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Cogeneriamo! Cosa è un Cogeneratore e come funziona.

La prima centrale elettrica del mondo (costruita a New York da Thomas Edison nel 1882) era essenzialmente un impianto di cogenerazione perché forniva calore ed energia elettrici agli edifici di Manhattan. 

Il gruppo elettrogeno è una macchina che dal punto di vista delle prestazioni “fa schifo”.

Si, tutti i gruppi elettrogeni hanno un pessimo rendimento, poiché per produrre energia elettrica sprecano enormi quantità di energia termica dispersa attraverso gas di scarico, dal radiatore e dal naturale irraggiamento delle parti calde del motore.

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Il Cogeneratore consente di produrre contemporaneamente energia elettrica e energia termica sotto forma di acqua calda o vapore.

Per anni la cogenerazione è stata una tecnologia esclusiva delle aziende e dei grandi impianti che consumano enormi quantità di calore, oggi invece è una tecnologia più vicina alle piccole e medie imprese ed addirittura al settore privato, a motivo dell’evoluzione dei costi dell’energia che ha reso i sistemi di cogenerazione più competitivi rispetto al passato, e ad una tecnologia che rende sempre più affidabili ed economicamente sostenibili i piccoli impianti.

La maggior parte dei cogeneratori in funzione in Europa sono alimentati con carburanti dal costo contenuto:

·        Cogeneratori a Gas Metano

·        Cogeneratori a Biogas

·        Cogeneratori a Olio Vegetale (Olio di Palma, Olio di Colza, etc etc)

·        Cogeneratori Syngas (gas prodotto da processi di pirolisi)

·        Cogeneratori Diesel.

In Europa il trend degli impianti segue quello delle incentivazioni, quindi la scelta di quale carburante utilizzare è fondata su fattori economici.

Le Aziende che scelgono di produrre energia con un cogeneratore sono quelle che consumano grandi quantità di energia termica e/o elettrica, meglio se entrambe. Pensiamo ad un’Hotel, ai Centri commerciali, Impianti sportivi, Caseifici, questi sono solo alcuni dei principali consumatori di energia che scelgono un cogeneratore.

Il vantaggio di un cogeneratore non è solo nel costo dell’energia che si autoproduce, ma anche nell’indipendenza energetica che si raggiunge. Le strutture più virtuose e più attente che seguiamo hanno scelto una triplice fonte di alimentazione elettrica: Cogeneratore + Generatore di emergenza + Rete elettrica. In questo modo non solo hanno un costo dell’energia contenuto, ma non rischiano di stare al buio in caso di malfunzionamento del cogeneratore o durante le fermate per manutenzione.

Quando conviene un Cogeneratore?

Il Cogeneratore non è una soluzione per andare al pari economico con il conto energetico. (a differenza come spesso accade con impianti di microcogenerazione).

L’imprenditore che sceglie di installare un Cogeneratore, desidera fare profitti abbattendo i costi, ed ha fatto una o tutte le seguenti valutazioni:

Ha valutato la domanda energetica della sua struttura, facendo un audit energetico. Nel caso prevalga il consumo elettrico rispetto a quello termico, valuta se vi sia una vicinanza fisica tra il cogeneratore ed una eventuale utenza termica, tenendo presente che questa deve andare all’unisono con quella elettrica, pur mantenendo una certa flessibilità, in quanto la domanda di calore e di energia elettrica possono essere sproporzionate tra loro in alcuni periodi.

La convenienza effettiva si valuta infine alla luce dal costo dell’energia da parte del fornitore e della cessione della stessa con l’immissione in rete. Il vantaggio è sicuramente quello di immettere in rete tutta l’energia elettrica che non viene consumata ricavandone un guadagno.

Infine, la valutazione è oggettivamente influenzata dal costo del carburante e dalle sue condizioni di acquisto, su cui grava l’oscillamento del prezzo di mercato (il combustibile, qualsiasi esso sia è soggetto a variazioni di prezzo) ed alla possibilità di dedurne costi e accise.

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Il Business Plan non è una “Favola”.

Quando si progetta un impianto di cogenerazione si considerano le condizioni che consentono un ritorno dell’investimento entro i termini previsti dal piano finanziario.

Spesso purtroppo, le condizioni risultanti dai calcoli sperimentali non trovano riscontro nelle condizioni reali di funzionamento ed in generale durante tutta la vita del cogeneratore.

Anche il migliore dei cogeneratori resta spento molte ore all’anno per piccoli o grandi problemi. Per esperienza diretta nella conduzione di impianti di cogenerazione possiamo dire che è sufficiente un piccolo componente, anche una semplice sonda di temperatura, oppure un manicotto, per costringere un generatore alla fermata.

Il business plan non è una favola, è uno strumento per validare il finanziamento dell’istituto di credito, ma è soprattutto il progetto che ogni imprenditore dovrebbe verificare ed utilizzare per fare ulteriori valutazioni sui tempi di investimento e sulla durata dell’esposizione che questo comporta. Con questo non bisogna lasciare intendere che un cogeneratore sia una gatta da pelare, ma solo che la migliore delle condizioni non è detto sia quella più realistica. Tutto questo perché il conto economico è basato sull’incentivazione prevista per l’impianto, quindi ad impianto fermo si accumulano solo costi.

Come funziona un Cogeneratore?

Semplificando all’estremo, possiamo affermare che il Cogeneratore è costituito da due elementi principali, il Generatore, a sua volta composto da motore ed alternatore, ed uno o più scambiatori di calore.

A livello teorico, i gas di scarico emessi dal generatore e il liquido refrigerante utilizzato per raffreddare il motore e tenerne la temperatura costante durante il funzionamento, sono già potenzialmente utilizzabili perché disponibili ad alte temperature. Nella realtà ovviamente non è possibile utilizzare direttamente questi fluidi in quanto essendo contaminati sono nocivi.

Il recupero termico avviene quindi con scambiatori di calore installati sull’impianto dei fumi di scarico del generatore e sul sistema di raffreddamento del motore. La scelta di recuperare da uno o entrambi è dettata dal salto termico che si desidera ottenere e da altri fattori contingenti.

Lo scambiatore è installato in modo da intercettare i fumi di scarico, questi cedono calore ad un altro fluido (sia esso aria o acqua o altri fluidi allo stato liquido).

Gli scambiatori più comuni sono quelli a piastre e quelli a fascio tubiero. Nel primo, i fluidi a diversa temperatura scambiano il loro contenuto termico attraverso le superfici opportunamente disposte dello scambiatore, le piastre appunto.

Lo scambiatore a fascio tubiero invece è costituito da un fascio di tubi collocato all’interno di un ulteriore tubo che funge da contenitore, detto mantello. I fluidi scorrono attraverso il lato mantello ed attraverso il lato fasci cedendo calore.

Quest’ultimo sistema è solitamente più apprezzato a motivo delle grandi superfici che si possono utilizzare per lo scambio termico.

La cogenerazione sta sempre più assumendo un trend volto alla piccola cogenerazione, tuttavia i costi di realizzazione di cogeneratori ed impianti rendono ancora l’investimento significativo. Abbiamo sviluppato la tecnologia “Recogeno” utilizzata per il recupero termico a basse temperature su macchine in funzionamento prime power.

Vuoi sapere di più sulla microcogenerazione?  Ne parleremo in uno dei prossimi articoli.