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Cogenerazione e Biomasse Microcogenerazione a gas
Cogenerazione e Biomasse Microcogenerazione a gas| Microcogenerazione a gas |
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La cogenerazione è la produzione combinata di elettricità e calore. Nella cogenerazione queste due forme di energia, cioè l’elettricità e il calore, vengono prodotte in cascata, con un unico sistema.
In un impianto convenzionale per la produzione di energia elettrica, l’energia chimica del combustibile, trasformata in energia termica tramite combustione, viene utilizzata in un ciclo di potenza che la trasforma in elettricità. Il calore di scarto del ciclo viene disperso nell’ambiente ottenendo così rendimenti di primo principio del 40-50%.
Con un impianto di cogenerazione, invece, il calore di scarto non viene disperso, ma recuperato per essere poi utilizzato in vario modo. In questo modo la cogenerazione raggiunge un’efficienza superiore anche al 85%.
Un esempio numerico può chiarire le idee. Si confronti la produzione tradizionale in centrale di 100 kWh di energia elettrica, più 150 kWh di energia termica tramite caldaia, con la produzione contemporanea delle stesse quantità di energia ottenute da un unico processo cogenerativo. Per una più rapida esemplificazione sono presentati nelle figure sottostanti e per entrambi i casi i diagrammi di Sankey. Si ipotizza un rendimento del 40% nella produzione dell’energia elettrica e del 90% per la produzione di energia termica. Sarà quindi necessario fornire una portata di combustibile corrispondente a 250 kWh all’impianto di produzione dell’energia elettrica e 167 kWh a quello di produzione dell’energia termica ottenendo un totale di 417 kWh di energia assorbita per soddisfare, nel modo tradizionale, i fabbisogni ipotizzati.
Con la cogenerazione, invece, producendo contemporaneamente sia l’energia elettrica che quella termica tramite un unico impianto che abbia un rendimento elettrico del 29% e termico del 44% (rendimenti facilmente ottenibili tramite packages di cogenerazione a microturbina), si riesce a ridurre l’energia primaria fornita all’impianto a 345 kWh. Si osservino ora i numeri: sono state alimentate le stesse utenze energetiche, elettriche e termiche, con un risparmio del 18% (345/417) sull’energia primaria fornita dal combustibile, le perdite infatti sono diminuite da 165 kWh (150+15) a 95 kWh. Il risparmio che si ottiene con la cogenerazione è molto significativo, e si traduce non solo in risparmi economici, ma anche ecologico-ambientali: si consuma circa il 20% di combustibile in meno con la conseguente riduzione delle emissioni inquinanti. Utilizzando nuovamente i rendimenti prima ipotizzati si potrà infatti dire che un impianto di cogenerazione alimentato a metano permette per ogni KWh prodotto, una riduzione della CO2 immessa in atmosfera pari a 450 grammi, se confrontato con la produzione separata di energia elettrica (centrale termoelettrica) ed energia termica (caldaia convenzionale). Finora la produzione cogenerativa è stata una prerogativa delle macchine di taglia medio grande su grandi impianti di potenza, ed in particolare di turbine a gas (ciclo semplice e combinato), turbine a vapore e più raramente grandi motori alternativi. In una centrale di cogenerazione il calore di scarico delle macchine ha livelli termici elevati e di conseguenza può essere utilizzato in diversi modi:
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