Con il termine cogenerazione si intende la produzione contemporanea di energia elettrica e di calore. Grazie alla cogenerazione è infatti possibile produrre in un unico impianto due tipi di energia differente: bruciando del combustibile si ottiene energia elettrica, e si produce poi energia termica trattando i fumi di scarto.
Cogenerazione nelle centrali elettriche
Prendiamo come esempio una centrale termoelettrica tradizionale, nella quale si produce energia elettrica. La combustione di un carburante genera calore che riscalda e fa evaporare l’acqua all’interno di una caldaia. Il vapore prodotto passa prima attraverso una turbina, producendo energia elettrica, e successivamente viene raffreddato, ricondensato e trasportato fino alla caldaia per ricominciare il ciclo.
Bruciando, il combustibile produce dei fumi ad alta temperatura che prima di essere rilasciati in atmosfera devono essere depurati e raffreddati in un’apposita unità di trattamento. All’interno di condensatori, torri e abbattitori di calore i gas vengono depurati eliminando le sostanze inquinanti come ossido di azoto, di zolfo e particolato.
Figura 1: esempio di impianto di produzione energia in una centrale termoelettrica
Normalmente in questo genere di centrali, solo il 35% circa dell’energia proveniente dalla combustione è trasformato in energia elettrica. Il rimanente 65%, non viene utilizzato e finisce per disperdersi nell’ambiente sotto forma di calore trasportato dai fumi di scarico. L’efficienza complessiva, espressa come rapporto tra l’energia termica fornita e l’energia elettrica ottenuta, è quindi pari solo al 35% circa.
Gli impianti cogenerativi
Nella cogenerazione si recuperare l’energia termica che altrimenti andrebbe sprecata per impiegarla per usi sia industriali che domestici, con vantaggi ambientali, energetici ed economici.
La cogenerazione è positiva per l’ambiente perché si riduce il calore disperso in atmosfera, evitando di aumentare il riscaldamento globale. Inoltre utilizzando i fumi caldi per produrre energia termica si risparmia combustibile fossile.
Recuperare l’energia termica inutilizzata, consumare meno combustibile e ottimizzare l’efficienza energetica portano vantaggi evidenti anche dal punto di vista economico.
In una centrale termoelettrica tradizionale, per ottenere un impianto cogenerativo bisogna introdurre una serie di scambiatori di calore che devono essere posizionati prima dell’inizio delle unità di trattamento fumi.
Passando attraverso gli scambiatori, i fumi cedono calore all’acqua, che si riscalda fino a 120°C e viene poi trasportata fino alle abitazioni per essere usata nel riscaldamento, oppure fino alle fabbriche per usi industriali.
I fumi che provengono dalla combustione, oltre ad essere ad alta temperature sono anche altamente corrosivi. Per questo motivo l’impianto di movimentazione e gli scambiatori devono essere realizzati in materiale adeguato per resistere ad ambienti aggressivi.
Per recuperare altro calore si può utilizzare il fluido che viene adoperato per far condensare il vapore in uscita dalla turbina, solitamente olio. Per condensare e tornare allo stato liquido, il vapore rilascia calore all’olio che si riscalda e può quindi cedere energia termica.
In questo modo l’efficienza degli impianti cogenerativi può arrivare fino al 60/65%.
L’applicazione pratica della cogenerazione può diventare difficoltosa, se non impossibile, a causa di:
- incongruenza tra il calore reso disponibile dalla cogenerazione e il calore richiesto dall’utenza
- difficoltà tecniche di trasporto e stoccaggio del calore quando la distanza tra centrale e utenza è troppo elevata
- sfasamento temporale delle richieste di energia elettrica e calore.
Cogenerazione nell’industria: i recuperatori di calore
La cogenerazione può essere realizzata anche al di fuori delle grandi centrali sfruttando, ad esempio, i gas di scarico provenienti dai sistemi di riscaldamento. La temperatura di questi fumi si aggira intorno ai 160°C ma grazie all’uso dei recuperatori di calore può essere sfruttata, invece che dispersa nell’ambiente.
I recuperatori di calore possono essere integrati nei sistemi di condizionamento e di ventilazione forzata in qualsiasi tipo di edificio, incluse piscine e serre, garantendo così un grande risparmio in termini economici e vantaggi anche dal punto di vista della sostenibilità ambientale.
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