Potere Calorifico Superiore o PCS

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Per potere calorifico si intende la quantità di calore prodotta dalla combustione completa di una quantità unitaria (di massa o di volume) di gas a determinate condizioni, quando la pressione di reazione è mantenuta costante ed i prodotti della sua combustione vengono riportati alla temperatura iniziale dei reagenti: si parla di Potere Calorifico Superiore (PCS) se si considera tutta l’energia prodotta dal combustibile (di Potere Calorifico Inferiore se, invece, si sottrae dall’energia totale prodotta l’energia impiegata per l’evaporazione dell’acqua formatasi durante la combustione).

Il potere calorifico è la misura della quantità di calore prodotta dalla combustione di una certa quantità di gas a certe condizioni. In campo energetico si parla più specificamente di Potere Calorifico Superiore o PCS per considerare integralmente l'energia prodotta dalla combustione.

Il potere calorifico

Come anticipato, questa unità di misura serve a quantificare il calore che deriva dalla combustione di una certa quantità di gas, la quale può essere espressa indifferentemente in termini di massa o di volume; dal momento che il processo di combustione è influenzato nelle sue dinamiche da fattori quali la pressione esterna, la pressione e velocità di reazione, in campo energetico si fa ricorso a degli standard ben precisi, in cui tali fattori esogeni vengono tenuti costanti: è proprio con riferimento a tale seconda unità che si parla di Potere Calorifico Standard. Ora, quest'ultimo può essere a sua volta classificato in Potere Calorifico Superiore (PCS), quando il quantitativo tiene conto dell'integrale produzione di energia derivata dal combustibile; viceversa, se dalla reazione si sottrae la porzione di energia (derivante dalla combustione) impiegata per far evaporare l'acqua formatasi durante la reazione, si parla di Potere Calorifico Inferiore. Nello specifico, la reazione in considerazione attiene alla conversione da quantità unitaria di materia prima (in termini di massa o di volume) a quantità di energia in condizioni standard: il parametro utilizzato nel Sistema Internazionale è generalmente espresso i mega joule per chilogrammi (MJ/kg) quando ci si riferisce a combustibili allo stato solido; per quanto riguarda i gas nello specifico, la quantità di sostanza può essere espressa in metri cubi normali (Nm3) oppure in metri cubi standard (Sm3), quest'ultima tipicamente utilizzata per le forniture energetiche, dal momento che permette di tenere in considerazione gli standard di temperatura e pressione che interessano quel volume energetico.

Il Potere Calorifico Superiore (PCS)

Venendo al dettaglio per quanto riguarda il PCS, quest'ultimo indica la quantità di calore frutto della combustione completa, a pressione costante, della quantità di massa della sostanza utilizzata come combustibile. La valutazione in ordine al potere calorifico superiore si ottiene grazie al calcolo delle qualità specifiche del combustibile considerato: in effetti, ciascuna materia prima utilizzabile come reagente per combustione presenta proprie specifiche caratteristiche, tra cui appunto il potere calorifico superiore. Il calcolo di questo tipo tiene in considerazione la massa dei diversi componenti elementari della materia (solitamente, si tratta di Carbonio e Idrogeno): valutando la quantità di massa presente e calcolandola per il potere calorifico di ogni elemento si ottiene la somma espressa in MH/kg. Questo calcolo, tuttavia, è approssimativo, dal momento che la quantità di calore effettivamente ottenuta dipende anche dalla natura delle molecole del combustibile e dei diversi legami chimici presenti: per questo, una valutazione più corretta del potere calorifico superiore si può ottenere mediante apparecchi calorimetrici (come la "bomba di Mahler"), che permettono di ottenere una reazione completa tra una certa quantità di combustibile e l'ossigeno; il calore così ottenuto viene utilizzato per riscaldare una certa quantità specifica di acqua, della quale si misura l'aumento di temperatura: questo permette di ottenere con precisione la quantità di calore scambiata. Viceversa, il potere calorifico inferiore tiene in considerazione l'aumento di valore di condensazione dell'acqua avvenuto durante la combustione: in altri termini, quando si verifica una combustione, normalmente il prodotto di rilascio presenta una temperatura più elevata di quella tipica del combustibile, dal momento che una parte del calore si disperde nei fumi e nella vaporizzazione della componente acquosa presente. Per questo, il PCI sottrae il valore eccedente di calore verificato, permettendo di ottenere con dettaglio il potere calorifico di un combustibile e di poter così determinare il rendimento della macchina termica.

Impiego della misura del potere calorifico

Così definiti il PCS e il PCI viene naturale attribuire a ciascuno di essi un utilizzo specifico nel campo energetico. Per quanto riguarda il secondo, esso mira a consentire il calcolo effettivo delle capacità riscaldanti dei diversi impianti presenti in abitazioni, esercizi commerciali e industrie: esso, dunque, attiene più specificamente al problema dell'efficienza energetica, posto che con questo indice si possono calcolare le capacità di assorbimento e impiego della materia prima da parte delle infrastrutture domestiche. Viceversa, il potere calorifico superiore ha un impiego ben specifico nel campo della fornitura energetica di gas naturale: posto, infatti, che esso identifica la quantità di energia ricavabile da un metro cubo di gas, questa misura serve essenzialmente a determinare la qualità del gas che viene distribuito e venduto alle singole utenze, dal momento che maggiore è l'energia ricavabile migliore sarà la composizione della miscela gassosa erogata. Non a caso, il PCS è solitamente oggetto di misurazione e determinazione da parte dell'Autorità energetica, la quale fissa uno standard con relativa soglia di tolleranza per il gas distribuito per il consumo: attualmente, tale soglia è fissata a 0,03852 GJ/Smc.

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