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Trigenerazione: cos’è, come funziona e le differenze rispetto alla cogenerazione

Scritto da
Gianluigi Torchiani
Trigenerazione: cos’è, come funziona e le differenze rispetto alla cogenerazione

La cogenerazione è una tecnologia che consente di produrre contemporaneamente energia elettrica e termica, cioè calore. La trigenerazione è poi un particolare campo dei sistemi di cogenerazione che, oltre a produrre energia elettrica, permette di usare l’energia termica anche per produrre energia frigorifera.
In entrambi i casi, il risparmio di energia primaria rispetto alla produzione separata è senza dubbio notevole, ma c’è un però… Occorre avere necessità di energia e calore, anzi fabbisogni fissi e quotidiani, perché la cogenerazione (o la trigenerazione) diventi un investimento economicamente profittevole.

Questo spiega perché la cogenerazione sia soprattutto utilizzata in ambito industriale dove, per buona parte dei processi, c’è bisogno di avere a disposizione una quantità costante di energia termica.
Molto meno nel settore residenziale, in particolare in un Paese come l’Italia, caratterizzato da un clima mite in buona parte delle sue regioni persino d’inverno, per non parlare dei mesi primaverili ed estivi. In questo caso, la necessità, piuttosto, è quella di avere a disposizione aria fresca e condizionata, che risulta utile – peraltro – anche in molti processi industriali, specialmente quelli che hanno a che fare con la conservazione e la trasformazione alimentare.

Trigenerazione: cos’è e come funziona

Nei casi appena citati può risultare utile la trigenerazione. La trigenerazione è una particolare forma di cogenerazione che, oltre all’autoproduzione di energia elettrica e calore, consente di utilizzare l’energia termica recuperata anche per la produzione di energia frigorifera, così da essere impiegata per usi industriali e civili. Lo sfruttamento del calore utile prodotto dall’impianto di cogenerazione anche per il raffrescamento (trigenerazione) permette di massimizzare lo sfruttamento dell’energia termica, rendendo conveniente un impiego dell’impianto per un numero maggiore di ore all’anno.
La trigenerazione viene anche indicata con la sigla CCHP (Combined Cooling, Heating and Power).

Come funziona da un punto di vista tecnologico la trigenerazione? Come abbiamo detto in precedenza, un impianto trigenerativo è strutturato per utilizzare il calore di scarto risultante dalla produzione di elettricità per la produzione di energia frigorifera, abbinando a un classico impianto di cogenerazione un refrigeratore. Sostanzialmente, un impianto di trigenerazione funziona grazie a un generatore a gas deputato sia alla produzione di calore che elettricità.

Questo calore di scarico viene trasportato nel refrigeratore ad assorbimento, che lo utilizza per produrre energia di raffreddamento: nella maggioranza dei casi, acqua refrigerata. Questa configurazione può consentire – se l’impianto è ben dimensionato rispetto le esigenze energetiche dell’utenza servita – di sfruttare più efficientemente l’energia primaria del combustibile, diminuendo i consumi e i costi rispetto alla produzione separata delle diverse forme di energia, assicurando una minore emissione di CO2.

Come funziona la trigenerazione e tipi di impianto

Un impianto di trigenerazione, similarmente a uno di cogenerazione, si compone di:

  • un “motore primo”;
  • un generatore elettrico per trasformare l’energia meccanica del “motore primo” in elettricità
  • scambiatori di calore per recuperare il calore disperso dal processo di generazione dell’energia elettrica;
  • frigoriferi ad assorbimento per generare energia frigorifera.

In base al tipo di combustibile utilizzato esistono diversi tipi di impianto di trigenerazione, quali:

  • impianto di trigenerazione a gas metano o a biogas
  • sistema di trigenerazione a diesel o a biodisel
  • trigenerazione a biomasse.

La trigenerazione per ipermercati e ospedali

La trigenerazione può essere particolarmente e utile all’interno di realtà come ipermercati e strutture ospedaliere dove, di norma, coesistono, nello stesso momento, rilevanti e costanti esigenze di elettricità, energia frigorifera per il condizionamento e termica per il riscaldamento.

La trigenerazione presenta, inoltre, il beneficio di potersi applicare favorevolmente sia su costruzioni nuove che preesistenti attraverso operazioni di retrofitting. In prospettiva, questa tecnologia, dunque, potrebbe ridurre il carico di domanda sulla rete elettrica nazionale dovuto al condizionamento estivo, particolarmente importante in un Paese come l’Italia e destinato ad aumentare anche per via del surriscaldamento globale.

Trigenerazione: applicazioni in ambito industriale

Per comprendere come effettivamente funziona la trigenerazione, è bene fare un esempio: lo scorso dicembre. E.ON – società europea nell’ambito delle energie rinnovabili, con sede a Essen, in Germania – per la sede di Guala Closures a Spinetta Marengo (AL), ha realizzato un impianto trigenerativo dalla potenza pari a 2 MW, che produce il 75% del fabbisogno di energia elettrica e assicura il 90% delle esigenze di energia termica e frigorifera dello stabilimento, consentendo una riduzione delle emissioni di circa 328 tonnellate di CO2 ogni anno. Da un punto di vista tecnico l’impianto è basato su un motore di cogenerazione ad alto rendimento da 2 MW e un assorbitore da 1,2 MW per la produzione di freddo. L’impianto è operativo per 7.810 ore in un anno e produce energia elettrica per circa 13 GWhe/anno e 1,5 GWht/anno di energia termica.

Cogenerazione e trigenerazione: i vantaggi in applicazioni industriali

In ambito industriale, i vantaggi della cogenerazione e della trigenerazione si traducono in un risparmio sui costi energetici e in una riduzione di emissioni di CO2 nonchè nella possibilità di accedere a degli specifici incentivi.

Non tutte le industrie hanno la necessità di adottare una soluzione di questo tipo: un prerequisito è quello di avere un elevato fabbisogno energetico costante nel tempo e un’elevata richiesta di energia termica ed elettrica.

La trigenerazione e il riconoscimento come CAR

Ovviamente, come per tutte le soluzioni tecnologiche, anche la trigenerazione presenta dei limiti, il principale dei quali è rappresentato dal costo, che è superiore a quello di un classico impianto di cogenerazione, dal momento che occorre installare e acquistare anche un impianto frigorifero, allungando nella maggioranza dei casi anche i tempi di ritorno dall’investimento.

Questo ha avuto l’effetto, sinora, di frenare gli investimenti, specialmente da parte delle imprese, nonostante gli ottimi rendimenti energetici e la possibilità di accedere a tutti gli incentivi previsti nel nostro Paese per la normale cogenerazione, a partire dalla qualifica di CAR (Cogenerazione ad Alto Rendimento).

Trigenerazione e cogenerazione: se ne parla a Key Energy 2020

Si parlerà di cogenerazione, trigenerazione e micro-generazione a Key Energy, l’evento internazionale di riferimento per la filiera dell’energia rinnovabile in programma dal 3 al 6 novembre a Rimini Fiere. La manifestazione è una vetrina internazionale di tecnologie, servizi e soluzioni integrate per favorire il processo di transizione verso la decarbonizzazione dell’economia, obiettivo centrale del Green Deal.

Scritto da
Gianluigi Torchiani