F.lli Franchini progetta e realizza impianti di cogenerazione e trigenerazione per la produzione simultanea di energia elettrica, termica e frigorifera.
Impianti di cogenerazione e trigenerazione
Cos'è un impianto di cogenerazione?
La cogenerazione, anche detta CHP (Combined Heat and Power), è la produzione simultanea di energia elettrica e termica realizzata da un unico impianto a partire da una singola fonte energetica. Si parla di trigenerazione quando un sistema frigorifero ad assorbimento, abbinato al cogeneratore, permette la produzione contemporanea anche di freddo.
La cogenerazione rappresenta ad oggi una delle modalità più efficienti di utilizzo dell’energia primaria contenuta nel combustibile, sia esso rinnovabile o meno. La sua diffusione è stata riconosciuta dal Parlamento Europeo prioritaria ai fini del raggiungimento degli obiettivi del Protocollo di Kyoto.
Come funziona un impianto di cogenerazione
Impianti di cogenerazione o trigenerazione
Rispetto alla produzione separata di energia elettrica e calore la cogenerazione sfrutta l’energia termica contenuta nell’olio di lubrificazione, nell’acqua di raffreddamento e negli scarichi del motore primario atto alla produzione di energia elettrica, che altrimenti andrebbe dispersa, trasformandola in calore utilizzabile per i processi industriali, riscaldamento degli ambienti e produzione di acqua calda sanitaria. Grazie all’integrazione di più processi di trasformazione di un’unica fonte di energia primaria gli impianti di cogenerazione e trigenerazione hanno rendimenti superiori all’85%.
Si parla di trigenerazione invece quando un sistema frigorifero ad assorbimento, abbinato al cogeneratore, permette la produzione contemporanea anche di freddo.
- combustibili fossili: carbone, gasolio, olio combustibile o gas naturale;
- combustibili derivanti da biomasse: scarti forestali, agricoli o cippato legnoso;
- combustibili derivanti da rifiuti: solidi o biogas che provengono da depuratori o discariche.
Ognuna di queste tipologie di combustibile ha una propria destinazione d’uso:
- biogas e gas naturale sono ideali per alimentare turbine, microturbine a gas e motori a combustione interna
- biomasse e carbone sono destinati alle grandi turbine a vapore e ai moderni turbogeneratori ORC
- combustibili liquidi sono utilizzati per impianti di maggiori dimensioni a ciclo combinato
Gli impianti di cogenerazione sono composti dai seguenti elementi:
- Il motore (o turbina) che genera l’energia elettrica;
- L’apparato di riscaldamento o scambiatore di calore per produrre energia termica;
- Il sistema di controllo per garantire un funzionamento efficiente.
In aggiunta a questi elementi, possono essere presenti anche dispositivi per il recupero del calore, come ad esempio l’uso di un condensatore per raffreddare i gas di scarico e produrre acqua calda destinata al riscaldamento degli ambienti. Alcuni impianti di cogenerazione possono anche essere dotati di sistemi di purificazione dei gas di scarico per ridurre le emissioni inquinanti.
Gli impianti di trigenerazione sono composti dai seguenti elementi:
- Motore a combustione interna: il motore a combustione interna è l'elemento principale degli impianti di trigenerazione. Esso converte l'energia chimica del combustibile in energia meccanica, che viene poi utilizzata per azionare il generatore elettrico.
- Generatore elettrico: il generatore elettrico trasforma l'energia meccanica fornita dal motore a combustione in energia elettrica. Questa viene utilizzata per alimentare gli apparecchi elettrici presenti nell'edificio.
- Scambiatore di calore: lo scambiatore di calore è un componente che permette il trasferimento di energia termica tra due fluidi a temperature diverse. Nel caso degli impianti di trigenerazione, esso svolge la funzione di prelevare il calore residuo prodotto dal motore a combustione e utilizzarlo per riscaldare l'acqua destinata al sistema di riscaldamento dell'edificio.
- Assorbitore: l'assorbitore è un dispositivo che, sfruttando il principio della refrigerazione ad assorbimento, permette la produzione di acqua fredda utilizzata per il sistema di condizionamento dell'edificio. Esso utilizza il calore di scarto prodotto dal motore a combustione e l'energia elettrica generata dal generatore per creare un ciclo termo-meccanico che consente la produzione di acqua fredda.
- Centralina di controllo: la centralina di controllo è il cervello degli impianti di trigenerazione. Essa regola e controlla tutti gli elementi dell'impianto per garantire il loro corretto funzionamento e l'ottimizzazione delle prestazioni.
- Serbatoio di combustibile: il serbatoio di combustibile è il contenitore che ospita il combustibile utilizzato dal motore a combustione. Esso deve essere dimensionato in base alla potenza dell'impianto e rifornito periodicamente per garantire un'adeguata riserva di energia.
- Sistema di accumulo: il sistema di accumulo è un componente opzionale degli impianti di trigenerazione che permette di immagazzinare l'energia termica prodotta dal motore a combustione o dall'assorbitore per un utilizzo futuro. Questo sistema è particolarmente utile in caso di picchi di richiesta energetica o in situazioni in cui il costo dell'energia elettrica è elevato.
- Sistema di monitoraggio: il sistema di monitoraggio è un insieme di sensori e strumenti che permettono di rilevare e registrare in tempo reale le prestazioni dell'impianto. Questo sistema consente un controllo costante sull'efficienza e sul corretto funzionamento della trigenerazione
Vantaggi della cogenerazione
La cogenerazione offre numerosi vantaggi rispetto alla produzione tradizionale di energia. Innanzitutto, l'efficienza energetica è molto più elevata poiché lo stesso combustibile viene utilizzato per produrre sia calore che elettricità. Ciò significa che meno combustibile viene sprecato e le emissioni di gas serra sono ridotte. Inoltre, l'utilizzo di una centrale di cogenerazione può aumentare la sicurezza energetica, poiché riduce la dipendenza dalle reti elettriche esterne.
La tecnologia da di cogenerazione è utilizzata in diversi settori industriali, commerciali e residenziali. I principali beneficiari sono:
- Industria manifatturiera: l'industria manifatturiera richiede una grande quantità di energia per i processi produttivi e la cogenerazione è un'ottima soluzione per ridurre i costi energetici e aumentare l'efficienza nella produzione.
- Settore dei servizi: gli edifici commerciali come uffici, centri commerciali, alberghi e ospedali richiedono una grande quantità di energia per mantenere le loro attività. La cogenerazione è un modo per ridurre i costi energetici e garantire una fornitura affidabile di energia.
- Industria alimentare: l'industria alimentare, che comprende la lavorazione dei prodotti agricoli, richiede una grande quantità di energia per i processi produttivi come la refrigerazione, la cottura e l'illuminazione. La cogenerazione può aiutare a ridurre i costi energetici e minimizzare gli sprechi di energia.
- Industria alberghiera: la cogenerazione è particolarmente adatta per gli hotel a causa delle loro elevate richieste energetiche. Infatti, gli hotel devono fornire servizi di riscaldamento, raffreddamento e acqua calda per gli ospiti, oltre ad alimentare e mantenere in funzione una vasta gamma di apparecchiature elettroniche. L'utilizzo di sistemi di cogenerazione può aiutare gli hotel a soddisfare queste esigenze energetiche in modo più efficiente ed economico.
Quando il risparmio energetico ottenuto supera il valore minimo stabilito dalla norma:
- in caso di piccola cogenerazione e micro-cogenerazione è sufficiente che il sistema di cogenerazione produca un risparmio di energia primaria effettivo rispetto al caso in cui la produzione di energia avvenga in modo separato;
- in tutti gli altri casi la cogenerazione deve garantire un risparmio energetico uguale almeno al 10% rispetto a quando l’energia elettrica e quella termica vengono prodotte in modalità separata.
Per il riconoscimento della condizione di Alto Rendimento (CAR) delle unità di cogenerazione, bisogna fare riferimento ai criteri stabiliti dal D.M. 4 agosto 2011, validi a partire dal 1° gennaio 2011, che ha completato il recepimento della Direttiva 2004/8/CE, iniziato con il Decreto Legislativo n. 20 del 2007.
Per le unità di cogenerazione riconosciute CAR è previsto l’accesso al sistema dei Titoli di Efficienza Energetica (TEE) o certificati bianchi, secondo le condizioni e le procedure stabilite dal Decreto ministeriale 5 settembre 2011.
Per quanto riguarda il tema degli incentivi associati alla cogenerazione è necessario che l’impianto superi i valori prefissati dalla normativa relativi all’IRE (Indice di Risparmio Energetico) ed il LT (Limite Termico).
Conclusioni
In conclusione, l'impianto di cogenerazione rappresenta una soluzione efficiente e sostenibile per la produzione di energia. Grazie alla sua versatilità, può essere utilizzato in diversi ambiti e contribuire alla riduzione dei costi energetici e delle emissioni di gas serra. La sua adozione è sempre più incoraggiata anche dalle politiche e normative ambientali, rendendolo un'opzione sempre più interessante per le aziende e i consumatori. In futuro, si prevede che l'utilizzo di impianti di cogenerazione diventerà sempre più diffuso e contribuirà a una maggiore sostenibilità del nostro sistema energetico.
Investire in un impianto di cogenerazione può portare benefici sia a livello economico che ambientale, contribuendo allo sviluppo di un futuro più sostenibile per noi e per le generazioni future. Quindi, se sei interessato a ridurre i costi energetici e adottare una soluzione efficiente e sostenibile, l'impianto di cogenerazione potrebbe essere la scelta giusta per la tua azienda. Continua a seguire gli sviluppi in questo settore e scopri come l'utilizzo della cogenerazione può contribuire al raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità globale. Grazie alla sua versatilità, l'impianto di cogenerazione è un'opzione sempre più popolare per le aziende che vogliono ridurre i costi energetici e promuovere uno sviluppo sostenibile.
F.lli Franchini mette a disposizione degli Studi Tecnici l’esperienza maturata durante i 60 anni di attività spesi nella realizzazione di grandi impianti. Non solo esperienza sul campo, ma solidità, rapporti consolidati con fornitori, Esco e Istituti di Credito ne fanno un partner ideale per la richiesta di offerte economiche o suggerimenti tecnici qualora ce ne sia l’esigenza.