IMPIANTI SOLARI
ACCREDITATO CONERGY
COGENERAZIONE

IMPIANTI SOLARI  Ing. Patrizi & Patrizi

-Che cosa sono gli Impianti di Cogenerazione- Le centrali termiche per la produzione di energia elettrica hanno, in generale, una bassa efficienza energetica: soltanto il 40-50% (55% negli impianti più moderni) dell'energia termica contenuta nei combustibili fossili viene trasformata in energia elettrica, mentre la rimanente quantità è scaricata nell'ambiente senza alcun utilizzo. Tale calore residuo può trovare impiego nell'industria, ad esempio sotto forma di vapore, oppure può essere destinato ad usi civili, come il riscaldamento degli edifici. In tal caso, si parla di produzione combinata di energia elettrica e calore (o, semplicemente, produzione combinata): gli impianti di produzione combinata, dunque, convertono energia primaria, di una qualsiasi fonte, in energia elettrica ed in energia termica (calore), prendendo  solitamente il nome di cogenerazione. E' bene tuttavia sottolineare che, in termini rigorosi, le due dizioni "produzione combinata" e "cogenerazione" non sono equivalenti. Infatti, la normativa vigente in Italia stabilisce che un impianto di produzione combinata può essere considerato impianto di cogenerazione soltanto se soddisfa determinati requisiti qualitativi. La produzione combinata può incrementare l'efficienza di utilizzo del combustibile fossile fino ad oltre l'80%, con costi minori e minori emissioni di inquinanti e di gas ad effetto serra, rispetto alla produzione separata di elettricità e di calore.

-Tipologie di Impianti di Cogenerazione- Nella sua forma più semplice un impianto di produzione combinata comprende almeno un motore primo (turbina a vapore, turbina a gas, oppure motore a combustione interna), ed un generatore elettrico. Nel caso, ad esempio, di una turbina a vapore, un combustibile primario, bruciando in una caldaia, cede energia termica all’acqua, trasformandola in vapore. Una parte di tale energia è trasferita dal vapore al motore primo che, trascinando l’alternatore, la trasforma in energia elettrica. Un’altra parte è invece utilizzata direttamente come energia termica, e può essere destinata, come già visto, a vari impieghi civili o industriali. Infine, la parte rimanente, nella forma di un calore residuo non più utilizzabile, è dispersa nell’ambiente. Il prelievo di energia termica utile dal fluido di processo può avvenire in vari modi. Nel caso di impianti con turbine: - a gas o con motori a combustione interna, si impiega solitamente uno scambiatore che recupera il calore dai fumi esausti prima di scaricarli nell’atmosfera; - a vapore, le soluzioni più diffuse per il prelievo di calore sono le seguenti: a) turbine a contropressione: subito dopo l’espansione in turbina, il vapore è inviato all’utilizzatore termico, al quale cede parte dell’energia (entalpia) che ancora possiede. Il funzionamento può essere in ciclo chiuso, con ritorno alla caldaia del vapore condensato dall’utilizzatore, o in ciclo aperto. b) turbine a condensazione con spillamento: il calore è prelevato estraendo una certa portata di vapore (spillamento) in un punto opportuno del ciclo termodinamico, per inviarla all’utenza termica. La portata rimanente, dopo l’espansione in turbina, è condensata e il calore di condensazione è di norma dissipato. Sono diffuse anche soluzioni miste, in cui si ha prelievo di calore sia durante il ciclo (mediante uno spillamento di vapore), sia a valle dell’espansione in turbina.

-I Sistemi di Cogenerazione- Nelle tecnologie impiegabili per la realizzazione di cicli termodinamici, la frazione di calore che deve  essere riceduta dal ciclo è quasi sempre maggiore della frazione convertita in elettricità o lavoro, cosicché l'energia termica non utilizzata risulta sovente superiore all'energia elettrica o meccanica utile. Essendo l'energia termica una forma di energia ampiamente richiesta, ne deriva la possibilità di impiegare lo “scarto” di un ciclo di potenza come calore utile per il riscaldamento o per svariati processi industriali. In tal caso, il sistema che produce tanto elettricità (o potenza meccanica) quanto calore utili, prende il nome di sistema di cogenerazione. La cogenerazione consiste pertanto nell'impiego utile di un qualcosa -il calore scaricato da un ciclo di potenza- che risulterebbe altrimenti inutilizzato. La riduzione degli "scarti" consente la sostanziale diminuzione -a parità di servizio reso all'utenza- dei consumi di energia primaria. I motori primi per i quali esiste oggi una consolidata esperienza operativa in impianti di cogenerazione sono quattro: motori alternativi a ciclo Otto o Diesel; turbine a gas; turbine a vapore; impianti a ciclo combinato turbina a gas/turbina a vapore. Turbine a vapore e cicli combinati, sono tipologie impiantistiche di potenza elevata utilizzate in genere per applicazioni industriali, mentre le prime due soluzioni consentono sviluppi su taglie inferiori, quali quelle richieste nel settore del terziario.









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