delle voci di costo in bolletta;
• possibilità di funzionare in trigenerazione, utilizzando il calore in eccesso per la produzione di energia frigorifera utilizzabile per il condizionamento estivo o per processi industriali;
• possibilità di  utilizzare fonti energetiche rinnovabili locali (biomasse) invece dei combustibili fossili;
• utilizzo dei meccanismi di incentivazione dei Certificati Bianchi per la CAR (Cogenerazione ad alto rendimento), accorciando il pay-back time;
• la generazione di energia distribuita sul territorio evita la costruzione di nuove centrali e linee di trasmissione, riducendo anche le perdite di rete.
  
  

È importante sottolineare che, sebbene la cogenerazione sia una tecnologia “in sé” efficiente, perché porti vantaggi economici rilevanti è necessario realizzare uno studio di fattibilità che determini se ci sono le giuste condizioni di fabbisogno termico ed elettrico e il corretto dimensionamento dell’impianto. Lo studio considererà anche tutte le variabili economiche che determinano l’ammortamento dell’investimento, come il costo a cui si acquista l’energia elettrica (più è alto, più è conveniente la cogenerazione). In questo articolo spieghiamo come valutare la convenienza economica di un cogeneratore.

Affinché un cogeneratore funzioni in modo efficiente, è necessario dimensionare in modo corretto la sua potenza. Il dimensionamento può essere tarato:

• in funzione dell’elettricità generata/consumata;
• in funzione del calore generato/consumato.

Un cogeneratore dovrebbe lavorare il più possibile a pieno carico per massimizzare il proprio rendimento. Dal punto di vista elettrico, la taglia corretta dell’impianto si avrà quanto la massima quantità possibile di potenza elettrica potrà essere assorbita dall’utenza in tutte le sue ore di funzionamento durante i mesi dell’anno, senza dover cedere energia elettrica in rete. Viceversa, un impianto sottodimensionato costringerà ad acquistare parte dell’energia non ottenendo il massimo risparmio possibile. Un eccesso di energia termica prodotta rispetto alle esigenze di consumo, invece, può determinare una anti-economicità dell’impianto cogenerativo. È quindi consigliabile dimensionare il cogeneratore in modo che abbia anche una potenza termica nominale che possa essere assorbita in modo continuativo dall’utenza. La quantità di energia elettrica non coperta dal cogeneratore andrà acquistata dalla rete, mentre per quella termica eventualmente non prodotta si dovrà ricorrere a caldaie aggiuntive. (Per conoscere come dimensionare in modo corretto un cogeneratore in funzione dei carichi elettrici è disponibile questo articolo).

Gli impianti di cogenerazione, se sono di tipo CAR (Cogenerazione ad alto rendimento) possono accedere ai Titoli di Efficienza Energetica (TEE), detti anche Certificati Bianchi. Le unità devono essere nuove oppure rifacimenti di unità in esercizio da almeno dodici anni (ricostruzioni totali oppure con sostituzione di almeno due componenti principali). 

Una unità di cogenerazione, ai sensi del D.Lgs 20/07 integrato dal DM 4 agosto 2011, è ad alto rendimento se la produzione combinata di energia elettrica e termica viene realizzata conseguendo un risparmio di energia primaria (PES, Primary Energy Saving), rispetto alla produzione separata delle stesse quantità di energia elettrica e termica, superiore ai seguenti valori:

• 10% per le unità di cogenerazione con potenza > 1 MW;
• qualsiasi valore per le unità di micro e piccola cogenerazione (fino a 1 MW).

Per accedere ai TEE è necessario che il funzionamento In CAR sia certificato dal GSE mediante un procedimento chiamato “valutazione a consuntivo” con cui si calcola il PES e i TEE spessanti, in numero proporzionale al PES, secondo un coefficiente che varia in funzione della dimensione dell’impianto. Il valore dei TEE è stabilito su uno specifico mercato gestito dal Gestore dei Servizi Energetici, mentre la durata del periodo di incentivazione è pari a 10 anni (15 per le unità di cogenerazione nuove abbinate a reti di teleriscaldamento).

La CAR, inoltre, dà diritto ad altri benefici:

• accisa agevolata sul combustibile; sono previste accise differenti a seconda dei combustibili impiegati (gas naturale, gasolio, ecc) e dell’utilizzo: per produzione di elettricità, per usi industriali o ad esso assimilati, per usi civili;
• priorità di dispacciamento dell’energia elettrica prodotta rispetto alla produzione convenzionale;
• acceso al servizio di Scambio sul Posto (per impianti sotto i 200 kW di potenza);
• possibilità di essere classificati come Sistemi Semplici di Produzione e Consumo;
• premio Fer, ossia accesso a tariffe maggiorate le unità di cogenerazione alimentate a biomassa eventualmente abbinate a reti di teleriscaldamento (non cumulabile con i TEE).

Nel caso di unità di Micro cogenerazione sotto i 50 kW, sono previsti seguenti vantaggi:

• detrazione Irpef del 65% per la sostituzione di impianti esistenti se il risparmio di energia primaria è pari almeno al 20% (beneficio riservato a persone fisiche e non cumulabile con i TEE);
• esenzione dal pagamento dei corrispettivi al GSE per la valutazione delle richieste di riconoscimento CAR.

I Certificati Bianchi per la CAR non sono cumulabili con altri incentivi statali, fatto salvo l’accesso a fondi di garanzia, fondi di rotazione o contributi in conto capitale (ma con soglie limite di capitale finanziato).

La dimostrazione della “flessibilità” di applicazione della cogenerazione arriva dai casi di successo di aziende che hanno installato unità di cogenerazione Viessmann.

I cogeneratori a gas Viessmann Vitobloc 200 sono sistemi compatti che includono in uno spazio ridotto un motore, un generatore, un sistema di recupero del calore, un mantello insonorizzato e i sistemi di regolazione. La gamma è molto ampia, adattandosi ad esigenze che vanno dai piccoli condomini alle applicazioni industriali; comprende gruppi ad alta efficienza con potenza dai 6 kW el e 14,9t al modello più grande, che vanta una potenza da 530 kWel e 660 kWt. Oltre ai prodotti standard, Viessmann offre anche prodotti speciali per soddisfare specifiche esigenze.

I cogeneratori Vitobloc sono dotati di tecnologia di condensazione per il recupero del calore dai fumi di scarico, aumentando ulteriormente l’efficienza complessiva del sistema. La condensazione è disponibile di serie per i cogeneratori Vitobloc con potenza <20 kWel e tramite accessorio Vitotrans per i cogeneratori da 50kWelfino a 530 kWel. Quest’ultimo modello arriva a un rendimento complessivo 91,5.