La cogeneraziones in Italia: Come funziona e quali sono i suoi vantaggi?

Con il termine cogenerazione, si intende la produzione combinata di energia elettrica e calore. Queste due forme di energia vengono prodotte in contemporanea attraverso un unico impianto. Il fine ultimo degli impianti di cogenerazione é quello di sfruttare il calore disperso da un impianto di produzione di energia elettrica.

Generalmente l’energia elettrica e l’energia termica vengono prodotte separatamente. Per produrre l’energia elettrica si utilizzano centrali termoelettriche che disperdono nell’ambiente energia termica a bassa temperatura, mentre l’energia termica prodotta deriva dalla conversione del combustibile.

Sembra dunque chiaro che se un’utenza necessita contemporaneamente di energia elettrica ed energia termica, si puó pensare di realizzare un sistema che produca sia energia elettrica che energia termica. Il risparmio energetico generato é dato ovviamente dal minor consumo di combustibile.

La cogenerazione viene realizzata in particolari centrali termoelettriche, dove si recuperano l’acqua calda o il vapore di processo e/o i fumi, prodotti da un motore primo alimentato a combustibile fossile (gas naturale, olio combustibile, ecc.) o da combustibili organici non fossili (biomasse, biogas, gas di sintesi, o altro): si ottiene così un significativo risparmio di energia, rispetto alla produzione separata dell’energia elettrica (tramite generazione in centrale elettrica) e dell’energia termica (tramite centrale termica tradizionale).

Il processo puó essere esemplicato come segue:

• Processo Tradizionale:

  

 

 

 

 

 

 

 

 

• Cogenerazione:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ovviamente non tutto il calore dissipato puó essere recuperato, una porzione viene comunque dispersa nel ciclo di produzione combinata.

Un impianto puó essere definito di “cogenerazione” solo se soddisfa una serie di indici prestazionali definiti dall’Autoritá per l’Energia Elettrica (AEEG), introdotti per far si che esista un effettivo risparmio di combustibile e che la produzione di energia non sia troppo sbilanciata verso la sola energia elettrica.

Un impianto di cogenerazione funziona grazie a

• un “motore primo” (che può essere alimentato in vari modi)
• un generatore elettrico che, mosso dall’impianto motore, converte l’energia meccanica in elettricità
• degli scambiatori di calore, che svolgono la funzione di recupero del calore.

Tutte le tipologie fondamentali di impianti di cogenerazione si differenziano per il tipo di “motore primo” adottato. I più utilizzati e consolidati sono:

• motori a combustione interna
• turbine a gas
• turbine a vapore
• impianti a ciclo combinato turbina a gas/turbina a vapore

Gli impianti di cogenerazione nascono dall’esigenza di aumentare l’efficienza dei sistemi di generazione di energia elettrica, sfruttando il calore dissipato dall’impianto per altro uso. Il vantaggio deriva quindi dalla riduzione del consumo di combustibile. Il miglioramento ottenibile, é misurabile in una riduzione dei consumi dell’ordine del 35-40%. A ció si associa un altro importante vantaggio, legato alla riduzione delle emissioni inquinanti.

Un’ulteriore caratteristica, derivante in questo caso da fattori logistici, é la necessitá di localizzare l’impianto di cogenerazione vicino all’utenza, fattore che permette di ridurre le perdite di trasmissione per la distribuzione e il trasporto dell’energia. Spesso questi stabilimenti funzionano in modalitá stand alone, permettendo di ovviare i rischi legati alla possibile interruzione dell’alimentazione, dovuti a problemi di rete.

Infine, un altro elemento degno di nota, é il vantaggio economico derivante dagli incentivi di cui é possibile beneficiare se si decide di investire in un sistema cogenerativo.

Ovviamente i risparmi energetici generati dai vari sistemi cogenerativi non sono tutti della stessa entitá. A tal proposito é stata introdotta la definizione di Cogenerazione ad Alto Rendimento, laddove il risparmio superi un minimo prestabilito.

Secondo la Direttiva Europea 2004/8/CE e s.m.i. i valori per poter considerare un sistema cogenerativo ad alto rendimento sono i seguenti:

• Per la piccola cogenerazione (capacitá installata inferiore a 1MWe) e la micro-cogenerazione (capacitá massima inferiore ai 50 kWe) é sufficiente che tali sistemi generino un risparmio di energia primaria rispetto alla produzione separata
• Negli altri casi é necessario che il sistema cogenerativo garantisca un risparmio di energia primaria pari almeno al 10% rispetto ai valori di riferimento per la produzione separata di elettricitá e calore.

La Cogenerazione ad alto rendimento gode di ulteriori incentivi e benefici fiscali.

Fin dagli anni 70 la cogenerazione é stata utilizzata per migliorare l’efficienza dei sistemi di produzione, trovando ampio sbocco, sia in ambito industriale che civile.

Le utenze che traggono maggiori benefici dall’impiego di sistemi cogenerativi sono generalmente quelle che si caratterizzano per:

• Elevata potenza elettrica e termica
• Consumi elettrici e termici costanti nel tempo
• Alti costi dell’energia elettrica
• Necessitá di prevenire eventuali black out della rete pubblica

A parte i vantaggi prettamente economici, generati dagli impianti cogenerativi, gli incentivi e i vantaggi fiscali, per gli impianti che attestano indici di risparmio energetico in linea con quanto previsto dalla normativa, possono essere sintetizzati come segue:

• Prioritá nel dispacciamento dell’energia elettrica immessa in rete
• Esenzione dall’obbligo di acquisto di Certificati Verdi
• Tariffa onnicomprensiva fissa per la durata di 20 anni per gli impianti di cogenerazione che utilizzano fonti rinnovabili (biogas, olio vegetale.. )
• Defiscalizzazione del combustibile utilizzato, con l’applicazione di un’accisa ridotta
• Conseguimento di “certificati bianchi” o “titoli di efficienza energetica” (TEE), senza la necessitá di acquistarli
• L’esenzione dal pagamento degli oneri generali di sistema, qualora siano rispettati i requisiti previsti dal D.Lgs. 115/2008

Come riportato nella Relazione annuale sulla generazione trasmessa alla Commissione Europea il 30 aprile 2014, in Italia, nell’anno di produzione 2012 si é avuta una capacitá di generazione di 13.986 MW, di cui oltre l’85% ascrivibile a impianti a gas a ciclo combinato di grossa taglia. A conferma di ció, l’energia primaria utilizzata per la produzione é ascrivibile al gas per l’88,7%.

Nel 2013 il parco nazionale elettrico contava con una capacitá di 128 GW. A questa potenza si associa una produzione di energia elettrica pari a 290 TWhe.

Un sottoinsieme del parco impianti nazionale é costituito dal parco termoelettrico. Esso ha un peso di 79 GW a cui si associano 192 TWhe.

Il parco termoelettrico italiano ha al suo interno una parte di impianti che lavora in cogenerazione: questo gruppo ha una potenza di 23 GW e produce 91 TWhe di energia elettrica e 59 TWht di calore utile. In realtá l’energia realmente prodotta in assetto cogenerativo é pari a 37 TWhe.

Di questi 26 TWhe provengono da assetti di Cogenerazione ad Alto Rendimento.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Focalizzandoci sulla cogenerazione applicata al settore industriale é bene notare come secondo quanto previsto dagli scenari ENEA, i consumi finali del settore industriale sono previsti in ripresa nei prossimi 10 anni. In particolare si definiscono settori caratterizzati da un potenziale economico incrementale nel caso decidessero di puntare ad investire in impianti di cogenerazione, il chimico e petrolchimico, l’alimentare, e i materiali da costruzione (ceramiche).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La ricettivitá italiana rispetto alla diffusione della cogenerazione puó nel complesso essere considerata soddisfacente, soprattutto se comparata  con le percentuali degli altri paesi europei.

Sembra dunque che sempre piú in futuro la valutazione del potenziale di applicazione degli “impianti efficienti”, costituirà un valido strumento di supporto decisionale nella formulazione di strategie e politiche mirate allo sviluppo delle soluzioni di sistemi di riscaldamento e raffreddamento più efficienti in termini di uso delle risorse e di costi

Maria Mura | Energy Consultant