Il processo di conversione di un combustibile in energia elettrica produce inevitabilmente, a causa delle leggi fisiche che lo regolano, una significativa quantità di energia termica di risulta che normalmente viene smaltita in atmosfera, essenzialmente tramite camini e torri di raffreddamento.
Questo calore può essere efficacemente recuperato per produrre ad es. acqua calda o vapore, da impiegare per riscaldamento di edifici civili, per usi di processo nell’industria e in agricoltura (allevamento, serre); si possono utilizzare anche direttamente i gas di scarico, ad es. per processi di essiccamento.

Quando il calore di risulta viene recuperato per ottenerne direttamente un effetto utile si parla di cogenerazione, definita come generazione simultanea in un unico processo di energia termica ed elettrica o di energia termica e meccanica o di energia termica, elettrica e meccanica.
Dal calore recuperato, poi, si può generare anche energia frigorifera, tramite adatte apparecchiature (assorbitori); in tal caso si parla di trigenerazione.
Gli impianti cogenerativi possono essere realizzati in un ampio intervallo di potenze: si va dal teleriscaldamento di interi quartieri urbani (centinaia di Megawatt), ad applicazioni in campo industriale e della filiera alimentare (decine o centinaia di kilowatt), fino alla piccola azienda agricola e al singolo edificio residenziale (pochi kilowatt).

Il parametro che rende le tecnologie cogenerative assai interessanti è l’elevato rendimento totale che supera facilmente l’80%, mentre il processo di produzione di sola energia elettrica offre rendimenti non superiori al 58-60% nei grossi impianti turbogas in ciclo combinato, con recupero di calore, mentre in analoghi impianti più piccoli non si supera il 51%.

Dall’elevato rendimento derivano importanti vantaggi:

• Elevata efficienza d’impiego dell’energia primaria in ingresso all’impianto (combustibile)
• Risparmio economico nella gestione
• Minor impatto ambientale in generale
• Riduzione delle emissioni di gas climalteranti
• Rapido ritorno economico.

Questa tecnologia non necessita di grossi impianti centralizzati e può essere impiegata anche in applicazioni di piccola taglia e isolate dalle reti di distribuzione tradizionali, ove queste non siano presenti (abitazioni e fattorie isolate, ecc.).
Inoltre non è legata a un combustibile specifico, essendo solo importante avere a disposizione una fonte di calore di adatte caratteristiche: si va dai convenzionali gasolio e gas naturale alle biomasse al biogas al solare termico.
E’ però importante tener presente che l’elevata efficienza dipende strettamente dall’uso integrale e diretto di tutto il calore disponibile, in mancanza del quale tutti i vantaggi illustrati andrebbero perduti.

APPLICAZIONI:
COGENERATORE TRADIZIONALE
Un impianto cogenerativo è costituito essenzialmente da una centrale elettrica convenzionale (ad es. turbina a gas + alternatore o motore endotermico + alternatore) cui si aggiungono i dispositivi per il recupero del calore, principalmente dai fumi di combustione.
L’impianto viene di norma dimensionato contemperando le esigenze di processo con quelle economiche, per cui raramente il cogeneratore copre l’intero fabbisogno di energia (elettrica e termica) necessario al processo. Esso viene perciò normalmente integrato con una caldaia ausiliaria tradizionale, mentre l’energia elettrica in difetto è integrata da rete pubblica.
Si può naturalmente derogare da questo principio quando si vogliano conseguire altri obiettivi come, ad esempio, ottenere incentivi pubblici.

FUEL CELL
Un cogeneratore particolare va sotto il nome di Pila a Combustibile (o Cella a Combustibile o, in inglese, Fuel Cell).
E’ una macchina statica che produce energia elettrica sfruttando determinate reazioni chimiche e perciò non presenta organi in movimento (il classico gruppo motore + alternatore).
Accetta come combustibile sia il gas naturale di rete sia, molto meglio, l’idrogeno e come refluo produce solo acqua pura. E’ una tecnologia già disponibile sul mercato ma che necessita di ulteriori affinamenti per renderla economicamente più attraente.
E’ una macchina che farà certamente sentire la sua voce nel futuro prossimo.

TOTEM
Vogliamo ricordare, a titolo di orgogliosa italianità, che già negli anni ’70 del secolo scorso la FIAT iniziò la produzione di un cogeneratore chiamato TO.TE.M (Total Energy Module), basato sul motore stradale della “127”, di 903 cm³, modificato per funzionare a gas o biogas e accoppiato a un alternatore da 15 kW per la produzione di elettricità.
L’accurata progettazione dell’unità consentiva un’efficienza superiore al 90% e per formare impianti di potenza superiore si potevano connettere più unità in parallelo che venivano coordinate da un controllore elettronico centrale.
Con una singola unità si potevano soddisfare le esigenze elettriche di 10/15 appartamenti e quelle termiche di due.
Trovò interessanti applicazioni, in particolare in ambiente zootecnico, ove c’è ottima disponibilità di biogas.
Purtroppo FIAT ne cessò la produzione nel 1985 e da allora del progetto si è persa traccia.
Invece, altri produttori automobilistici (stranieri, purtroppo) offrono tuttora a catalogo macchine simili, basate su motori stradali.

MINI E MICRO COGENERATORI
Unire produzione di elettricità e calore in un’unica macchina è un processo molto più efficiente della produzione delle stesse quantità con due o più apparecchi.
Per questo motivo, e in vista dell’atteso ampliamento della base installata anche alle applicazioni di piccola e piccolissima taglia, i produttori hanno iniziato a proporre – e sono già disponibili sul mercato – interessanti macchine cogenerative monoblocco da qualche decina di kW o minore, che consentono l’installazione quasi ‘plug and play’ e costi di manutenzione ridotti.

INCENTIVAZIONE
Con il crescere esplosivo dell’interesse generale verso la produzione energetica da fonti rinnovabili, lo Stato offre incentivazioni economiche molto interessanti.
In particolare, le applicazioni cogenerative possono accedere al sistema dei Titoli di Efficienza Energetica (TEE, noti anche come certificati bianchi), secondo le condizioni e le procedure definite nel Decreto legislativo 8 febbraio 2007, n. 20, come integrato dal DM 4 agosto 2011.
La gestione del sistema di incentivazione è curata dal GSE (Gestore dei Servizi Energetici), che provvede anche all’erogazione degli incentivi.
Le unità di cogenerazione hanno diritto, per ciascun anno solare in cui soddisfino i requisiti di cogenerazione ad alto rendimento (CAR), all’emissione dei Titoli di Efficienza Energetica in numero proporzionale al risparmio energetico conseguito.

I Certificati Bianchi assegnati possono essere scambiati e contrattati o, in alternativa, se ne può richiedere il ritiro da parte del GSE. Il prezzo di ritiro è quello vigente al momento dell’entrata in esercizio dell’unità, come stabilito dall’Autorità per l’energia elettrica e il gas, e rimane costante per tutto il periodo di incentivazione. Per le unità di cogenerazione entrate in esercizio nell’anno 2012 esso è stato fissato in 86,98 €/TEP.
Ai fini dell’incentivazione, gli impianti d’interesse più generale sono divisi in due classi i potenza: piccola cogenerazione, con potenza elettrica installata inferiore a 1 MW (= 1.000 kW) e micro-cogenerazione con potenza elettrica installata inferiore a 50 kW.
Essi sono riconosciuti ad alto rendimento se per un dato anno presentano il parametro di riferimento PES (Primary Energy Saving) PES ≥ 0 e hanno accesso agli incentivi per un periodo di 10 anni a decorrere dal 1° gennaio dell’anno successivo a quello di entrata in esercizio.

A CHI RIVOLGERSI
Lo studio di un impianto di cogenerazione necessità di competenze ingegneristiche ben più importanti rispetto ad altre tecnologie di produzione di energia elettrica/termica fortemente sviluppatesi negli ultimi anni sulla scia delle incentivazioni statali.
Zecca, forte della sua più che centenaria esperienza nella produzione di energia elettrica e da sempre attenta al rispetto dell’ambiente e a stimolare gli sviluppi tecnologici dell’impiantistica elettrica, è in grado di fornire ai Clienti, direttamente o tramite la sua consociata Neveroil, pacchetti all-inclusive di fornitura, manutenzione e assistenza impianti cogenerativi di qualsiasi taglia e tipologia, anche chiavi in mano.
Può assistere il Cliente in tutte le fasi autorizzative e nei rapporti contrattuali con GSE pre e post costruzione dell’impianto.
Può fornire manutenzione post-vendita degli impianti a condizioni vantaggiose.