Gli speciali

Le nuove tecnologie rinnovabili per la generazione di energia termica ed elettrica

A cura di: Cudicio Maurizio

Microcogenerazione residenziale, cos’è, come funziona e come scegliere

Vantaggi della microcogenerazione residenziale per la climatizzazione e la produzione di energia elettrica, come scegliere la macchina giusta in base alle esigenze di progetto

Un impianto di microcogenerazione residenziale a pellet, funzionante con qualsiasi altra biomassa o a gas metano, produce contemporaneamente calore per l’impianto di riscaldamento e l’acqua calda sanitaria ed energia elettrica.

Fino a pochi anni fa, i sistemi di cogenerazione erano sistemi adottati per lo più in impianti di grossa taglia, principalmente in ambito ospedaliero, o più in generale nel settore industriale, o in tutti quei casi in cui vi sia grande richiesta di energia elettrica, e alla condizione che tale richiesta sia pressoché costante nell’arco delle ventiquattro ore.

La cogenerazione è un processo attraverso il quale è possibile produrre contemporaneamente energia meccanica, che viene trasformata in energia elettrica; e calore, che può essere utilizzato sia in inverno per il riscaldamento, sia in estate per la produzione di acqua refrigerata qualora l’intero sistema venga equipaggiato ed affiancato da un assorbitore.

La stessa tecnologia si sta diffondendo anche in Italia grazie ad apparecchiature di taglia più piccola, chiamate microcogeneratori, che possono essere utilizzate in ambito residenziale o terziario.

Mentre nei casi di grandi impianti la producibilità elettrica è l’elemento determinante per la scelta della macchina, e il conseguente cascame termico derivante dal normale ciclo di funzionamento risulta essere quasi un sottoprodotto da utilizzare, nel caso degli impianti più piccoli, denominati appunto impianti di microcogenerazione, si osserva un’inversione di tendenza nella quale le scelte della taglia e del tipo di macchina sono basate sulle richieste di vettore caldo per la climatizzazione degli ambienti, mentre la produzione di energia elettrica diventa un elemento secondario che, essendo gratuito, vale comunque la pena di sfruttare.

I sistemi di microcogenerazione residenziale sono figli dei conosciuti sistemi di cogenerazione, e sono prodotti per poter essere impiegati in utenze più piccole quali, appunto, abitazioni singole o plurifamiliari, condomini e piccoli/medi edifici produttivi.

La differenza principale tra i sistemi a microcogenerazione e i loro parenti più grandi, utilizzati in ambito ospedaliero o in edifici di grandi dimensioni, dove la richiesta elettrica è elevata, sono i parametri che ne guidano l'operatività.

La selezione dell’unità eseguita sulla base della potenza termica richiesta dall’edificio comporta, molto spesso, una sovrapproduzione di energia elettrica rispetto al consumo dell’immobile stesso.

Gli impianti di microcogenerazione residenziale, per questo motivo, richiedono un’attenta analisi preliminare per non incorrere nella sovrapproduzione elettrica: sarebbe auspicabile, nel caso, predisporre un sistema di scambio di energia elettrica verso l’ente erogatore del servizio, secondo un modello di "generazione e rivendita" o "scambio sul posto" in cui l'energia generata in eccesso rispetto ai bisogni domestici viene rivenduta, appunto, all'azienda elettrica.

Purtroppo questo sistema in Italia stenta a decollare a causa dei costi impiantistici ancora elevati; di una sempre crescente burocrazia autorizzativa e gestionale; e dei tempi di pay-back lunghi.

Per poter differenziare in modo netto la microcogenerazione dalla cogenerazione, si deve fare riferimento al Decreto Legislativo 8 Febbraio 2007, n. 20, relativo all’attuazione della direttiva 2004/8/CE sulla promozione della cogenerazione basata su una domanda di calore utile nel mercato interno dell'energia, contenente modifiche alla direttiva 92/42/CEE.

Il decreto, all’art. 2, definisce le unità di microcogenerazione come “unità di cogenerazione con una capacità di generazione massima inferiore a 50 kWe”, mentre un’unità di “piccola cogenerazione”, come “un’unità di cogenerazione con una capacità di generazione installata inferiore a 1 MW elettrico”.
In Italia il mercato offre diversi modelli di microcogeneratori, con taglie che variano dai 5 kW ai 50 kW elettrici, con valori di rendimento elettrico compresi tra il 22% e il 32%, e rendimenti complessivi, ossia elettrico e termico, nell’ordine dell’85-90%.

I sistemi di microcogenerazione adottano tre diverse tecnologie:

  • Motori a combustione interna alimentati a gas;
  • Motori Stirling a combustione esterna;
  • Microcogeneratori con celle a combustile.