>>LA COGENERAZIONE

I Microcogeneratori
di Roy Virgilio e Filippo Prezzi

I motori delle nostre auto utilizzano il carburante che gli forniamo, acquistato a caro prezzo economico e ambientale, trasformando solo il 35% del contenuto energetico in forza motrice. Il 75% dell'energia contenuta nel carburante è letteralmente "buttata all'aria" sotto forma di calore.
Questo enorme spreco avviene in proporzioni simili per tutti i motori a combustione interna. Ma non esiste un modo per sfruttare anche tutto questo calore?
Questo è l'obiettivo del cogeneratore (o CHP, Combined Heat and Power), una tecnologia che consente di creare e sfruttare in maniera combinata l'energia meccanica/elettrica e il calore.

Come Funziona
Il motore del cogeneratore può essere progettato per essere alimentato con un combustibile qualsiasi (gas, biogas, gasolio, biodiesel, biomasse) anche in base alla tipologia di motore utilizzata (turbine a vapore, turbine a gas, gruppi combinati, motori a combustione interna o esterna). Al motore viene collegato un generatore elettrico e un sistema per il recupero del calore per produrre acqua calda. Otteniamo così, da un unico impianto, due forme di energia utile sfruttando al meglio l'energia contenuta nel nostro carburante e incrementando fortemente il rendimento complessivo raggiungendo un'efficienza energetica di circa il 70% per impianti di modesta taglia (entro i 120 kWe), e superando la ragguardevole soglia dell'85% di nei grandi impianti.
Ma le possibilità di sfruttamento non si fermano "all'acqua calda". Infatti è possibile rispondere anche alle necessità di raffrescamento e condizionamento installando a valle del sistema di recupero del calore un ulteriore generatore di aria/acqua fredda che tramite opportuni scambiatori (ciclo frigorifero) consentono la produzione del freddo (trigenerazione).

Principali Utilizzi
La cogenerazione è una tecnologia conosciuta e applicata da più di cento anni. Si è sviluppata prevalentemente per i grossi impianti industriali o civili rimanendo pressoché assente dal panorama della piccola produzione. Questo fatto è dovuto al principale limite del cogeneratore che, producendo elettricità e calore in contemporanea, richiede pure un utilizzo contemporaneo ed equilibrato delle due forme energetiche. Infatti l'energia elettrica non si può accumulare, il calore solo per poco, e così in mancanza di un'adeguata programmazione delle richieste energetiche si va a perdere parte di quell'alta efficienza che è l'obbiettivo primario della cogenerazione. Rivolgersi a grandi realtà quali ospedali, industrie, centri commerciali e poli universitari può invece rendere più semplice lo sfruttamento di entrambe le produzioni energetiche distribuendole su un elevato numero e varietà di utenze finali.
Solo da pochi anni si sono affacciati sul mercato i così detti micro-cogeneratori (micro-CHP, con potenza elettrica < 1MW) che, grazie all'uso di sistemi innovativi e tanta elettronica, stanno portando i vantaggi dell'elevata efficienza anche nel campo residenziale e delle piccole utenze. In realtà uno dei primi micro-CHP al mondo fu realizzato in Italia nel 1973 dall'ing. Mario Palazzetti presso il Centro Ricerche FIAT. E' il famoso TOTEM (TOTal Energy Module) che utilizzava il motore di una 127, di 903 cm3, modificato per funzionare a gas o biogas. Purtroppo la FIAT non ha creduto nella tecnologia e ha prodotto pochissimi esemplari del TOTEM perdendo così l'opportunità di divenire un leader nel settore.
Oggi invece il mercato dei micro-cogeneratori è in rapida ascesa ed è probabile che lo sarà sempre più nel futuro grazie sia alle molte innovazioni nel campo che alla continua ascesa del costo dei combustibili che spinge ad un uso più razionale delle risorse.

La Cogenerazione che guarda in piccolo
La dimostrazione della crescita di questo settore sta nelle molte novità e proposte che si possono trovare già sul mercato. Vi presentiamo 3 tra i più significativi sistemi in commercio segnalando le peculiarità di ognuno.
Il primo micro-CHP, tutto italiano ed evoluzione del TOTEM è il TANDEM (Thermal AND Electrical Machine), basato su motore Fiat Fire Dual-Fuel 1200 a 8 valvole leggermente adattato e un evoluto scambiatore di calore a 4 fluidi. Si può alimentare a metano o GPL.
Un'altro fra i più interessanti sistemi di micro-CHP ad alta tecnologia è il TEMA® (Total Energy Manager), ideato e progettato dall'azienda italiana Energifera. Il punto forte del TEMA è quello di riuscire ad aggirare il principale limite dei classici cogeneratori (vedi box) ovvero quello della flessibilità della produzione di energia combinata, attraverso una tecnologia ad inverter all'avanguardia che consente di mantenere il massimo rendimento in qualsiasi condizione di funzionamento, rispondendo istantaneamente alle variazioni degli andamenti dei consumi nell'arco della giornata o della stessa ora. Infatti il suo funzionamento è a velocità variabile e permette di mantenere ottimale il rendimento elettrico finche la richiesta rimane tra il 15% e il 125% della potenza nominale (le tre taglie vendute sono da 20, 50 e 100 kWe). L'ingombro del sistema è pressoché identico a quello di una normale caldaia e può andare a integrare o a sostituire i classici impianti e consente inoltre l'integrazione di fonti energetiche intermittenti come quelle fotovoltaiche ed eoliche massimizzando automaticamente l'efficienza finale.
Per concludere vi segnalo il più piccolo micro-CHP in vendita: AISIN (azienda del gruppo TOYOTA) che offre un modello con output elettrico minimo variabile tra 0,3 e 4,6 kW, con uscita termica massima (acqua calda a 65°) pari a 11,7 kW. Anche questo microcogeneratore è dotato di inverter modulante che consente il massimo rendimento (85% con 56% termico, e 29% elettrico) per un ampio range di richiesta energetica.

Gli Incentivi
Pur essendo presenti da vari anni, con la finanziaria 2008 gli incentivi per la cogenerazione di energia sono aumentati. Infatti da quest'anno tutti gli impianti superiori al MW di potenza elettrica alimentati a biomasse o biogas potranno ottenere i certificati verdi per un periodo di 15 anni anziché i 10 della precedente legge. Per gli impianti di micro-CHP, alimentati a biomasse o biogas, è prevista una tariffa fissa omnicomprensiva di 0,30 Euro per ogni kWh immesso in rete (vedi art. 2 comma 144 e tab. 2 della Legge finanziaria 2008). Anche questa tariffa sarà garantita per 15 anni con delle revisioni sul suo valore ogni 3 anni.

NOTE
I KiloWatt elettrici, si riferiscono alla sola produzione di elettricità.

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