Cogenerazione: cos’è e quali vantaggi comporta per le imprese

La cogenerazione, detta anche CHP, dall’acronimo inglese Combined Heat and Power, è il processo di produzione combinata di energia elettrica (e/o meccanica) e calore. Questo processo avviene sfruttando un’unica fonte di energia primaria, ovvero il medesimo combustibile, che può essere gas naturale, gas speciali, biogas, biometano o idrogeno.

• Il gas naturale è un combustibile derivante dalla decomposizione anaerobica di materiale organico che si può trovare in natura allo stato fossile o nel suo stato naturale in giacimenti di solo gas;

• I gas speciali sono gas recuperati durante l’estrazione del petrolio e nei processi di lavorazione del carbone (gas di petrolio associato o APG);

• Il biogas è un combustibile naturale che si ottiene tramite digestione anaerobica dei residui organici provenienti da residui vegetali o animali;

• Il biometano è un gas derivante del biogas, che ha subito un processo di raffinazione e purificazione, detto upgrading;

• L’idrogeno, e in particolare l’idrogeno verde, è un gas prodotto mediante l'elettrolisi dell'acqua alimentata da energie provenienti da fonti rinnovabili.

Un progetto di cogenerazione può variare configurazione a seconda del gas utilizzato come combustibile:

• Nel caso del biogas, l’impianto è costituito da due parti: la parte di digestione anaerobica, dove avviene l’effettiva produzione del biogas (composta da uno o più digestori), e la parte di trasformazione del biogas in energia, ovvero l’impianto di cogenerazione vero e proprio.

• Nel caso del gas naturale, invece, non sono necessarie tecnologie a valle dell’impianto di cogenerazione, in quanto il gas viene prelevato direttamente dalla rete nazionale.

A prescindere dal tipo di gas utilizzato, gli impianti di cogenerazione sono composti generalmente da un motore a ciclo otto, che produce energia meccanica e la convoglia a un alternatore per generare elettricità in bassa tensione, la quale viene successivamente trasformata in media tensione. Il recupero termico avviene su due fronti: dall’acqua di raffreddamento del motore, tramite uno scambiatore di calore a piastre che permette di ottenere acqua ad alta temperatura, e dai fumi di scarico che, essendo vicini ai 400°C, possono essere utilizzati per produrre acqua calda, acqua surriscaldata, vapore o olio diatermico tramite una caldaia, piuttosto che essere utilizzati tali e quali nel processo produttivo.

Il gruppo di cogenerazione è il cuore del progetto e dalla sua qualità e affidabilità dipende il rendimento dell’impianto, in termini sia energetici che di performance economica complessiva.

La cogenerazione rappresenta una scelta ideale per tutti quei settori industriali, del terziario e dei servizi in cui sono presenti realtà energivore, caratterizzate da elevati consumi di energia elettrica e calore, o realtà che producono materiali di scarto che possono essere valorizzati. I vantaggi sono numerosi:

• L’efficienza di utilizzo del combustibile di partenza incrementa fino all’85%;

• Si producono meno emissioni di CO2 e gas effetto serra. Inoltre, se la produzione di energia è tramite biogas o biometano, la CO2 emessa è di origine agricola, quindi le emissioni di CO2 fossile sono a zero e l’impatto climatico è nullo;

• I sistemi di cogenerazione sono resilienti e indipendenti, ovvero possono funzionare in isola, disconnessi dalla rete e sono quindi ideali in zone frequentemente interessate da blackout o dove sono presenti reti poco performanti;

• Quando integrata in un impianto biogas, la cogenerazione valorizza dei materiali di scarto e permette la produzione di energia rinnovabile;

• La cogenerazione garantisce un consistente risparmio in bolletta, legato alla razionalizzazione dell'uso del combustibile di partenza e all’autoproduzione della restante energia;

• In alcuni Paesi al già notevole risparmio economico si aggiungono gli incentivi: in Italia, per esempio, esistono sia i certificati bianchi per l’efficienza energetica sia gli incentivi erogati dal GSE per la produzione di energia rinnovabile.

Un impianto di cogenerazione è una scelta più efficiente dal punto di vista energetico rispetto alla produzione separata di energia elettrica e termica. Un’azienda, per soddisfare il fabbisogno elettrico e termico dei suoi processi produttivi, tradizionalmente utilizza centrali termoelettriche e caldaie, con conseguenze sia sui consumi che sui costi energetici. Infatti, nelle centrali convenzionali di produzione di energia elettrica una parte dell’energia termica non viene effettivamente convertita ma dispersa nell’ambiente. Con la cogenerazione, invece, il calore disperso viene sfruttato e utilizzato per il riscaldamento o altri usi.

L’efficienza del processo si traduce anche nella riduzione dei costi in bolletta e nella riduzione delle emissioni di CO2: quest’ultimo è uno dei motivi per cui la cogenerazione è anche una scelta di sostenibilità. Quando i combustibili utilizzati sono biogas, biometano o idrogeno verde, prodotti da matrici di scarti come gli effluenti zootecnici, i fanghi di depurazione delle acque reflue, la frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU), gli scarti agroindustriali o altri residui colturali, la cogenerazione permette di valorizzare materiali di scarto, che da rifiuto diventano una risorsa idonea per la produzione di energia rinnovabile.