Cos’è la cogenerazione? Caratteristiche e vantaggi per l'ambiente

Quando si parla di cogenerazione si fa riferimento a un sistema che permette di produrre contemporaneamente energia elettrica e calore, utilizzabile per riscaldamento o altre esigenze termiche. 

Solitamente, in un impianto di cogenerazione un motore o una turbina generano l'energia elettrica, mentre il calore residuo viene catturato e utilizzato per scopi termici. Questo approccio consente di ottenere un migliore utilizzo dell'energia primaria, riducendo gli sprechi e le emissioni di CO₂ rispetto a sistemi convenzionali separati di generazione di energia e calore.

Per capire fino in fondo i benefici di un impianto di cogenerazione, è necessario sapere come generalmente viene prodotta l’energia elettrica in una normale centrale termoelettrica.  

La produzione di energia elettrica avviene attraverso il processo di combustione di combustibili fossili (come carbone, petrolio o gas naturale) o tramite l'utilizzo di fonti rinnovabili (come il vento, l'acqua o il sole) per azionare turbine che generano elettricità. L’energia termica o meccanica viene trasformata così in energia elettrica.
Durante questo processo, però, parte dell'energia termica generata dalla combustione o dalla conversione delle fonti energetiche viene inevitabilmente dispersa nell'ambiente. Questo significa che non solo avviene un ingente spreco di risorse energetiche, ma anche che si contribuisce all’innalzamento della temperatura dell’ambiente circostante – e, dunque, al cambiamento climatico.  
Ma non è tutto, perché gli svantaggi sono anche economici: è infatti necessario consumare una maggiore quantità di combustibile per ottenere la stessa quantità di energia elettrica. Non parliamo di percentuali irrisorie. Solo il 40-50% dell’energia termica prodotta subisce la trasformazione in energia elettrica. Il restante, invece, viene disperso nell’ambiente.

La dispersione dell’energia termica non è un fenomeno immutabile e agire per fare in modo di non perdere buona parte del calore è possibile: sono proprio gli impianti di cogenerazione a poter risolvere il problema.  

La maggior parte del calore che andrebbe normalmente disperso nell’ambiente, può infatti essere recuperato in una centrale di cogenerazione per poi essere riutilizzato. In che modo? Può essere impiegato per il riscaldamento, per produrre acqua calda sanitaria, per i processi industriali e per molti altri scopi.  

Lo stesso meccanismo interessa anche gli impianti di cogenerazione residenziali, anche conosciuti come impianti di micro-cogenerazione domestica. In questi casi, il calore recuperato viene utilizzato per riscaldare l'acqua sanitaria o per il riscaldamento degli ambienti domestici.  

In un’epoca in cui si parla sempre più di efficienza energetica e si massimizzano gli sforzi da questo punto di vista, la cogenerazione rappresenta un’alternativa preziosa per l’ambiente e per il futuro del nostro Pianeta.  

In sintesi, fino a questo punto abbiamo individuato almeno quattro principali benefici nell'adozione degli impianti di cogenerazione: 

1. riduzione degli sprechi grazie ad un utilizzo più efficiente del combustibile rispetto alla produzione separata di energia elettrica e calore; 
2. risparmio sui costi energetici, anche grazie alla disponibilità di diversi incentivi; 
3. riduzione delle emissioni di gas serra poiché consente di ottenere lo stesso livello di servizio energetico con un minore utilizzo di combustibili fossili; 
4. promozione della sostenibilità e riduzione dell'impatto ambientale complessivo delle attività industriali o degli edifici.  

In aggiunta, è importante sottolineare che gli impianti di cogenerazione offrono uno dei più elevati ritorni sugli investimenti (il ROI è una metrica finanziaria utilizzata per valutare l'efficienza di un investimento, calcolata come il rapporto tra il guadagno netto ottenuto e il costo dell'investimento).

Ma quali sono le fonti di energia primaria che vengono utilizzate in un impianto di cogenerazione?  

In linea generale, ci sono almeno 3 differenti forme di cogenerazione:  

1. Cogenerazione a metano: si tratta di uno dei metodi più diffusi. Il metano viene bruciato in un motore a combustione interna o in una turbina a gas per produrre energia meccanica, la quale viene poi convertita in energia elettrica tramite un generatore. Il calore residuo prodotto durante il processo di generazione elettrica viene recuperato e utilizzato per applicazioni di riscaldamento, raffreddamento o altri usi termici; 
2. Cogenerazione a biomassa: in questo caso, la fonte di energia primaria è rappresentata da materiali biologici, come legno, residui agricoli, scarti forestali o rifiuti organici che vengono impiegati come combustibile per generare energia elettrica e termica. Bruciati in caldaie o in impianti di gassificazione per produrre calore, i materiali vengono utilizzati per alimentare un motore o una turbina a vapore per generare elettricità. Anche in questo caso, il calore residuo non va disperso nell’ambiente, ma anzi può essere impiegato per riscaldare edifici, per processi industriali o per altre applicazioni; 
3. Cogenerazione a biogas: gas prodotto dalla decomposizione anaerobica di materiali organici come rifiuti alimentari, letame animale o biomasse, viene bruciato in motori a combustione interna o turbine a gas per produrre energia meccanica che viene poi convertita in energia elettrica tramite generatori. Come nei casi precedenti, il calore viene poi recuperato e riutilizzato per altri scopi.

Non solo esistono diverse fonti di energia primaria che possono alimentare gli impianti di cogenerazione, ma anche diversi tipi di impianto.  

Solo per fare alcuni esempi, vi sono impianti che sfruttano motori endotermici, turbine a vapore o a gas. In tutti questi casi, il principio di base non cambia: il calore generato, di norma, disperso nell’ambiente, viene recuperato e utilizzato per il teleriscaldamento, l’industria ecc. 

Esistono poi anche impianti in cui la cogenerazione avviene tramite cicli combinati. Si tratta di sistemi che sfruttano sia la turbina a gas che la turbina a vapore per ottenere un utilizzo più efficiente del calore prodotto durante la generazione di energia elettrica, il che consente di massimizzare l'efficienza complessiva del processo e ridurre gli sprechi di energia termica. 

Infine, esistono anche i cosiddetti impianti di cogenerazione ad alto rendimento, cioè impianti in cui viene generato un risparmio di energia primaria molto elevato rispetto alla produzione separata.

Dopo un'attenta valutazione dei benefici di un impianto di cogenerazione, emerge con chiarezza che tale sistema risulta estremamente conveniente, anche nel contesto della cogenerazione domestica. 

È pur vero, però, che ci sono settori e industrie che possono ottenere benefici ancor maggiori dall’utilizzo della cogenerazione. Parliamo in particolare di quei settori in cui c’è spesso un utilizzo contemporaneo di energia elettrica ed energia termica, per esempio nel settore alimentare, chimico, tessile, farmaceutico o terziario.  

Oltre a una riduzione delle emissioni di CO₂, infatti, la cogenerazione permette di tagliare i costi energetici con un vantaggio tangibile sin da subito da parte di aziende e industrie.

Che sia per usi industriali o per usi privati, la cogenerazione, come abbiamo visto, si rivela un’alternativa preziosa per evitare gli sprechi, ridurre le emissioni e risparmiare. Ma perché tutto ciò sia possibile, è anche necessario affidarsi a chi ha una conoscenza approfondita del settore e delle migliori tecnologie in linea con i valori di sostenibilità ambientale.  

È proprio per la capacità della cogenerazione di promuovere modelli più ecosostenibili e ad alta efficienza energetica che ENGIE Italia si impegna nella realizzazione, manutenzione e gestione di impianti di cogenerazione industriali e civili. 

L’esperienza dei tecnici ed esperti ENGIE accompagna il cliente verso ogni singola tappa del percorso, dalla progettazione all’installazione degli impianti, fino alla gestione degli stessi, garantendo la reperibilità 7 giorni su 7. ENGIE Italia utilizza la propria competenza nella produzione di energia elettrica attraverso le biomasse come combustibile nelle centrali di cogenerazione integrate con reti di teleriscaldamento.