| Impianti di Cogenerazione e Trigenerazione - Progettazione ed esempi |
| Progettazione | |
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Tale produzione combinata può incrementare l'efficienza di utilizzo del combustibile fino all'80%; a ciò corrispondono minori costi per l’approvvigionamento del combustibile e minori emissioni di inquinanti e di gas ad effetto serra rispetto alla produzione separata di elettricità e di calore. Le centrali termiche per la produzione di energia elettrica hanno, in generale, una bassa efficienza energetica: soltanto il 40-55% dell'energia termica contenuta nei combustibili viene trasformata in energia elettrica, mentre la restante quantità è dissipata nell'ambiente senza alcun utilizzo. In alcuni casi, tuttavia, tale energia termica residua può trovare impiego nell'industria, ad esempio sotto forma di vapore, oppure può essere destinata a usi civili, come il riscaldamento degli edifici. Il Parlamento Europeo individua nella Cogenerazione e nella Trigenerazione una delle soluzioni tecniche più efficaci per soddisfare il raggiungimento degli obiettivi del Protocollo di Kyoto. L'efficienza del ciclo (COP - coefficient of performance), definita come il rapporto fra energia frigorifera in uscita e l'energia termica in ingresso, varia da 0.7 a 1.3 in funzione degli stadi di riconcentrazione della soluzione, della temperatura di alimentazione, della temperatura del fluido refrigerato e della temperatura di condensazione. Nei sistemi trigenerativi, l'evoluzione delle tecnologie costruttive consente, oggi, di alimentare il ciclo con acqua calda a partire da 60 °C, vapore, gas esausti di combustione. Ad esempio, per un consueto impianto di trigenerazione, l'emissione di anidride carbonica per kWh prodotto è di circa 250 g; per cui è possibile individuare tale tecnologia come impianto a basso impatto ambientale. Il processo La Cogenerazione permette di produrre simultaneamente:
Mentre, invece, la Trigenerazione permette di produrre simultaneamente:
La Trigenerazione consente, di utilizzare l’energia termica di scarto, che nei normali processi di cogenerazione viene dissipata, per produrre energia frigorifera, ovvero acqua refrigerata per il condizionamento o per i processi industriali, fino alla temperatura di -60 °C; ad esempio nella forma di acqua glicolata o ammoniaca liquida. La trasformazione dell’energia termica in energia frigorifera è resa possibile, con un minimo utilizzo di energia elettrica, grazie all’impiego di un assorbitore, similarmente a ciò che avviene negli impianti di Solar Cooling. Questo processo si basa sull’evaporazione a bassa temperatura e pressione di un fluido refrigerante, che assorbe calore dall'acqua da refrigerare e il vapore prodotto viene asportato facendolo assorbire da una soluzione, dalla quale lo si separa nuovamente per riscaldamento.
Le coppie di refrigerante/assorbente usate nella trigenerazione (ed anche nel solar cooling) sono:
Gli impianti presentano poche problematiche di installazione in quanto risultano molto compatti: per ogni kW installato c'è una richiesta di circa 0,30 m2. L'unico fattore da valutare con molta cautela è l'integrazione con gli eventuali impianti di distribuzione caldo/freddo presenti. Dato il modesto ingombro e peso, gli impianti possono essere installati anche sui tetti degli edifici previa verifica statica. Non presentano neanche problematiche riguardanti sostanze pericolose o recipienti in pressione, in quanto le macchine adoperate come il cogeneratore, l’ assorbitore termico, gli scambiatori, o le torri evaporative, non ne prevedono l'uso; sono poi anche esigue le parti meccaniche in movimento. Le cabine insonorizzate, solitamente, abbattono in maniera considerevole anche il rumore prodotto dal motore a combustione interna. A fronte di discreto costo di realizzazione, la convenienza di tale tipologia di processo deriva da un ritorno dell'investimento più breve, rispetto a sistemi con rendimento minore, anche grazie ad una modesta manutenzione richiesta e quindi a minori costi di gestione. E' importante ricordare che secondo il D.M. 37/08, ogni progetto di impianto deve essere elaborato secondo la regola dell'arte, che contempla oltre alla vigente Normativa, anche le indicazioni delle guide e delle norme dell'UNI, del CEI o di altri Enti di normalizzazione appartenenti agli Stati membri dell'UE. I vantaggi
In riferimento all’ energia frigorifera, è importante evidenziare che che rispetto alle pompe di calore tradizionali il COP (coefficient of performance - efficienza del ciclo) è molto più basso; ma essendo che la sorgente energetica utilizzata èl calore di scarto, questo risulta irrilevante ed il sistema continua ad essere vantaggioso, nonostante il COP non sia elevato. I sistemi di trigenerazione possono essere progettati per funzionare con qualsiasi fonte primaria di calore (ad esempio gas metano), e ad oggi risultano economicamente convenienti per poter essere adottati diffusamente. I principali vantaggi della trigenerazione sono:
Con il riconoscimento di impianto CAR (Cogenerazione ad Alto rendimento) rilasciato dal GSE si accede ad un incentivo annuo (per 10 o 15 anni) proporzionale al risparmio di energia (calcolato secondo formule specifiche).
Esempi realizzativi
Esempio di impianto di Trigenerazione realizzato:
Per approfondimento:
Per chi vuole ascoltare l'articolo sotto forma di podcast:
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| Ultimo aggiornamento Venerdì 12 Gennaio 2024 11:28 |
La Cogenerazione è la produzione combinata di energia elettrica e calore in uno stesso impianto. La Trigenerazione è un particolare sistema di Cogenerazione, nel quale si produce contemporaneamente energia elettrica, calore ed energia frigorifera.
Rispetto alla generazione di sola energia elettrica, in un sistema di trigenerazione il rendimento globale aumenta perché viene sfruttata una maggiore percentuale del potere calorifico del combustibile; infatti le centrali termoelettriche convenzionali convertono circa il 30% dell'energia del combustibile in elettricità (il restante 70% viene perso in calore), mentre in un impianto trigenerativo più del 80% della stessa energia è sfruttata visto che il calore è recuperato sia direttamente che come fonte per un ciclo frigorifero ad assorbimento.
Icosti di un impianto di Trigenerazione
