Cogenerazione
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Col termine cogenerazione si indica la produzione combinata di più fonti di energia secondarie (energia elettrica ed energia termica) partendo da un'unica fonte (sia fossile che rinnovabile) attuata in un unico sistema integrato.
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[modifica] Un Esempio
Un esempio classico è dato dal funzionamento di un automobile, la potenza prelevata dall'albero motore è usata per la trazione e la produzione di elettricità, il calore per il riscaldamento dell'abitacolo e la pressione dei gas di scarico per muovere la turbina... Lo sfruttamento di calore e pressione non comporta un aumento dei consumi poichè sono "scarti" del processo di conversione da energia chimica ad energia cinetica attuato dal motore. Il loro sfruttamento consente a parità di energia immessa (il combustibile) una maggiore quantità di energia sfruttata (calore, movimento).
[modifica] Impieghi della cogenerazione
L'energia termica può essere utilizzata per uso industriale o condizionamento ambientale (riscaldamento, raffreddamento).
La cogenerazione viene realizzata in particolari centrali termoelettriche, dove si recuperano l'acqua calda di processo e/o i fumi, prodotti da un motore primo alimentato a combustibile fossile (gas, olio combustibile, biomasse, etc): 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).
La cogenerazione con potenza elettrica inferiore ad 1MW si definisce microcogenerazione, e viene effettuata tramite motori alternativi a combustione interna, microturbine a gas o motori a ciclo Stirling.
Un particolare campo dei sistemi di cogenerazione è quello della trigenerazione.
[modifica] Definizione di efficienza
L'efficienza può essere espressa in diversi modi, che non sempre portano a un corretto confronto tra i vari impianti. Si illustrano allora le definizioni adottate dall'EPA (Environmental Protection Agency).
L'efficienza semplice di un singolo impianto è il rapporto tra l'output elettrico netto e la quantità di combustibile consumato. Invece la quantità di calore è il rapporto tra i Btu di combustibile consumato e i kWh prodotti. Dato che i sistemi di cogenerazione producono sia elettricità, sia calore, la loro efficienza totale è data dalla somma dell'output elettrico netto e termico diviso il combustibile impiegato.
L'EPA usa preferibilmente un'altra definizione di efficienza nota come "efficacia nell'utilizzazione di combustibile", rapporto tra l'output elettrico netto e il consumo di combustibile netto (che non tiene conto del combustibile usato per produrre energia termica utilizzabile, calcolato assumendo un'efficienza specifica della caldaia dell'80%). Il reciproco di questo rapporto è la quantità netta di calore.
[modifica] Tipologie di impianti cogenerativi
Il più comune esempio di impianto cogenerativo è quello realizzato con turbogas/motore alternativo e caldaia a recupero. I fumi del turbogas o del motore alternativo vengono convogliati attraverso un condotto fumi nella caldaia a recupero. Il recupero può essere semplice, qualora non esista un postbruciatore, o un recupero con postcombustione in caso contrario. I fumi in caldaia permettono di produrre acqua calda, vapore saturo o vapore surriscaldato. Solitamente si utilizza acqua calda per scopi di riscaldamento, vapore saturo per utenze industriali e vapore surriscaldato per turbine a vapore e utenze. In definitiva si ha produzione di energia elettrica attraverso l'alternatore accoppiato al turbogas ed eventualmente attraverso l'alternatore accoppiato al turbovapore e produzione di energia termica sottoforma di vapore, sfruttato poi dalle utenze connesse. In presenza di turbovapore si ottiene un ciclo combinato in cui la dispersione energetica è minima e consiste in maggior parte nel calore buttato in atmosfera dai fumi in uscita dalla caldaia a recupero.
