Impianti combinati per il residenziale

Con il termine “cogenerazione” si intende la generazione simultanea di più fonti di energia secondarie, il tutto partendo da un’unica fonte primaria. Nell’accezione corrente si intende la produzione congiunta di energia elettrica e termica (calore). Di fatto si tratta dell’integrazione di più dispositivi, in grado di emettere e convogliare forme differenti di energia. Generalmente solo il 40% dell’energia sviluppata dalla combustione dei motori si trasforma effettivamente in elettricità. Il 60% dell’energia prodotta si converte in calore che, in un impianto convenzionale, si disperde nell’ambiente. Il processo di cogenerazione è stato sviluppato per recuperare l’energia termica indotta dalla combustione, per produrre elettricità e calore per il riscaldamento. Un impianto di questo tipo raggiunge il 90% delle potenzialità effettivamente sfruttate, con margini di perdita molto modesti.
Indipendentemente dal tipo di combustibile adottato risulta chiaro che l’energia generata sfruttando questo processo è più che doppia, rispetto a un impianto convenzionale. Questo porta a evidenti vantaggi dal punto di vista economico ed ecologico, grazie alle minori emissioni dannose per l’ambiente.
Una struttura per cogenerazione permette inoltre di attuare il principio dell’autoconsumo, minimizzando le dispersioni, che solitamente si vengono a creare durante il trasporto dell’energia. In questo senso, lo sviluppo di una cultura dell’efficienza, sta portando le società a integrare soluzioni distribuite. Nasce quindi il concetto di “micro-cogenerazione”, per gli impianti al di sotto dei 200/300 kW e destinati a soddisfare le esigenze di una certa area geografica, oltre a quello di “localizzazione”, nei casi in cui l’impianto sorge effettivamente a breve distanza dagli ambienti che beneficiano dell’energia prodotta.
Tra gli esempi principali di sistemi di cogenerazione ci sono gli impianti di teleriscaldamento, struttura che prevede l’utilizzo del calore prodotto da una centrale elettrica per il riscaldamento di una data zona o città, il tutto tramite un vettore liquido, solitamente acqua.
Un esempio che abbiamo sott’occhio tutti i giorni deriva dal funzionamento di un convenzionale motore a combustione, come quello installato sotto il cofano della nostra auto. La potenza generata e prelevata dall’albero motore consente di far muovere il veicolo e, al tempo stesso, di produrre elettricità per i dispositivi di bordo. In aggiunta, il calore sviluppato dal processo di combustione può essere convogliato all’interno dell’abitacolo, per riscaldare gli occupanti. In alcuni casi l’utilizzo dei gas di scarico permette di alimentare la turbina di sovralimentazione, il tutto senza aumento dei consumi. Di fatto, il calore prodotto e i gas emessi, nel caso dell’automobile, sono gli scarti del processo di conversione che si compie all’interno del motore. L’utilizzo di questi “scarti” permette dunque di ottenere ulteriori vantaggi senza aumentare i consumi, ottimizzando la resa generale del sistema.
L’esempio del motore termico ci permette di capire come, un sistema opportunamente tarato e ingegnerizzato, possa produrre più fonti di energia, auto-alimentando alcuni comparti, riducendo gli sprechi.
Attualmente, basandosi su sistemi a motore si possono facilmente realizzare apparati da 2 kW a 100 kW, adatti per alimentare fabbriche, condominii e appartamenti.
Tra i sistemi a cogenerazione più comuni troviamo quelli turbogas e le caldaie a recupero. In una simile struttura, i fumi in uscita dalla turbina a gas sono dirottati nella caldaia a recupero, per la produzione di acqua calda, oppure vapore saturo per le utenze industriali e vapore surriscaldato per turbine. Il vantaggio è evidente, tramite un alternatore, le utenze collegate possono beneficiare di corrente elettrica mentre, sfruttando il vapore è possibile ottenere un ciclo combinato con minima dispersione.