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ENERGIE RINNOVABILI
In ingegneria energetica con il termineenergie rinnovabili si intendono quelle
forme di energia generate da fonti di energia che per loro caratteristica intrinseca
si rigenerano o non sono esauribili nella scala dei tempi umani e, per estensione,il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future . Sono
dunque forme di energia alternative alle tradizionali fonti fossili e molte di esse
hanno la peculiarit di essere anche energie pulite ovvero di non immettere in
atmosfera sostanze nocive e/o climalteranti quali ad esempio la CO2. Esse sono
dunque alla base della cosiddetta economia verde.
Descrizione
Sono comunemente considerate tali l energia idroelettrica , quella solare , eolica , marina e
geotermica , in altre parole quelle fonti il cui utilizzo attuale non ne pregiudica la disponibilit nel futuro.
Al contrario, quelle non rinnovabili, sia per avere lunghi periodi di formazione, di molto superiori a
quelli di consumo attuale (in particolare fonti fossili quali petrolio, carbone, gas naturale), sia per essere
presenti in riserve non inesauribili sulla scala dei tempi umana (in particolare lisotopo 235 delluranio,
lelemento attualmente pi utilizzato per produrre energia nucleare), sono limitate ne l futuro. La
classificazione delle diverse fonti comunque soggetta a molti fattori, non necessariamente scientifici, ilche crea disuniformit di classificazione.
Attualmente alcune di esse sono ancora allo stadio di ipotesi o in fase di sviluppo; non quindi
sempre chiaro il loro costo a regime, nonch il reale potenziale o peso sul fabbisogno di energia elettricamondiale rispetto alle fonti di energia tradizionali quali combustibili fossili ed energia nucleare, vuoi
anche per la non programmabilit di alcune di queste fonti (come fotovoltaico e eolico).
Energia rinnovabile, sostenibile e fonti alternative
Se la definizione in senso stretto di energia rinnovabile quella sopra enunciata, spesso vengono
usate come sinonimi anche le locuzioni energia sostenibile e fonti alternative di energia.
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Esistono tuttavia delle sottili differenze:
Energia sostenibile una modalit di produzione ed uso dellenergia che permette uno sviluppo
sostenibile: ricomprende dunque anche laspetto dellefficienza degl i usi energetici. Fonti alternative di energia sono invece tutte quelle fonti di energia non fossili, ovvero diverse
dagli idrocarburi o il carbone; rientra tra queste, ad esempio, anche lenergia nucleare, considerata
alternativa alluso di idrocarburi e carbone. Tuttavia, non esiste una definizione univoca dellinsieme delle fonti rinnovabili, esistendo in div ersi
ambiti diverse opinioni sullinclusione o meno di una o pi fonti nel gruppo delle rinnovabili. Secondo
la normativa di riferimento italiana, vengono considerate rinnovabili:
...il sole, il vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la
trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei residui organici e inorganici.
Rientrerebbero in questo campo dunque:
Energia geotermica Energia idroelettrica Energia marina
o Energia delle correnti marineo Energia a gradiente salino (osmotica)o Energia mareomotrice (o delle maree)o Energia del moto ondosoo Energia talassotermica (OTEC)
Energia solareo Solare termico e termodinamicoo Solare fotovoltaico
Energia eolica Energia da biomasse (o Agroenergie)
o Biocarburanti, Gassificazioneo Oli vegetalio Cippato
Energia o cogenerazione da acqua di falda
Una distinzione che spesso viene fatta in tale ambito quella tra fonti rinnovabili classiche(essenzialmente idroelettrico e geotermia) e fonti rinnovabili nuove (anche dette NFER), tra cui
vengono generalmente incluse lenergia solare, eolica e da biomassa.
Nellambito della pro duzione di energia elettrica le fonti rinnovabili vengono inoltre classificate in
fonti programmabili e fonti non programmabili , a seconda che possano essere programmate in basealla richiesta di energia oppure no. Secondo la definizione del Gestore dei Servizi Energetici (GSE, anche
conosciuto come GRTN), nel primo gruppo rientrano impianti idroelettrici a serbatoio e bacino, residui
solidi urbani, biomasse, impianti assimilati che utilizzano combustibili fossili, combustibili di processo o
residui , mentre nel secondo gruppo (non programmabili) si trovano impianti di produzione idroelettrici
fluenti, eolici, geotermici, fotovoltaici, biogas .
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Talvolta, in alcuni ambiti, anche risparmio energetico ed efficienza energetica sono
considerate - per estensione - fonti rinnovabili, sebbene a rigore tali tematiche facciano parte
dellutilizzo razionale dellenergia, e non della loro produzione. Taluni, ancora, considerano
questi due aspetti, legati alluso piuttosto che alla produzione, allinterno della ca tegoria
dell energia sostenibile .
La tematica si intreccia anche con il problema del riscaldamento globale e delle emissioni di CO2: unadefinizione parallela di energie rinnovabili riguarda quindi anche il fatto che esse non contribuiscano
allaumento delleffetto serra (pur fra difficolt di effettiva verifica delle emissioni effettive e reali di tutta
la filiera energetica/produttiva), sebbene anche in questo caso sia pi rigoroso parlare di energia
sostenibile, essendo laccento posto sugli effetti ambi entali della produzione di energia, piuttosto che
sulle fonti da cui viene ottenuta.
Il caso dellincenerimento dei residui
A proposito dellincenerimento dei residui (in Italia anche detta termovalorizzazione), da notare
che solo in Italia (in violazione delle direttive europee in materia) viene considerata rinnovabile
totalmente lenergia prodotta dalla termovalorizzazione laddove la UE considera invece rinnovabile
solo la parte organica dei residui (ovvero gli scarti biodegradabili). Fonte rinnovabile, per la UE, significa
quindi riproducibile dal Sole attraverso la fotosintesi e la catena trofica.
Tale posizione condivisa da gran parte dei movimenti ambientalisti, per i quali deve essere scartata
da tale computo lenergia prodotta dai residui solidi urbani, in quanto questi sono prodotti anche conmaterie prime fossili o prodotti sintetici non biodegradabili. La sola parte organica dei residui sarebbe
dunque da considerarsi realmente rinnovabile.
Il caso del nucleare
Sebbene non fossile, lenergia nucleare non annoverabile fra le rinnovabili poich basata sullo
sfruttamento di riserve combustibili limitate di origine minerale, in particolare per quanto riguarda
lenergia da fissione e il ciclo di reazione che si basa sulluranio -235 come combustibile (ovvero in pratica
il ciclo quasi esclusivamente sfruttato allo stato attuale). Luranio -235 infatti costituisce solo lo 0,7% del
totale delluranio presente in natura, e in base alle riserve di uranio fino ad oggi accertate si prevede che
al consumo attuale, ma a prezzi di estrazione via via sempre pi elevati, non ne resti che per 20-30 anni.
Sono peraltro ormai noti da diversi decenni (ma finora di limitato utilizzo per problemi tecnici e di
sicurezza) cicli di reazione nucleare autofertilizzante che, sfruttando il pi abbondante uranio-238 (pi
del 99% del totale), promettono di prolungare la durata delle riserve di minerale. Analogo discorso pu
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essere fatto a proposito delluso del torio -232, combustibile nucleare naturale pi abbondante
delluranio che sarebbe utilizzabile sia in reattori tradizionali che in autofertilizzanti.
Anche la Commissione europea si espressa affermando che il nucleare non considerabile
come fonte rinnovabile.
In prospettiva pi lontana allo studio lo sfruttamento lenergia nucleare da fusione nel ciclo del
deuterio e trizio: prodotta a partire da elementi in pratica inesauribili in natura, pertanto anche daconsiderarsi energia rinnovabile secondo la definizione data sopra.
Una argomentazione per avallare non tanto la rinnovabilit quanto la sostenibilit dellenergia
nucleare la mancata produzione di anidride carbonica durante il processo di fissione nelle centrali
nucleari. Viene tuttavia evidenziato che lo scavo del minerale, la sua raffinazione, larricchimento, il
riprocessamento e lo stoccaggio delle scorie radioattive comportano comunque elevati consumi
energetici e quindi una certa produzione di CO2, sebbene ci avvenga (in misura diversa) anche per la
produzione da altre fonti energetiche.
Il caso della geotermia
Anche sulla classificazione dellenergia geotermica non esiste uniformit di giudizio, in quanto stata
rilevata e osservata la possibilit di esaurimento di un campo geotermico. Inoltre la produttivit dei pozzi
tende a diminuire nel tempo, anche del 30% in dieci anni.
Dettagli sulle fonti rinnovabili
Fonti rinnovabili classiche
Le fonti rinnovabili generalmente dette classiche sono quelle che vengono sfruttate per la
produzione di energia elettrica fin dallinizio dellet industriale. Le prospettive di uso futuro dipendono
dallesplorazione delle risorse potenziali disponibili , in particolare nei paesi in via di sviluppo e dalle
richieste in relazione allambiente e allaccettazione sociale.
Tra le pi antiche si trovano certamente lecentrali idroelettriche , che hanno il vantaggio di averelunga durata (molte delle centrali esistenti sono operative da oltre 100 anni). Inoltre le centrali
idroelettriche sono pulite e hanno poche emissioni. Tuttavia si scoperto che le emissioni sonoapprezzabili soltanto se associate con bacini poco profondi in localit calde (tropicali), sebbene in
generale le centrali idroelettriche producano molte meno emissioni nel loro ciclo vitale rispetto agli
altri tipi di produzione di energia. Altre critiche dirette alle grosse centrali idroelettriche a bacino
includono lo spostamento degli abitanti delle zone in cui si decide di fare gli invasi necessari alla raccolta
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dellacqua e il rilascio di grosse quantit di biossido di carbonio durante la loro costruzione e
lallagamento della riserva.
Lenergia prodotta da fonte idroelettrica, che ebbe un ru olo fondamentale durante la crescita delle
reti elettriche nel XIX e nel XX secolo, sta sperimentando una rinascita della ricerca nel XXI secolo. Le
aree con pi elevata crescita nellidroelettrico sono le economie asiatiche in forte crescita, con la Cina in
testa; tuttavia anche altre nazioni asiatiche stanno installando molte centrali di questo tipo. Questacrescita guidata dai crescenti costi energetici e il desiderio diffuso di generazione energetica in casa,
pulita, rinnovabile ed economica.
Le centrali geotermiche possono funzionare 24 ore al giorno, fornendo un apporto energetico dibase e nel mondo la capacit produttiva potenziale stimata per la generazione geotermica di 85 GW per
i prossimi 30 anni. Tuttavia lenergia geotermica accessibile soltanto in aree limitate del mondo, che
includono gli Stati Uniti, lAmerica centrale, lIndonesia, lAfrica orientale, le Filippine e lItalia. Il costo
dellenergia geotermica diminuito drasticamente rispetto ai sistemi costruiti negli anni 70. La
generazione di calore per il riscaldamento geotermico pu essere competitiva in molti paesi in grado di
produrlo, ma anche in altre regioni dove la risorsa a una temperatura pi bassa.
La geotermia si rivolge alla ricerca e allo sfruttamento dellenergia di campi geotermici o di altre
manifestazioni utilizzabili dal calore terrestre anche per utilizzi non collegati alla produzione di energia
elettrica. Questa energia viene trasferita alla superficie terrestre attraverso i movimenti convettivi del
magma o tramite le acque circolanti in profondit. Gli impianti geotermici possono essere usati per il
riscaldamento, rinfrescamento degli edifici e produzione di acqua calda.
Gli impianti geotermici possono essere di due tipi: a sonda verticale: le tubazioni vengono inserite verticalmente nel terreno fino a profondit di 150 mt.
per il prelievo di calore dal sottosuolo; a sonda orizzontale: le tubazioni in questo caso sono inserite in modo orizzontale nel terreno, e
svolgono lo stesso ruolo delle precedenti. Lunico inconveniente che occuperanno molto pi
sottosuolo rispetto allaltra tipologia di suolo. Solitamente sono inserite a 2 metri di profondit.
Nuove fonti di energia rinnovabile
Il mercato per le tecnologie delleNFER forte e in crescita principalmente in paesi come la Germania,
la Spagna, gli Stati Uniti e il Giappone. La sfida allargare le basi di mercato per una crescita continuativa
in tutto il mondo. La diffusione strategica in un paese non solo riduce i costi della tecnologia per gli utenti
locali, ma anche per quelli negli altri paesi, contribuendo a una riduzione generale dei costi e al
miglioramento delle prestazioni.
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I sistemi di riscaldamento solare sono tecnologie di seconda generazione ben conosciute e
generalmente consistono di collettori termici solari, un sistema fluidodinamico per trasferire il calore dal
collettore al punto di utilizzo e un serbatoio o una cisterna per lo stoccaggio del calore per usi successivi.
Tali sistemi possono essere usati per riscaldare lacqua domestica, quella delle piscine o per riscaldareambienti. Il calore pu anche essere usato per applicazioni industriali o come sorgente energetica per
altri usi, come i dispositivi di raffreddamento. In molte zone climatiche un sistema di riscaldamento
solare pu fornire una percentuale molto alta (dal 50 al 75%) dellenergia necessaria a riscaldare lacqua
domestica.
Negli anni 80 e nei primi anni 90 la maggior parte dei moduli fotovoltaici fornivano energia elettrica
soltanto per le regioni isolate (non raggiungibili dalla rete elettrica), ma circa dal 1995 gli sforzi
industriali si sono concentrati in modo considerevole sullo sviluppo di pannelli fotovoltaici integrati negli
edifici e centrali allacciate alla rete elettrica. Attualmente la centrale fotovoltaica pi grande del mondo si
trova in Germania (Waldpolenz) con 30 MW di picco e un progetto di estensione a 40 MW, mentre quellapi grande del nord America si trova presso la Nellis Air Force Base (15 MW). Ci sono proposte per la
costruzione di una centrale solare nel Victoria in Australia, che diverrebbe la pi grande al mondo con
una capacit produttiva di 154 MW. Altre grosse centrali fotovoltaiche, progettate o in costruzione,
includono la centrale elettrica Girrasol (da 62 MW), e il Parco Solare di Waldpolenz in Germania (da40 MW).
Alcune delle rinnovabili di seconda generazione, come l eolico , hanno grossi potenziali di crescita e
hanno gi raggiunto dei bassi costi di produzione, comparabili con quelli delle altre fonti di energia. Allafine del 2006 la capacit di produzione mondiale tramite generatori eolici era di 74,223 megawatt e
nonostante attualmente fornisca meno dell1% del fabbisogno mondiale, produce circa il 20%
dellelettricit in Danimarca, il 9% in Spagn a e il 7% in Germania. Tuttavia esistono alcune resistenze al
posizionamento delle turbine in alcune zone per ragioni estetiche o paesaggistiche. Inoltre in alcuni casi
potrebbe essere difficile integrare la produzione eolica nelle reti elettriche a causadellaleatoriet
dellapprovvigionamento fornito.
Il Brasile ha uno dei pi grandi programmi per lenergia rinnovabile al mondo, coinvolgendo la
produzione di bioetanolo dalla canna da zucchero e letanolo ora fornisce il 18% del carburanteautomobilistico. Come risultato, assieme allo sfruttamento delle locali profonde riserve petrolifere, il
Brasile, che in passato doveva importare una grande quantit di petrolio necessario al consumo interno,
ha recentemente raggiunto la completa autosufficienza petrolifera.
La maggior parte delle automobili usate oggi negli Stati Uniti possono utilizzare miscele fino al 10% di
etanolo, e i costruttori di motori stanno gi producendo veicoli progettati per utilizzare miscele con
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percentuali pi elevate. La Ford, la Daimler AG e la General Motors sono tra le compagnie produttrici di
automobili, camion e furgoni flexible -fuel (letteralmente a carburante flessibile) che utilizzano
miscele di benzina e etanolo dalla benzina pura sino all85% di etanolo (E85). Dalla met del 2006 sono
stati venduti circa sei milioni di veicoli E85 compatibili negli Stati Uniti.
Tecnologie del futuro
Le tecnologie che sono ancora in corso di sviluppo includono lagassificazione avanzata delle
biomasse , le tecnologie dibioraffinazione, le centrali solari termodinamiche , lenergia geotermica
da rocce calde e asciutte (Hot-dry-rocks ) e lo sfruttamento dell energia oceanica . Tali tecnologie non
sono ancora completamente testate o hanno una commercializzazione limitata. Molte sono allorizzo nte e
potrebbero avere un potenziale comparabile alle altre forme energetiche rinnovabili, ma dipendono
ancora dal dover attrarre adeguati investimenti in ricerca e sviluppo.
Secondo lIEA ( International Energy Agency ), le nuove tecnologie bioenergetiche (biocarburanti)
che si stanno sviluppando oggi, in particolare le bioraffinerie per letanolo dalla cellulosa, potrebbero
permettere ai biocarburanti di giocare un ruolo molto pi importante nel futuro di quanto si pensasse in
precedenza. Letanolo da cell ulosa si pu ottenere da materia organica di piante composta
principalmente da fibre di cellulosa non commestibili che ne formano gli steli e i rami. I residui delle
coltivazioni (come i gambi del mais, la paglia del grano e del riso), gli scarti di legno e i residui solidicittadini sono sorgenti potenziali di biomassa di cellulosa. Colture dedicate alla produzione energetica,
come il panicum virgatum, sono promettenti fonti di cellulosa che possono essere sostenibilmente
prodotte in molte regioni degli Stati Uniti.
Le centrali solari termodinamiche sono state rese operative commercialmente con successo in
California alla fine degli anni 80, comprendendo la pi grande centrale solare di ogni genere, le centrali
del gruppo Solar Energy Generating Systems da 350 MW totali. La Nevada Solar One unaltra centraleda 64 MW recentemente aperta. Altre centrali solari paraboliche proposte sono le due da 50 MW in
Spagna e una da 100 MW in Israele.
In termini di sfruttamento dell energia degli oceani , unaltra dell e tecnologie di terza generazione, ilPortogallo ha la prima centrale a onde marine commerciale al mondo, l Aguadora Wave Park , in
costruzione dal 2007. La centrale user inizialmente tre macchine Pelamis P-750 in grado di generare
2,25 MW e i costi sono stimati intorno agli 8,5 milioni di euro. Nel caso si rivelasse un successo, altri 70
milioni di euro saranno investiti prima del 2009 in altre 28 macchine per generare 525 MW. Sono stati
annunciati in Scozia nel febbraio del 2007 finanziamenti per una centrale a onde marine dal Governo
scozzese, per un costo di oltre 4 milioni di sterline, come parte di un pacchetto di investimenti di 13
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milioni di sterline per lenergia oceanica in Scozia. La centrale sar la pi grande al mondo con una
capacit di 3 MW generata da quattro macchine Pelamis..
Nel 2007 la prima centrale al mondo adenergia mareomotrice di concezione moderna viene
installata nello stretto di Strangford Lough in Irlanda (sebbene in Francia una centrale di questo tipo, con
sbarramento, fosse gi in funzione negli anni 60). Il generatore sottomarino da 1,2 MW, parte dello
schema per il finanziamento per lambiente e le energie rinnovabili nellIrlanda del Nord, approfitter delveloce flusso di marea (fino a 4 metri al secondo) nel braccio di mare. Anche se ci si aspetta che il
generatore produca abbastanza energia per rifornire un migliaio di case, le turbine avranno un impatto
ambientale minimo, poich saranno quasi completamente sommerse e il movimento dei rotori noncostituisce un pericolo per la fauna selvatica poich girano a una velocit relativamente bassa.
I pannelli solari che usano la nanotecnologia , che pu costruire circuiti a partire da singole
molecole di silicio, potrebbero costare la met delle tradizionali celle fotovoltaiche, secondo quanto
dicono i dirigenti e gli investitori coinvolti nello sviluppo dei prodotti. La Nanosolar si assicuratainvestimenti per oltre 100 milioni di dollari per costruire una fabbrica per pellicole sottili per pannelli
solari. La centrale della compagnia prevede una capacit produttiva di 430 MWp (Megawatt di picco) di
celle solari per anno. La produzione commerciale cominciata e i primi pannelli sono stati ordinati dai
clienti alla fine del 2007.
Energia o cogenerazione dacqua (di falda)
La cogenerazione da acqua di falda , utilizza lacqua di falda proveniente da fiumi, pioggia oghiacciai, per produrre energia, attraverso pompe di calore. Le pompe di calore hanno in questo caso dei
coefficienti di prestazione (coefficient of performance ) COP pari a circa 3, ovvero per ogni kW di potenza
elettrica impegnata si ottengono 3 kW di potenza termica disponibile: in tal modo circa 1/3 del calore
prodotto deriva dallenergia elettrica utilizzata, mentre i restanti 2/3 del calore prodotto derivano
dallacqua di falda. C da dire che un COP inferiore o uguale a 3 presuppone che il kW elettrico derivi dauna qualche fonte energetica rinnovabile, altrimenti, per il fatto che il rendimento elettrico di una
centrale termoelettrica convenzionale o nucleare si aggira attorno al 30%, si avrebbe la quasi parit fralenergia primaria (lenergia chimica o nucleare che serve per produrre energia elettrica) consumata
indirettamente dalla pompa di calore e quella prodotta sottoforma termica dalla stessa pompa di calore,
con la conseguenza che per produrre 3 kW termici sono necessari circa 3 kW di potenza di origine
chimica (combustibili fossili) o nucleare, rendendo quasi vano leffetto di guadagno energetico che si
potrebbe ottenere con un COP inferiore o uguale a 3 e questo rappresenta uno dei principali problemi
che riguardano lutilizzo delle pompe di calore per il riscaldamento degli ambienti. A tal proposito, per
una buona scelta del sistema di riscaldamento, viene introdotto il cosiddetto Rapporto di Energia
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Primaria (REP). A2A ha realizzato e avviato progetti nella pianura padana, che ricchissima di acqua di
falda, per teleriscaldare, raffreddare e fornire energia elettrica, attraverso impianti di pompe di calore a
gas e ad acqua di falda, a centinaia di migliaia, forse milioni di abitazioni.Si pu praticamente dire che
la pianura padana galleggia su un mare di petrolio ecocompatibile (acqua) e non un caso che a
Maurizio Canavese stato costruito il primo condominio in Italia a emissione zero, utilizzando
principalmente lacqua di falda.
Produzione italiana di energia elettrica da fonti rinnovabili
Per lungo tempo (fino a circa i primi anni sessanta) la produzione energetica italiana stata in larga
parte rinnovabile, grazie in particolare alle centrali idroelettriche dellarco alpino e, in misura minore,
dellAppennino (oltre a quote minori relativ e alla geotermia in Toscana). Oggi tuttavia, a causa
dellaccresciuta richiesta di energia, nonch al quasi esaurimento della possibilit di nuove grandi
installazioni idroelettriche, le rinnovabili rappresentano quote minori della produzione.Nel 2010 lI talia ha prodotto circa 76,9 TWh di elettricit da fonti rinnovabili, pari al 22,2% del
fabbisogno nazionale lordo, con il 15,8% proveniente da fonte idroelettrica e la restante parte data dalla
somma di geotermico, eolico e combustione di biomassa o residui. Con tali valori, circa il 90% della
produzione rinnovabile prodotto con impianti definiti programmabili.
Con tali valori, lItalia risulta essere il quinto produttore di elettricit da fonti rinnovabili nellUE -15.
da notare, tuttavia, che solo negli ultimi anni la produzione rinnovabile italiana cresciuta in manierasignificativa grazie ad una sensibile crescita delle fonti eolica, fotovoltaica e da combustione di biomassa, inquanto per lungo tempo tale produzione era costituita essenzialmente solo dalle fonti idroelettrica e
geotermica, di fatto quasi giunte alla saturazione del potenziale economicamente sfruttabile in Italia.
Inoltre, nonostante gli incentivi, lItalia deve anche fare i conti con ritardi legis lativi e di adeguatezza delle
reti di distribuzione. Per quanto riguarda la produttivit delle fonti energetiche rinnovabili, in particolare
per leolico e fotovoltaico, spesso le ore/anno effettive di funzionamento degli impianti sono minori
rispetto alle ore/anno di funzionamento preventivate in sede di progetto e alla potenza incentivata. Questoin parte accade per effetto delle analisi preventive che potrebbero essere troppo ottimistiche.
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Produzione di energia rinnovabile in Italia per regione (2009)
Regione %Lombardia 17,4%Trentino-Alto Adige/Sdtirol 14,6%Piemonte 11,4%Toscana 9,3%Veneto 7.1%Valle dAosta 4,6%Calabria 4,5%Puglia 3,9%Emilia-Romagna 3.8%Abruzzo 3,6%Campania 3,3%Friuli-Venezia Giulia 3,3%Sicilia 2,4%Lazio 2,2%Sardegna 2,2%Umbria 2,2%Basilicata 1,4%Marche 1,2%
Molise 1,0%Liguria 0,6%
Fonte: GSE - Gestore Servizi Energetici
Impatto ambientale delle fonti rinnovabili
Sono fonti di energia che possono permettere uno sviluppo sostenibile alluomo, senza che si
danneggi la natura e per un tempo indeterminato.
Rinnovabile e sostenibile sono concetti che tuttavia vengono spesso confusi. Il fatto che unenergia sia
rinnovabile non significa necessariamente che questa sia anche sostenibile; un esempio di tale differenza
pu essere visto nelle centrali legate a grandi bacini idroelettrici (come ad esempio la Diga delle Tre Gole,
contestata da alcuni movimenti ambientalisti). Alcune di queste fonti (in particolare quella solare)
possono inoltre permettere la microgenerazione e la generazione distribuita, ossia essere prodotte in
piccoli impianti domestici distribuiti sul territorio che possono soddisfare il bisogno energetico di una
singola abitazione o piccolo gruppo di abitazioni. Questo permetterebbe di risparmiare lenergia che si
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perde nella fase di distribuzione di energia elettrica, per esempio sugli elettrodotti, sebbene comporti
anche la necessit di ridefinire la struttura della rete elettrica nazionale.
Tuttavia ancora oggetto di discussione il f atto che sia realmente possibile soddisfare tutto lattualefabbisogno energetico del pianeta solo con il potenziale energetico proveniente da fonte rinnovabile, in
particolare nei paesi maggiormente industrializzati; permangono ad esempio problemi riguardo
laleatoriet (o intermittenza) e non programmabilit di molte delle fonti di energia rinnovabile (inparticolare solare fotovoltaico ed eolico), che impongono un ripensamento globale delle reti elettriche e
la necessit di costruire grandi infrast rutture per lo stoccaggio dellenergia, come ad esempio baciniidroelettrici di pompaggio o la costruzione (con materiali rari o inquinanti) di accumulatorielettrochimici. Il problema dello stoccaggio risulta infine fondamentale per il settore dei trasporti (e in
particolare per aerei e navi), per il quale sono attualmente allo studio sistemi come quello delle celle a
combustibile per limmagazzinamento dellenergia necessaria.
Cogenerazione
Col terminecogenerazione si indica la produzione ed il consumo contemporaneo di diverse forme di
energia secondaria (energia elettrica e/o meccanica ed energia termica) partendo da ununica fonte (sia
fossile che rinnovabile) attuata in un unico sistema integrato.
Un esempio
Un esempio dato dal funzionamento di unautomobile, la potenza prelevata dallalbero motore usata per la trazione e la produzione di elettricit, il calore sottratto ai cilindri per il riscaldamento
dellabitacolo e la pressione dei gas di scarico per muovere la turbina di sovralimentazione. Lo
sfruttamento di calore e pressione non comporta un aumento dei consumi poich sonoscarti del
processo di conversione da energia chimica ad energia meccanica attuato dal motore. Il loro
sfruttamento consente a parit di energia primaria immessa (il combustibile) una maggiore quantit di
energia secondaria prodotta (movimento, calore). Un sistema che opera la cogenerazione detto co-
generatore. Uno dei primi esempi di diffusione della cogenerazione su piccola scala in Italia stato ilTOTEM realizzato nel1973 dalling. Palazzetti, del Centro Ricerche Fiat.
Impieghi della cogenerazione
Lenergia termica pu essere utilizzata per uso industriale o condizionamento ambientale
(riscaldamento, raffreddamento). La cogenerazione viene realizzata in particolari centrali
termoelettriche, dove si recuperano lacqua calda od il vapore di processo e/o i fumi, prodotti da un
motore primo alimentato a combustibile fossile (gas naturale, olio combustibile, biomasse, biogas, ed
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altro): si ottiene cos un significativo risparmio di energia rispetto alla produzione separata dellenergia
elettrica (tramite generazione in centrale elettrica) e dellenergia termica (tramite centrale termica
tradizionale). Un particolare campo dei sistemi di cogenerazione quello della trigenerazione.
Definizione di efficienza
Lefficienza pu essere espressa in diversi modi, che non sempre portano ad un corretto confronto tra
i vari impianti. Si illustrano allora le definizioni adottate dall Environmental Protection Agency (EPA).
Lefficienza di un processo semplice il rapporto tra energia conservata, al termine del processo, ed
energia immessa.
Dato che i sistemi di cogenerazione producono sia elettricit, sia calore, la loro efficienza totale data
dalla somma dellefficienza elettrica e dellefficienza termica. Per esempio un impianto che utilizza 100
MWh di metano per produrre 40 MWh elettrici e 40 MWh termici ha unefficienza elettrica e termica del
40% ed unefficienza globale dell80%.
LEPA usa preferibilmente unaltra definizione di efficienza nota come efficacia nellutilizzazione di
combustibile, rapporto tra luscita elettrica netta ed il consumo di combustibile netto (che non tiene
conto del combustibile usato per produrre energia termica utilizzabile, calcolato assumendo unefficienza
specifica della caldaia dell80%). Il reciproco di questo rapporto la quantit netta di calore .
Esistono anche altri indici di valutazione delle prestazioni di un impianto cogenerativo: il primo tra
tutti il cosiddetto IRE, indice di risparmio energetico. Tale indice definito come il rapporto tra la
differenza di potenze assorbite dagli impianti singoli per la produzione di energia elettrica e termica
separatamente, meno quella assorbita dallimpianto cogenerativo, fratto la potenza assorbita dagli
impianti separati essendo questa potenza valutata in termini di combustibile a parit di potenza elettrica
e termica prodotta dai rispettivi impianti. Tale indice da lidea di quanta energia possa essere risparmiata
con tali impianti; possibile tramite semplici calcoli analitici dimostrare che tale indice dipendente dai
rendimenti di riferimento dei singoli impianti definiti questi ultimi come i rapporti rispettivi tra la
potenza elettrica su potenza assorbita e potenza termica su potenza assorbita.
Altri indici importanti sono lindice elettrico definito come il rapporto tra la potenza elettrica erogata
e la potenza assorbita dallimpianto cogenerativo, il coefficiente di utilizzo inteso come somma dei
rapporti tra la potenza elettrica e la potenza assorbita e la potenza termica e quella introdotta.
Tutti questi coefficienti sono per relativi ad un determinato istante intervenendo in essi le potenze, e
per questo tali indici sono utili a determinare i valori di targa dellimpianto vale a dire i valori di massimeprestazioni di impianto.
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Molto spesso conviene riferirsi ad un periodo di tempo finito e valutare gli indici in tale periodo: ci
equivale a valutare gli indici in termini di rapporti energetici pi che di potenze, tali valutazioni sono
importanti perch permettono di stabilire dove pi conveniente realizzare un dato progetto di
impianto cogenerativo, in funzione dei consumi energetici che in tali zone si ottengono.
Infine, lindice di risparmio economico che definito come il rapporto tra i costi che si avrebbero
comprando energia dallesterno meno i costi che si hanno comprando combustibile per alimentarelimpianto cogenerativo che si vuole costruire e che produce unuguale quantit di energia che si vuol
comprare, fratto il costo dellenergia che si vuol comprare. Tale indice permette di valutare laconvenienza economica che un simile progetto comporta, naturalmente una corretta e completavalutazione economica implica un calcolo di spese per il mantenimentodellimpianto e relativiinvestimenti.
Lefficienza energetica della cogenerazione
La cogenerazione una tecnologia che consente di incrementare lefficienza energetica complessiva
di un sistema di conversione di energia. Ma per spiegarne il motivo occorre analizzare i rendimenti.
Il coefficiente di rendimento caratteristico per ogni tipo di motore e rappresenta il rapporto tra la
resa energetica che ne deriva ed il combustibile introdotto. Nel motore di una automobile indica il
rapporto tra i chilometri percorsi e la quantit di idrocarburi introdotti; nei grandi motori per la
produzione di energia elettrica il coefficiente indica il rapporto tra chilowattora prodotti e il combustibile
consumato. Questi rapporti sono caratteristici per ogni tipo di motore. Ad esempio i motori di auto abenzina presentano rendimenti che oscillano tra il 20 ed il 30 per cento; auto con motori diesel tra il 25
ed il 35 per cento, il restante diventa calore disperso.
I grandi motori hanno unef ficienza maggiore e, pur generalizzando molto, si pu affermare che per i
motori termoelettrici, il coefficiente di rendimento discretamente alto e pu raggiungere un 55%. Ma il
medesimo motore quando produce in cogenerazione presenta coefficienti che raggiungono l85%, perchil potere calorifero del combustibile utilizzato al meglio, con uneffettiva ottimizzazione dei processi.
Naturalmente gli investimenti per adattare i motori di una centrale termoelettrica alla cogenerazione
sono notevoli, ma qualora sia possibile creare una rete di teleriscaldamento, i risultati sono sempre
vantaggiosi. Va considerato, infatti, il periodo di utilizzo di queste macchine, che arriva anche a 30-40
anni.
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Piccola cogenerazione (e microcogenerazione)
La cogenerazione con potenza elettrica inferiore ad 1 MW si definisce piccola cogenerazione , quella
con potenza inferiore a 50 kW microcogenerazione , e viene effettuata tramite motori alternativi a
combustione interna, microturbine a gas o motori a ciclo Stirling. La differenza principale tra la piccola
cogenerazione e la microcogenerazione consiste nel fatto che nella piccola cogenerazione lenergia
termica un prodotto secondario, mentre la microcogenerazione diretta principalmente allaproduzione di calore e secondariamente di energia elettrica.
I vantaggi della piccola cogenerazione In estrema sintesi i vantaggi della piccola cogenerazione sono:
Impiego di energia termica altrimenti inutilizzata, con un conseguente risparmio di combustibile Minore inquinamento atmosferico Filiera di distribuzione elettrica notevolmente pi corta, con una netta riduzione delle perdite sulla linea Riduzione delle infrastrutture (centrali e linee elettriche)
La trigenerazione
La trigenerazione implica la produzione contemporanea di energia meccanica (elettricit),
calore e freddo utilizzando un solo combustibile . Le tradizionali centrali termoelettriche convertono
soltanto 1/3 dellenergia del combustibile in elettricit, mentre il resto viene perso sotto forma di calore.
Ne consegue lesigenza di incrementare lefficienza della produzione elettrica. Un metodo che va in
questa direzione la produzione combinata di calore ed elettricit (C.H.P. ) dove pi di 4/5 dellenergiadel combustibile convertita in energia utilizzabile, con benefici sia finanziari che economici.
I sistemi di trigenerazione
I sistemi di co-trigenerazione possono essere studiati e prodotti per funzionare con qualsiasi fonte
primaria di calore. Questi sistemi oggi sono tecnicamente maturi ed economicamente convenienti per
poter essere adottati diffusamente, tra le molteplici configurazioni possibili citiamo:
sistemi di cogenerazione con combustibili fossili; sistemi di trigenerazione con combustibili fossili; co-trigenerazione con sistemi termosolari; co-trigenerazione con biogas; sistemi ibridi di cogenerazione e trigenerazione.
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Cogenerazione di calore con celle a combustibile
Attualmente possibile produrre idrogeno gassoso dal metano della rete pubblica oppure dal biogas
(previa desolforazione, perch lH 2S avvelena le membrane a scambio protonico) con un processo di
reforming che impiega vapor dacqua. Lidrogeno fatto reagire con lossigeno atmosferico in una
membrana a scambio protonico per produrre corrente elettrica continua. Il calore pu essere recuperato
per il riscaldamento di ambienti, dellacqua corrente, disinfezione a getto di vapore, ecc
Microcogenerazione
La microcogenerazione o microCHP unestensione dellidea di cogenerazione per le abitazionisingole/pluri familiari o per i piccoli edifici di uffici.
Uno dei primi microcogeneratori pu essere identificato nel TOTEM ( Total Energy Module )
progettato da Mario Palazzetti nel 1973 per il Centro Ricerche Fiat. La naturale evoluzione del TOTEM
il cogeneratore TANDEM (Thermal And Electrical Machine).
Quadro generale
Nella maggior parte delle applicazioni energetiche, lenergia serve in pi forme. Queste includono
tipicamente alcune combinazioni di: riscaldamento, ventilazione e condizionamento dellaria, energia
meccanica e energia elettrica. Spesso queste forme energetiche addizionali vengono prodotte da una
macchina termica funzionante su una sorgente di calore ad alta temperatura. Una macchina termica non
pu mai avere unefficienza perfetta in base al secondo principio della termodinamica e produrr quindi
sempre un surplus di calore a bassa temperatura. Questultimo viene comunemente definito calore
sprecato, calore secondario o calore di bassa qualit. Questo calore utile per la maggior parte delle
applicazioni di riscaldamento, ma non viene tuttavia considerato pratico per trasportare calore
attraverso lunghe distanze, diversamente dallelettricit o dal carburante. Con il trasporto del carburante
vi daltronde un trasporto anche di calore sprecato, prima che tale spreco sia effettivamente prodotto.
Per avere un uso efficiente dellenergia, il calore secondario deve essere usato utilmente. Siccome
facile trasportare lelettricit, ma non lo per quanto riguarda questo tipo di calore, un sistema efficiente
in termini energetici deve generare elettricit solamente in zone dove il calore sprecato possa essere benutilizzato. In una centrale elettrica il calore secondario offerto spesso supera quello richiesto, cos da
avere soltanto un piccolo valore economico. Tale calore viene solitamente dissipato in torri di
raffreddamento senza neanche essere usato. Uno dei modi per fare un miglior uso di questo calore
consumare la fonte di energia primaria in loco e quindi generare lenergia in tutte le forme necessarie nel
punto di utilizzo. Questo metodo anche conosciuto come sistema a cogenerazione (CHP ).
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I sistemi CHP sono in grado di incrementare lutilizzo energetico totale delle fonti energetiche primarie
come i carburanti o lenergia solare termodinamica concentrata. Il CHP ha quindi guadagnato popola rit in
tutti i settori di economia energetica, a causa degli aumenti nei costi dei carburanti, soprattutto quelli a
base petrolifera e a causa dei problemi ambientali, in particolare il mutamento climatico.
In una centrale elettrica tradizionale che fornisce elettricit ai consumatori, soltanto il 30% circa del
contenuto in calore delle fonti energetiche primarie come la biomassa, il carbone, il solaretermodinamico, il gas naturale, il petrolio o luranio raggiunge il consumatore, anche se lefficienza pu
essere del 20% per le vecchie centrali e del 50% per quelle pi nuove. Per contrasto un sistema CHP
converte solitamente il 10%-20% del calore primario in elettricit e la maggior parte di quello rimanente
viene catturato per il riscaldamento dellacqua o delle stanze. Di solito il 10% -30% del calore viene
dissipato senza essere usato. In totale almeno il 65%, ma spesso si arriva sino al 90%, del calore generato
dalla fonte primaria viene usato per scopi utili.
I sistemi CHP hanno giovato al settore industriale sino alla crisi energetica degli anni 70. Per
trentanni questi grossi sistemi a cogenerazione furono pi giustificabili economicamente di quelli micro -
CHP, a causa delleconomia di scala. Dopo lanno 2000 i sistemi a microcogenerazione sono diventati
efficienti anche nei costi in molti mercati mondiali, a causa della crescita dei costi energetici. Lo sviluppo
di sistemi micro-CHP stata anche facilitata dai recenti sviluppi tecnologici di piccole macchine termiche.
Questi includono prestazioni migliorate e/o efficienza nei costi dei motori Stirling, dei motori a vapore,
delle turbine a gas, dei motori diesel e dei motori a ciclo Otto.
Sistemi a microcogenerazione
La differenza principale tra i sistemi a microcogenerazione e i loro parenti su larga scala sono i parametri
che ne guidano loperativit. In molti casi i sistemi CHP industriali generano principalmente energia elettrica
e il calore un utile sotto-prodotto. Al contrario i sistemi di micro-CHP, che funzionano in case o piccoli edifici
commerciali, producono principalmente calore generando elettricit come sotto-prodotto. A causa di questo
modello operativo e della domanda fluttuante delle strutture per quanto riguarda lenergia elettrica, i si stemi
a microcogenerazione spesso producono pi elettricit di quella che viene usata.Tali sistemi ottengono molti dei loro risparmi, esercitando quindi attrattiva sui consumatori, attraverso
un modello di generazione e rivendita o scambio sul posto in cui lenergia generata in eccesso rispetto ai
bisogni casalinghi viene rivenduta allazienda elettrica. Questo sistema efficiente perch lenergia usata
viene distribuita e usata istantaneamente nella rete elettrica. Le perdite principali avvengono nella
trasmissione dalla fonte al consumatore, mantenendosi comunque inferiori alle perdite che si avrebbero
accumulando localmente lenergia o generando corrente a meno dellefficienza massima del sistema a
microcogenerazione. Quindi, da un punto di vista prettamente tecnico, lo scambio sul posto molto efficiente.
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Un altro punto positivo per ilnet-metering (altro termine per descrivere lo scambio sul posto) il
fatto che molto semplice da configurare. Il contatore elettrico dellutente viene reso in g rado di
registrare anche lenergia in uscita dalla casa, oltre a quella in entrata. Per una rete con relativamente
pochi utenti dotati di micro-CHP non sono necessari cambiamenti ad essa. Inoltre negli Stati Uniti molte
leggi federali e statali impongono alle aziende elettriche di compensare chiunque dia energia alla rete.
Dal punto di vista di tali aziende queste regole presentano carichi operazionali e tecnici oltre che
amministrativi. Di conseguenza la maggior parte delle aziende elettriche compensano i contribuenti
solamente con uno sconto pari o inferiore alla bolletta (non pagando quindi un eventuale surplus).
Mentre questo schema di compensi potrebbe sembrare onesto ad un primo sguardo, rappresenta
solamente un risparmio per lutente per non aver acqu istato energia dal fornitore e non un guadagno
completo dal sistema di microcogenerazione. Quindi, dal punto di vista degli utenti in possesso di sistemi
di micro-CHP il net-metering non lideale. Mentre il net -metering un sistema molto efficiente per
utilizzare lenergia in eccesso generata da un microcogeneratore, non immune ai denigratori. Questi
ultimi portano alcune considerazioni a sostegno delle loro ipotesi: mentre un generatore principale di
corrente nella rete elettrica una grossa centrale commerciale, i generatori del net-metering spillano
energia verso la rete in modo casuale e imprevedibile. Tuttavia leffetto minimo se vi sono soltanto una
piccola percentuale di clienti che generano elettricit e ognuno di loro ne genera una piccola quantit.
Quando viene acceso un forno o una stufa elettrica viene utilizzato circa lo stesso quantitativo di
elettricit da rete che viene prodotta dal generatore casalingo. Leffetto diverrebbe dunque evidente se vi
fosse una larga percentuale di case con sistemi di generazione. La coordinazione tra i sistemi di
generazione nelle case e nel resto della rete diverrebbe necessaria per un uso affidabile e per evitare
danni alla rete stessa.
Tipi di sistemi e tecnologie
I sistemi di microcogenerazione sono attualmente basati su molte diverse tecnologie: Motore a combustione interna Motore Stirling Motore a vapore Turbina a gas Pila a combustibile
Carburanti e tipi di motore
La maggior parte dei sistemi a cogenerazione usano il gas naturale come combustibile poich brucia
bene e in maniera pulita, ha un costo relativamente basso, disponibile in moltissime zone e pu essere
facilmente trasportato attraverso tubature che gi raggiungono molte case. Il gas naturale adatto per i
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motori a combustione interna, come il motore a quattro tempi e la turbina a gas, perch brucia senza
produrre cenere, catrame o fuliggine. Le turbine a gas vengono usate in molti sistemi di piccole
dimensioni a causa della loro alta efficienza, delle loro piccole dimensioni, della combustione pulita, della
durata e dalla piccola manutenzione richiesta. Le turbine a gas progettate con il raffreddamento ad aria
operano senza olii lubrificanti o refrigeranti. Il calore sprecato delle turbine a gas viene soprattutto dagli
scarichi, mentre nei motori a ciclo alternativo con combustione interna viene diviso tra lo scarico e il
sistema di raffreddamento.
Il futuro della cogenerazione, in particolare per le case e i piccoli esercizi commerciali,
continuer a sub re linfluenza del prezzo del carburante, incluso il gas naturale. Fino a che tale
prezzo continuer a salire render leconomia pi favorevole per le misure di conservazione
energetica e usi di energia pi efficienti, come la cogenerazione e la microcogenerazione.
Tipi di carburante
Ci sono molti tipi di carburante e sorgenti di calore che possono venire considerati per i sistemi a
microcogenerazione. Le propriet di questi variano in termini di costo del sistema, costo del
riscaldamento, effetti ambientali, convenienza, facilit di trasporto e stoccaggio, manutenzione del
sistema e vita di questultimo. Alcune delle fonti di calore e carburanti che sono considerati per luso con
sistemi micro-CHP includono: biomassa, gassogeno, energia solare, carbone, biodiesel, gasolio, olio
combustibile, ma anche sistemi multi-carburante. (Lenergia nucleare non praticabile su piccola scala,non viene quindi generalmente considerata per la micro-CHP). Le fonti energetiche che hanno le pi
basse emissioni di particolat i e anidride carbonica sono lenergia solare, la biomassa (con lagassificazione a due stadi) e il gas naturale.
Motori
I motori a combustione esterna possono funzionare su qualsiasi fonte di calore ad alta temperatura.
Questi motori includono il motore St irling e il motore a vapore, il primo con unefficienza che puraggiungere il 50% e il secondo intorno al 10%, e dal 2008 un piccolo numero di questi motori viene
usato nella microcogenerazione. Altri cicli termici usabili sono il ciclo Ericsson e il ciclo Stoddard.Stato del mercato
Il pi grande dispiegamento della microcogenerazione attualmente si trova in Giappone. Sono state
attivate oltre 50.000 unit con una larga maggioranza di modelli ECO-WILL, che incorporano lunitmicrocogeneratore prodotta dalla Honda. Tale unit un motore ad alta resistenza con emissioni sonore
bassissime e uninterfaccia di rete elettrica a stato solido, rendendola avanzata quanto le automobili
ibride prodotte dalla stessa compagnia. Si stima che circa 1.000 sistemi a microcogenerazione siano attivi
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nel Regno Unito dal 2002. Questi sono principalmente motori Stirling della Whispergen e motori a ciclo
alternativo della Senertec Dachs. Il mercato supportato dal governo attraverso dei regolamenti e fondi dati
alla ricercaspesi attraverso lEnergy Saving Trust e il Carbon Trust, enti pubblici che supportano lefficienza
energetica nel Regno Unito. Dal 7 aprile 2005 il governo inglese ha tagliato limposta sul valore aggiunto sui
sistemi a microcogenerazione dal 17,5% al 5%, per supportare la domanda per questa tecnologia emergente,
alle spese delle gi esistenti, ma pi inquinanti. La riduzione effettivamente un sussidio per le unit micro-
CHP sui sistemi convenzionali, per renderle pi competitive in termini di costi e guidarne la vendita
allinterno dello stato. Delle 24 milioni di case in Gran Bretagna, da 14 a 18 milioni sembrano adatte alle unit
di microcogenerazione.
Recentemente, il Climate Energy del Massachussetts negli Stati Uniti ha introdotto il suo sistema a
microcogenerazione Freewatt nei mercati. Tale sistema incorpora le tecnologie del motore a
microcogenerazione Honda. Si sostiene che questo sistema produrr circa il 50% del fabbisogno di energia
elettrica di una tipica abitazione statunitense dal carburante che oggi si usa per riscaldarla, raddoppiando ilvalore di questultimo per il padrone di casa e riducendo significativamente limpronta di carbonio della casa.
Questo prodotto ha gi ricevuto diversi premi, incluso quello come prodotto avanzato della nno dalla Popular
Mechanics Magazine e ci si aspetta che divenga facilmente reperibile negli Stati Uniti il prossimo anno. Si
stima che questo prodotto sia utilizzabile in circa 50 milioni di abitazioni. Una delle maggiori compagnie di
gas naturale statunitensi, la KeySpan, ha valutato da vicino questo prodotto e offre un buon incentivo
monetario per i suoi clienti che lo acquistano aiutando il suo programma per la conservazione energetica.
Trigenerazione
La trigenerazione un particolare campo dei sistemi di cogenerazione che, oltre a produrre energia
elettrica, consente di utilizzare lenergia termica recuperata dalla trasformazione termodinamica anche
per produrre energia frigorifera, ovvero acqua refrigerata per il condizionamento o per i processi
industriali, fino alla temperatura di -60C come acqua glicolata o ammoniaca liquida.
Il processo
La trasformazione dellenergia termica in energia frigorifera resa possibile dallimpiego del ciclofrigorifero ad assorbimento il cui funzionamento si basa su trasformazioni di stato del fluido refrigerante incombinazione con la sostanza utilizzata quale assorbente. Le coppie di refrigerante/assorbente usate sono: acqua/bromuro di litio per temperature fino a 4 C. ammoniaca/acqua per temperature fino a -60 C.
Lefficienza del ciclo ( COP - coefficient of performance ), definita come il rapporto fra energia
frigorifera in uscita e lenergia termica i n ingresso, varia da 0.7 a 1.3 in funzione degli stadi di ri-
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concentrazione della soluzione, della temperatura di alimentazione, della temperatura del fluido
refrigerato e della temperatura di condensazione. Nei sistemi trigenerativi, levoluzione delle te cnologie
costruttive consente, oggi, di alimentare il ciclo con acqua calda a partire da 60 C, vapore, gas esausti di
combustione. Poich lenergia meccanica necessaria ad un ciclo a compressione di vapore, nel ciclo ad
assorbimento, sostituita dallenergia termica, lenergia meccanica (quindi elettrica) limitata alla
pompa del vuoto, alla pompa della soluzione e del refrigerante. Rispetto alla generazione di sola energia
elettrica, in un sistema di trigenerazione il rendimento globale aumenta perch viene sfruttata una
maggiore percentuale del potere calorifico del combustibile; si tenga presente che le centrali
termoelettriche convenzionali convertono circa un 1/3 dellenergia del combustibile in elettricit (il
resto perso in calore), mentre in un impianto trigenerativo pi di 4/5 della stessa energia sfruttata
visto che il calore recuperato direttamente (funzionamento cogenerativo) o come fonte per un ciclo
frigorifero ad assorbimento (funzionamento trigenerativo). Rispetto allenergia frigorif era i COP sono
molto pi bassi che nei condizionatori tradizionali, ma la sorgente energetica il poco pregiato calore
di scarto (proveniente dal processo di generazione elettrica) rispetto alla pregiata energia elettrica
(migliore rendimento exergetico).
Sistemi di trigenerazione
I sistemi di co-trigenerazione possono essere studiati e prodotti per funzionare con qualsiasi fonteprimaria di calore. Questi sistemi oggi sono tecnicamente maturi ed economicamente convenienti per
poter essere adottati diffusamente, tra le molteplici configurazioni possibili si citano: sistemi di cogenerazione con combustibili fossili; sistemi di trigenerazione con combustibili fossili; co-trigenerazione con impianti solari termici o termodinamici; co-trigenerazione con biogas;
sistemi ibridi di cogenerazione e trigenerazione.I vantaggi
I principali vantaggi della trigenerazione sono: riduzione dei costi dellenergia primaria; riduzione dei costi di gestione; maggiore energia elettrica disponibile; utilizzo del calore in esubero.
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Generazione distribuita
Per generazione distribuita si intende in genere la generazione di energia elettrica in unit di
piccole dimensioni localizzate in pi punti del territorio . Non ci sono definizioni precise per quanto
riguarda la taglia o la tipologia degli impianti, che possono essere motori termici, aereomotori, pannelli
fotovoltaici, con taglie dai pochi kW ai pochi MW. Una caratterizzazione pi precisa pu essere fatta dal
punto di vista della connessione di questi generatori alla rete elettrica: essendo localizzati in localit
remote (campi eolici) o in prossimit dellutente finale (cogenerazione), questi impianti sono
generalmente collegati alla rete di distribuzione a bassa tensione. Ci in aperta contrapposizione con la
gestione tradizionale della rete elettrica, con poche grandi centrali collegate alla rete di distribuzione aaltissima tensione. proprio in contrapposizione a questa architettura che deve essere inteso il termine
generazione distribuita.
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