COGENERAZIONE: COS’È E COME FUNZIONA

La voglia di dare il proprio contributo in termini di sostenibilità ambientale e di riduzione delle emissioni dannose si sta diffondendo in maniera sempre più veloce. Tra le proposte più interessanti c’è la cogenerazione, un sistema che consente di riutilizzare il calore di scarto che, altrimenti, andrebbe disperso e che trova un impiego particolarmente funzionale nel settore industriale e terziario.

Cogenerazione come funziona

La cogenerazione è un processo che ha come risultato la produzione combinata di energia elettrica e di calore all’interno di uno stesso impianto. Dati i vantaggi che comporta, la cogenerazione trova impiego sia in ambito industriale, sia civile. Nel primo caso il calore viene utilizzato sotto forma di acqua calda, vapore, o altri fluidi termovettori, mentre nel secondo tramite reti di teleriscaldamento o per il raffreddamento tramite sistemi di assorbimento. La cogenerazione risulta invece sconveniente nell’ambito dell’utente residenziale perché il processo crea quantità di energia di gran lunga superiori al fabbisogno medio delle abitazioni.

Il processo di cogenerazione avviene in particolari centrali termoelettriche dove sono recuperati l'acqua calda o il vapore che vengono prodotti da un motore alimentato a combustibile fossile o a combustibili organici non fossili; questo processo consente di ottenere un significativo risparmio di energia rispetto alla produzione separata di energia elettrica ed energia termica. 

Si può quindi definire la cogenerazione come una tecnologia che consente di aumentare l’efficienza energetica di un sistema di conversione di energia.

Il funzionamento di un impianto di cogenerazione parte dal presupposto che in tutti i cicli di potenza esiste una quantità significativa di calore di scarto che, anziché essere immessa nell’ambiente a bassa temperatura, può essere recuperata e sfruttata all’interno di un nuovo ciclo di produzione dell’energia. In sostanza, se in condizioni normali per produrre acqua calda e vapore è necessario impiegare energia e denaro, con un impianto di cogenerazione è possibile ottenere il medesimo risultato sfruttando il calore di scarico dell’impianto che produce energia. 

In particolare, sempre più realtà del settore industriale e terziario decidono di installare presso le proprie strutture i sistemi di microgenerazione, per poter usufruire anche del risparmio economico che può essere ottenuto. Infatti, con un sistema di microcogenerazione si possono ottenere due categorie di vantaggi:
1)    riduzione del consumo di energia elettrica dalla rete;
2)    vendita o scambio, tramite il regime del cosiddetto “scambio sul posto”, dell’elettricità generata in eccesso.
3)    utilizzo più efficiente dell’energia termica

In generale, i sistemi di microgenerazione sono tarati sulla domanda di calore, più stabile di quella elettrica e dunque più “semplice” sia da prevedere che da gestire. Infatti, l’elettricità in avanzo prodotta da un sistema di microcogenerazione è più “efficiente” di quella prodotta dalle grandi centrali elettriche, perché essendo prodotta e consumata localmente, non sconta le perdite dovute alla necessità di trasportare l’energia a distanza. Inoltre, la microcogenerazione risulta complessivamente più efficiente perché utilizza sia l’elettricità che il calore prodotti, mentre nei grandi impianti tradizionali il calore rappresenta soltanto un prodotto di scarto, non impiegato nè sfruttato in alcun modo. 

In conclusione, per un’azienda che ha necessità di energia elettrica e termica, al posto di installare una caldaia e acquistare energia elettrica dalla rete, può essere economicamente vantaggioso ed anche ecologicamente sostenibile generare in autonomia l’elettricità e cedere eventualmente l’elettricità prodotta in eccesso alla rete di distribuzione.

È opportuno sottolineare che la produzione combinata di energia costituisce uno dei provvedimenti utili a soddisfare il raggiungimento degli obiettivi del Protocollo di Kyoto e dell’Agenda ONU 2030. In particolare, la direttiva 2004/8/CE è totalmente dedicata alla promozione della cogenerazione e sviluppa il concetto di Cogenerazione ad alto Rendimento (CAR). Questa normativa è stata recepita in Italia dal Decreto Legislativo 20 del 2007, che prevede una forma di sostegno economico per gli interventi tecnologici funzionali alla cogenerazione ad alto rendimento. 
 

Impianti di cogenerazione 

Gli impianti di cogenerazione sono composti da diverse componenti tra cui un motore a combustione, un generatore elettrico e un sistema di recupero del calore.

Il funzionamento degli impianti di cogenerazione si basa sulla combustione di un gas naturale, petrolio o biogas, che mette in moto i generatori che producono elettricità. In seguito, intervengono i dispositivi di recupero del calore, che sfruttano il calore prodotto dalla turbina e dal motore che, altrimenti, andrebbe perduto. Il calore, infine, viene quindi convertito in energia termica sotto forma di vapore o acqua calda. 

Appare evidente come, in linea di massima, gli impianti di cogenerazione possano presentare un funzionamento complesso e un investimento spesso oneroso; pertanto la convenienza economica della cogenerazione, su larga scala, dipende in maniera sostanziale dal profilo energetico dell’utenza. In ogni caso, è opportuno sottolineare che questo processo può essere una soluzione particolarmente vantaggiosa quando c’è una richiesta costante nel tempo di energia termica e di energia primaria. Non casualmente, per altro, negli ultimi anni si stanno diffondendo gli impianti di cogenerazione con fonti d’energia rinnovabile. 
 

Micro cogeneratori

I microcogeneratori sono dispositivi di potenza inferiore a 50kW che producono calore ed elettricità, partendo dal medesimo combustibile. Questi dispositivi, infatti, sono capaci di produrre una quantità di energia termica tale da soddisfare il fabbisogno termico per la climatizzazione degli ambienti e, contemporaneamente, la produzione di acqua calda sanitaria.

L’installazione di questi dispositivi consente di ottimizzare i consumi energetici dal momento che gli impianti stessi producono energia termica che può essere impiegata per la climatizzazione degli ambienti, riducendo in maniera significativa i costi in bolletta e l’impatto ecologico dell’immobile stesso. Al tempo stesso non bisogna sottovalutare il fatto che un impianto da 20kWe può essere capace di rispondere a consumi di gas di 50.000 Sms (mentre un’abitazione consuma, in media, 1.000 Smc).  

Proprio per questo, tutti coloro che desiderano migliorare le prestazioni energetiche della propria azienda installando i microcogeneratori possono godere di alcune importanti detrazioni fiscali. Possono usufruire della detrazione tutti i contribuenti che sostengono le spese di riqualificazione energetica e possiedono un diritto reale sulle unità immobiliari costituenti l’edificio. È possibile sfruttare l’agevolazione per le spese che sono stato sostenute nel 2020 e nel 2021 in tre diverse modalità: 
●    utilizzo diretto della detrazione fiscale IRES o IRPEF del 65%;
●    cessione del credito;
●    sconto in fattura. 
Si ricorda che il limite massimo di detrazione è pari a 100.000€. 

Al tempo stesso è necessario ricordare che, per conseguire l’agevolazione fiscale, l’installazione dei microcogeneratori deve portare un risparmio energetico almeno pari al 20% e che tutta l’energia termica prodotta deve essere impiegata per soddisfare il fabbisogno termico per la climatizzazione degli ambienti e per la produzione di acqua calda sanitaria. 
 

Cogenerazione alto rendimento

Per poter comprendere la cogenerazione ad alto rendimento è opportuno introdurre il concetto di PES (Primary energy Saving), un indice proposto dalla Direttiva Direttiva 2004/8/EC e recepito dal Ministero dello Sviluppo Economico (MISE)nel 2011 quale riferimento di calcolo per la determinazione degli incentivi per gli impianti di cogenerazione. 

Un’unità di cogenerazione può essere definita ad alto rendimento se il valore del risparmio di energia primaria (PES) è almeno pari al 10% o, nel caso delle unità di microcogenerazione (con potenza inferiore a 50kW) assume un valore positivo. 

Il Gestore dei servizi energetici (GSE) si occupa di esaminare le richieste di valutazione preliminare e provvedere annualmente al riconoscimento a consuntivo del funzionamento degli impianti di cogenerazione ad alto rendimento. 
 

Cogenerazione vantaggi e svantaggi

La cogenerazione è una soluzione che comporta numerosi vantaggi non solo sul bilancio economico familiare ma anche dal punto di vista della salvaguardia dell’ambiente. Infatti, un impianto di cogenerazione - se strutturato in maniera efficace - permette:  
●    la riduzione delle emissioni di sostanze inquinanti causate dalla produzione di energia termoelettrica; 
●    la riduzione dell’impatto ambientale dovuto alla minor emissione di sostanze dannose (diminuzione dell’inquinamento atmosferico) e al minore rilascio di calore residuo nell’ambiente (diminuzione dell’inquinamento termico); 
●    il conseguimento di un risparmio economico, dovuto al minor consumo del combustibile impiegato nel riscaldamento dell’immobile; 
●    il contenimento delle perdite di trasmissione e distribuzione dell’energia per il sistema elettrico nazionale. 

Per quanto concerne il risparmio energetico è opportuno valutare in maniera precisa quando la cogenerazione costituisce, realmente, un’occasione vantaggiosa.

Il presente testo è aggiornato al 31 Marzo 2021