La crescita delle attività produttive e della qualità della vita hanno prodotto un forte aumento della domanda di energia, che può essere prodotta in diverse forme. Quella primaria, presente in natura, viene modificata per renderla più facilmente distribuibile, in energia elettrica, anch’essa trasformabile in energia termica, meccanica o in energia chimica, derivante da combustibili solidi, liquidi o gassosi.
Attraverso questi combustibili è possibile produrre energia meccanica servendosi di turbine a gas, o motori endotermici, che producono a loro volta energia meccanica.
In ogni fase di trasformazione, da una forma ad un’altra, si perde una leggera quota d’energia. L’incidenza percentuale di questa quota determina il rendimento della trasformazione. Ad esempio la trasformazione di energia chimica di un combustibile in energia termica con rendimento dell’88%, ha una perdita del 12% (calore asportato dai fumi, dispersioni della caldaia, ecc.).
Se la stessa fonte primaria viene trasformata in energia elettrica, si può ottenere un rendimento massimo del 32-35%. In questo caso la perdita è del 65-68% dovuta dalla dispersione del motore, calore asportato dai gas di scarico, attriti, ecc.
L’energia più sfruttata è quella elettrica utilizzata massicciamente nelle industrie, nei servizi di pubblico interesse e per uso domestico. Largo impiego trova anche l’energia termica se pur di difficile distribuzione, in quanto non fornibile a lunghe distanze al contrario di quella elettrica.
La cogenerazione può essere definita come impianto “termoelettrico” all’interno del quale l’energia del combustibile produce contemporaneamente questi due tipi di energia, per riscaldamento per altri processi tecnologici.
La cogenerazione può essere fornita con turbine a vapore, a gas, oppure con motori a combustione interna recuperando il calore prodotto dai gas di scarico, dall’acqua di raffreddamento, e se necessario, dall’olio di lubrificazione.
Dal punto di vista economico possiamo fare un bilancio di ciò che può rendere un impianto di cogenerazione. Se consideriamo un motore a combustione interna al quale accoppiamo un generatore elettrico, ossia un gruppo elettrogeno funzionante a gasolio, possiamo dire che la produzione di energia elettrica con tale sistema raggiunge rendimenti pari al 35%, e il rimanente viene disperso per:
- Attriti, che si trasformano in calore ceduto successivamente all’olio di lubrificazione;
- Calore ceduto all’acqua dagli organi del motore;
- Calore contenuto nei gas di scarico e disperso con gli stessi.
Con gli impianti di cogenerazione gran parte di queste energie dissipate vengono riutilizzate attraverso scambiatori ed opportuni accorgimenti isotermici. L’installazione degli scambiatori nei circuiti di raffreddamento acqua e olio e nella linea di scarico del motore, previo opportuno dimensionamento, consente uno scambio termico con un rendimento globale dell’80/85%.
Negli impianti di cogenerazione possono essere allestiti motori alimentati con combustibili alternativi a diesel e sono:
- Gas naturale
- Biogas
- G.P.L.
- Biodiesel
- Olii vegetali
I combustibili gassosi possono in alcuni casi risultare più economici rispetto a quelli liquidi, tanto più nel caso in cui si tratti di gas ottenuto da biomasse (biogas), derivanti da urbani o da allevamenti di animali, in quest’eventualità è considerevole e decisamente interessante il basso impatto ambientale di tali combustibili gassosi.
