Nel mondo dell'energia ci sono vari modi per produrre elettricità. Può essere usato combustibili fossili (petrolio, carbone, gas naturale ...) per produrre energia elettrica in molti modi. Il problema del loro utilizzo è l'inquinamento che producono sul pianeta e che sono risorse esauribili nel tempo. L'energia può essere prodotta anche attraverso risorse rinnovabili (solare, eolica, geotermica, idraulica ...) e in questo modo non danneggeremmo l'ambiente e sono fonti inesauribili.

Quello che abbiamo chiaro quando si tratta di produrre energia, da qualunque fonte, è che dobbiamo avere Efficienza energetica. In questo modo trarremo vantaggio da poche risorse e saremo in grado di generare abbastanza energia e qualità. Un sistema ad alta efficienza utilizzato oggi per la generazione di energia è Cogenerazione.

Cos'è la cogenerazione?

Ebbene, la cogenerazione è un sistema di produzione di energia altamente efficiente poiché, contemporaneamente, durante il processo di generazione, energia elettrica ed energia termica allo stesso tempo dall'energia primaria. Questa energia primaria è solitamente ottenuta bruciando combustibili fossili come gas o petrolio.

Vantaggi della cogenerazione

Il vantaggio della cogenerazione, a parte la sua alta efficienza energetica, è che sia il calore generato che l'energia elettrica possono essere utilizzati in un unico processo. In modo convenzionale, sarebbe necessaria una centrale elettrica per la produzione di elettricità e una caldaia convenzionale per la generazione di calore. La cogenerazione viene effettuata in luoghi vicini al punto di consumo, per questo si evitano variazioni di tensione elettrica, trasporti a lunga distanza e un migliore utilizzo dell'energia. Nelle reti elettriche convenzionali, si stima che possano essere persi tra 25 e 30% di elettricità generato durante il trasporto.

Un altro vantaggio della sua elevata efficienza energetica è che se l'energia dei gas di scarico della combustione viene utilizzata per il raffreddamento da sistemi ad assorbimento, viene chiamata Trigenerazione.

Nella produzione di elettricità convenzionale, è solitamente generata da un alternatore, azionato da un motore elettrico o da una turbina. In questo modo, l'utilizzo dell'energia chimica del combustibile, ovvero la sua efficienza termica, è solo dal 25% al ​​40%, poiché il resto deve essere dissipato sotto forma di calore. Tuttavia, il sistema di cogenerazione è molto più efficiente. Durante la generazione, puoi approfittare di 70% dell'energia attraverso la produzione di acqua calda e / o riscaldamento. Anche nelle centrali termiche, l'elettricità può essere generata nuovamente utilizzando vapore pressurizzato.

Elementi di cogenerazione

Analizzando quanto sopra, possiamo evidenziare le principali caratteristiche della cogenerazione. Può sfruttare i vari tipi di energia che vengono generati quindi ha un potenziale di prestazioni molto più elevato rispetto a un centro convenzionale. Questo ci aiuta un po ' sostenibilità ambientale. Sebbene non siano fonti di energia rinnovabile, ci aiuta a utilizzare meno carburante per il processo, quindi vengono utilizzate meno quantità di materia prima. Questo riduce anche i costi di produzione e questo porta a un aumento della competitività per i produttori. Infine, ci aiuta nella sostenibilità ambientale poiché minore è il consumo di combustibili fossili, minore sarà l'impatto sull'ambiente. Producendo energia in luoghi vicini al consumo, si risparmia anche su materie prime e spazio nella realizzazione delle infrastrutture per il suo trasporto.

L'elemento primario della cogenerazione è il motore a gas o a turbina. Ogni volta che parliamo di cogenerazione e delle sue molteplici applicazioni, di solito partiamo da questo elemento primario. Per poter effettuare uno studio dell'energia generata in cogenerazione per qualche tipo di progetto, occorre prima calcolare il fabbisogno termico in modo da determinare il tipo di macchine e le dimensioni che possono produrre l'energia necessaria.

È interessante notare che durante l'analisi delle esigenze del processo produttivo non devono essere limitate allo studio delle esigenze attuali. Vale a dire, una futura analisi deve essere effettuata sulle possibilità di cambiamento nell'uso del calore che consentono l'installazione di un impianto di cogenerazione più efficiente e quindi più redditizio economicamente parlando.

Elementi in un impianto di cogenerazione

In un impianto di cogenerazione ci sono elementi comuni in quanto essenziali. Tra questi abbiamo i seguenti:

1. La cosa più importante di tutte è la fonte primaria da cui otterremo energia. In questo caso, provengono da combustibili fossili come gas naturale, diesel o olio combustibile.
2. Un altro elemento molto importante è il motore. Ha il compito di convertire l'energia termica o chimica in energia meccanica. A seconda del tipo di impianto che verrà installato e dell'uso che ne verrà dato, troviamo motori come turbine a gas, a vapore o motori alternativi.
3. Un impianto di cogenerazione necessita un sistema per sfruttare l'energia meccanica. Di solito è un alternatore che trasforma l'energia in energia elettrica. Ma ci sono anche casi in cui il sistema di utilizzo è un compressore o una pompa dove l'energia meccanica viene utilizzata direttamente.

1. Hai anche bisogno di un file sistema di utilizzo del calore che viene generato. Possiamo trovare caldaie che sono responsabili del recupero del calore dai gas di scarico. Possono anche essere essiccatori o scambiatori di calore.
2. Sebbene la cogenerazione sia molto efficiente, una parte dell'energia non verrà utilizzata. Ecco perché è necessario un sistema di raffreddamento. Poiché parte dell'energia termica non verrà utilizzata nell'impianto, tale calore dovrà essere evacuato. Per questo vengono utilizzate torri di raffreddamento. Possono essere condensatori di gas o scambiatori di calore il cui obiettivo è ridurre al minimo la quantità di calore che viene sprecata e che viene scaricata nell'atmosfera.
3. Sia il sistema di raffreddamento che l'uso del calore generato richiedono un sistema di trattamento dell'acqua.
4. Ci vuole un sistema di controllo prendersi cura delle strutture.
5. Nell'impianto di cogenerazione non puoi mancare un impianto elettrico che consente l'alimentazione delle apparecchiature ausiliarie dell'impianto. Ovvero l'esportazione o l'importazione di energia elettrica necessaria per poter mantenere l'equilibrio energetico. Ciò consente di alimentare l'impianto in situazioni di carenza elettrica da rete esterna. In questo modo sarà immediatamente disponibile al ripristino delle condizioni di servizio.

Una volta che abbiamo conosciuto gli elementi più importanti degli impianti di cogenerazione, passiamo a vedere i diversi tipi di impianti esistenti.

Tipologie di impianti di cogenerazione

• Impianto di cogenerazione con motori a gas. In esso usano come carburante gas, diesel o olio combustibile. Sono molto efficienti nella produzione di energia elettrica ma meno efficienti nella produzione di energia termica.
• Impianti di cogenerazione con turbine a gas. In questi impianti il ​​combustibile viene bruciato un turbogeneratore. Parte dell'energia viene trasformata in energia meccanica, che verrà trasformata con l'aiuto dell'alternatore in energia elettrica. Le loro prestazioni elettriche sono inferiori a quelle dei motori alternativi, ma hanno il vantaggio di consentire un facile recupero del calore, che è quasi interamente concentrato nei suoi gas di scarico, che si trova ad una temperatura di circa 500ºC, ideale per produrre vapore in un recupero caldaia.
• Impianti di cogenerazione con turbine a vapore. In questo tipo di impianto l'energia meccanica è prodotta da l'espansione del vapore ad alta pressione che proviene da una caldaia convenzionale. Questo tipo di utilizzo della turbina è stato il primo ad essere utilizzato in cogenerazione. Tuttavia, oggi la sua applicazione è stata limitata come complemento agli impianti che utilizzano combustibili residui come la biomassa.
• Impianti di cogenerazione a ciclo combinato con turbina a gas e vapore. Viene chiamata l'applicazione di turbine a gas e vapore "ciclo combinato".

• Impianti di cogenerazione con motore a gas e turbina a vapore. In questo tipo di impianto, il calore trattenuto nei fumi di scarico del motore viene recuperato tramite la caldaia a recupero. Questo produce vapore che viene utilizzato in una turbina a vapore per essere in grado di produrre più energia elettrica o energia meccanica.

Benefici della cogenerazione

Come abbiamo visto, la cogenerazione presenta numerosi vantaggi. Li elenchiamo in base ai vantaggi che ne otteniamo.

1. Vantaggi per il Paese e la società. Troviamo un risparmio di energia primaria utilizzando meno combustibili fossili. Le emissioni inquinanti nell'atmosfera vengono ridotte e viene creato lo sviluppo regionale promuovendo la creazione di posti di lavoro.
2. Vantaggi per l'utente che si impegna nella cogenerazione. Maggiore efficienza e affidabilità della produzione di energia. Conforme alle normative ambientali. Il prezzo della bolletta elettrica diminuisce, riducendo così i costi di produzione. C'è una maggiore qualità nel processo energetico e quindi la competitività è aumentata.
3. Vantaggi per l'azienda elettrica che fornisce. Si evitano i costi di trasmissione e distribuzione dell'energia perché consumata in prossimità del luogo di generazione. E hanno un maggiore margine di pianificazione nel settore elettrico.

Con tutto questo, spero di averti potuto informare su cosa sia la cogenerazione e che ti sia utile.