COGENERAZIONE ENERGETICA:
FUNZIONAMENTO E BENEFICI

La cogenerazione energetica è un processo di produzione simultanea di due forme di energia utili a partire da una singola fonte di energia primaria. Generalmente, l’energia primaria utilizzata è il gas naturale, ma possono essere utilizzati anche altri combustibili come il carbone, il petrolio o la biomassa. Questa modalità di creazione dell’energia consente un maggior utilizzo dell’energia primaria, riducendo gli sprechi e migliorando l’efficienza complessiva del sistema.

Cos’è la cogenerazione?

La cogenerazione energetica è un processo che consente di produrre contemporaneamente energia termica (calore) ed energia elettrica utilizzando una singola fonte di energia. Questo approccio consente di massimizzare l’efficienza energetica, sfruttando al meglio il calore residuo che altrimenti sarebbe disperso in altre forme di produzione di energia. 

Questo processo è possibile grazie all’utilizzo di un impianto chiamato cogeneratore o CHP (Combined Heat and Power). Il cogeneratore è progettato per sfruttare al massimo l’energia contenuta nel combustibile, riducendo al minimo gli sprechi. 

Cogenerazione: come funziona?

Nel processo di cogenerazione, il combustibile viene bruciato per produrre energia termica. Il calore generato viene quindi utilizzato per il riscaldamento di edifici, produzione di acqua calda sanitaria, processo industriale o altre applicazioni termiche. Contestualmente, il cogeneratore converte parte del calore residuo in energia elettrica tramite un alternatore.

Più nello specifico, il procedimento di cogenerazione si divide in quattro fasi principali:

1. Generazione di energia: una turbina produce forza meccanica tramite l’utilizzo di un combustibile. 
2. Produzione di energia elettrica: si trasforma l’energia meccanica in elettrica tramite un generatore. Il prodotto finale sarà pronto per essere utilizzato all’interno delle reti domestiche. 
3. Recupero del calore di scarto: la turbina produce una quantità notevole di calore residuo. Questo può essere recuperato utilizzando uno scambiatore di calore, che trasferisce il calore dal sistema di generazione all'uso desiderato. 
4. Utilizzo dell’energia termica recuperata: Il calore recuperato viene utilizzato per soddisfare le esigenze termiche della struttura. Ad esempio lo si può impiegare per riscaldare l’acqua delle utenze domestiche. 

La cogenerazione può essere impiegata in diversi settori, come l’industria manifatturiera, i servizi pubblici, gli ospedali, gli edifici commerciali e residenziali. In alcuni casi, l’eccesso di energia elettrica prodotta può essere immesso nella rete di distribuzione per essere utilizzata da altri utenti. Questa modalità di creazione dell’energia risulta essere particolarmente adatta per applicazioni che richiedono contemporaneamente calore ed elettricità, come centrali termiche, impianti di produzione, alberghi, piscine, distretti energetici e via dicendo.

Impianti di cogenerazione 

Gli impianti di cogenerazione sono costituiti da diverse componenti, tra cui un motore a combustione, un generatore elettrico e un sistema di recupero del calore. Queste infrastrutture possono essere classificate in base al tipo di fonte di energia primaria utilizzata:

• cogenerazione a gas naturale: si tratta del tipo più comune di impianto di cogenerazione. Utilizza gas naturale come fonte di energia primaria per alimentare un motore a combustione interna o una turbina a gas che genera energia elettrica. Il calore residuo prodotto viene catturato e utilizzato per il riscaldamento degli edifici, la produzione di acqua calda o altri scopi termici;
• cogenerazione a biomassa: in questo caso, la biomassa, come legna, scarti agricoli o rifiuti organici, viene bruciata per generare calore, che viene più utilizzato per alimentare una turbina a vapore o un motore a combustione interna per la produzione di energia elettrica;
• cogenerazione ad alto rendimento: questa tipologia di impianto di cogenerazione utilizza processi avanzati, come celle a combustibile o motori a ciclo combinato, per raggiungere alti livelli di efficienza. Questi impianti sono in grado di sfruttare in modo più efficiente l’energia primaria e generare sia calore che energia elettrica con ridotti sprechi.

L'installazione e l'operazione di questi impianti possono comportare un investimento iniziale significativo e richiedere una pianificazione accurata per garantire un funzionamento efficiente e redditizio. Il costo di un impianto di cogenerazione può variare notevolmente a seconda di diversi fattori, tra cui:

• dimensione dell'impianto;
• tecnologia utilizzata;
• potenza installata;
• configurazione dell'impianto;
• disponibilità di combustibile;
• prezzi di mercato.

Sfruttando una tecnologia che permette l'efficientamento energetico, vi sono spesso incentivi e sgravi fiscali per l’acquisto. A tal riguardo, si stima che in circa 5-10 anni si possa completamente ammortizzare il costo iniziale sostenuto per l’acquisto dell’impianto.

I vantaggi della cogenerazione

La cogenerazione offre numerosi vantaggi rispetto alla produzione separata di calore ed elettricità. In primo luogo, consente di ottenere un rendimento energetico superiore rispetto ai sistemi convenzionali, in cui il calore residuo viene dissipato nell’ambiente. Inoltre, la cogenerazione può portare ad una maggiore autonomia energetica, riducendo la dipendenza dalla rete di distribuzione di energia.

Questo risulta essere particolarmente utile in situazioni in cui l’approvvigionamento energetico potrebbe essere instabile o costoso. In alcuni casi, l’eccesso di elettricità prodotta tramite cogenerazione può anche essere venduto alla rete elettrica nazionale o scambiato tramite il cosiddetto “scambio sul posto”.

Dal punto di vista ambientale, la cogenerazione elettrica può contribuire alla riduzione delle emissioni di gas serra e di altri inquinanti. Utilizzando più efficientemente l’energia primaria, si riduce la necessità di bruciare grandi quantità di combustibile, riducendo quindi l’impatto ambientale complessivo. 

A tal riguardo, è importante sottolineare che la produzione combinata di energia, come la cogenerazione, è considerata un'importante misura per raggiungere gli obiettivi del Protocollo di Kyoto e dell'Agenda ONU 2030. In particolare, la direttiva 2004/8/CE è interamente dedicata a questo tema. La normativa è stata recepita in Italia tramite il Decreto Legislativo n. 20 del 2007, il quale prevede un sistema di sostegno economico per gli interventi tecnologici volti a favorire la cogenerazione ad alto rendimento. 

Va ricordato però che non in tutti i casi si può adottare questa soluzione. Come già accennato, la cogenerazione può rappresentare una soluzione vantaggiosa quando c'è una domanda costante e continua di energia termica ed elettrica, soprattutto in contesti industriali, commerciali o residenziali ad alto fabbisogno energetico. È quindi opportuno verificare con un esperto la convenienza di adottare il sistema di cogenerazione energetica.

Se stai pensando di aumentare l’efficienza energetica della tua attività tramite il processo di cogenerazione, scegli Sorgenia. Il nostro team di professionisti è a tua disposizione per valutare l'installazione di un microgeneratore che produce energia elettrica e calore in contemporanea in maniera efficiente, ad un prezzo contenuto e nel totale rispetto dell’ambiente.

Il presente testo è aggiornato al 13 Luglio 2023