La microcogenerazione e piccola cogenerazione riguardano impianti fino a 1 MW. È una scelta che società appartenenti al mondo delle Pmi, terziario, commercio, hotel e centri sportivi dovrebbero sempre valutare.
Quando si parla di cogenerazione, ossia gli impianti che producono in modo combinato elettricità e calore, si pensa generalmente alle grandi industrie energivore o alle centrali di teleriscaldamento: si tratta di centrali da varie decine di MW di potenza in grado produrre grandi quantità di energia elettrica e termica. Questa tecnologia, invece, è estremamente flessibile e grazie a impianti compatti di piccola taglia (microcogenerazione e piccola cogenerazione) è adatta anche a contesti come le Pmi e le aziende artigiane, al terziario, al commerciale, agli impianti sportivi e alle piscine, alle strutture ricettive (Ospedali, RSA e Hotel), e persino a complessi residenziali.
Non tutte le utenze consumano energia allo stesso modo nel corso dell'anno, e questa differenza è decisiva per capire quale taglia di impianto convenga installare. Il grafico seguente mostra il profilo di carico — cioè la percentuale del fabbisogno massimo richiesta ora per ora, lungo tutte le 8.760 ore di un anno — per sei tipologie di utenza tipiche.
Si notano due comportamenti molto diversi:
Questa stessa logica — far coincidere la taglia del cogeneratore con il fabbisogno reale e continuativo dell'utenza, non con il suo picco occasionale — è il principio alla base di ogni corretto dimensionamento di un impianto di micro o piccola cogenerazione.
Esempio profili di fabbisogno energetico per tipologia di utenza.
In funzione della potenza elettrica dell'impianto, la normativa distingue la cogenerazione in:
In questo contesto parliamo, quindi, di impianti con potenza fino a 1 MW.
Questa distinzione di taglia ha un impatto diretto sull'accesso agli incentivi: mentre le unità di cogenerazione sopra 1 MW devono dimostrare un risparmio di energia primaria (PES) di almeno il 10% per ottenere il riconoscimento CAR, le unità di micro e piccola cogenerazione accedono alla CAR con qualsiasi valore positivo di PES.
Ai risparmi economici derivanti dal minore consumo di combustibile si sommano gli incentivi statali a disposizione, che per la micro e piccola cogenerazione seguono due strade alternative, non cumulabili tra loro:
I due incentivi, come anche l'Ecobonus, non sono cumulabili sulla stessa spesa: la scelta va quindi valutata caso per caso, in base alla tipologia di combustibile utilizzato e al profilo fiscale dell'azienda.
Anche nel caso della microcogenerazione e piccola cogenerazione, per trarre un vantaggio economico installando un impianto è necessario che l'utenza sia caratterizzata da un fabbisogno contemporaneo e possibilmente costante di elettricità e calore. Infatti se il calore prodotto non è utilizzato viene di fatto sprecato, annullando così il vantaggio della tecnologia in termini di rendimento ed efficienza. Va considerato che mediamente un cogeneratore di piccola taglia produce 1/3 di energia elettrica e 2/3 di calore.
Esempio grafico della produzione di energia tramite trigenerazione
L'energia termica prodotta da un cogeneratore di piccola taglia può essere impiegata per produrre acqua calda sanitaria o per esigenze di riscaldamento. Tenendo conto del corretto dimensionamento dell'impianto per evitare sprechi termici, nel caso di picchi di richiesta di calore può essere installata una caldaia di supporto. Il calore prodotto può anche essere accumulato per essere utilizzato successivamente, tramite serbatoi di acqua calda opportunamente isolati.
Durante i mesi caldi, inoltre, il calore non utilizzato per il riscaldamento può essere sfruttato in un impianto di trigenerazione, che abbina al cogeneratore dei frigoriferi ad assorbimento, producendo energia frigorifera da destinare al raffrescamento degli ambienti.
Pur con complessità minori rispetto a un grande impianto, le variabili in campo sono dunque molte, e anche i piccoli cogeneratori necessitano di un'analisi preliminare che determini le dimensioni corrette per ottimizzare il ritorno economico. È necessario, quindi, affidarsi ad aziende specializzate e a professionisti competenti.
In base alla normativa vigente, si definiscono impianti di microcogenerazione i sistemi in grado di produrre contemporaneamente energia elettrica e termica caratterizzati da una potenza elettrica nominale inferiore a 50 kW. I sistemi con potenza compresa tra 50 kW e 1 MW rientrano invece nella classificazione di piccola cogenerazione, mantenendo i medesimi vincoli di efficienza e i medesimi vantaggi fiscali.
La microcogenerazione trova la sua applicazione ideale in strutture del terziario e del commercio con fabbisogni energetici stabili ma di taglia ridotta rispetto ai grandi stabilimenti industriali. Gli ambiti più indicati includono hotel di medie dimensioni, centri sportivi e benessere dotati di piscine, cliniche private, case di cura e condomini centralizzati, dove la richiesta di acqua calda sanitaria e riscaldamento è costante tutto l'anno.
I sistemi di microcogenerazione si basano principalmente su motori a combustione interna (alimentati a gas metano o GPL) ottimizzati per l'esercizio continuo e la bassa rumorosità. In alternativa, per taglie molto ridotte o per applicazioni avanzate che richiedono assenza di vibrazioni e manutenzione minima, si utilizzano motori a ciclo Stirling oppure celle a combustibile (fuel cell), che generano elettricità tramite un processo elettrochimico ad altissimo rendimento.
L'integrazione di un microcogeneratore riduce il consumo di energia primaria della struttura fino al 30% rispetto alla produzione separata di elettricità dalla rete e calore da una caldaia tradizionale. Questo incremento di efficienza si traduce in una contrazione dei costi operativi energetici, nell'accesso alla defiscalizzazione parziale delle accise sul gas e nella riduzione delle emissioni complessive di anidride carbonica.