Capitolo 1 - Introduzione
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elettrica. Alcune delle centrali elettriche italiane per ridurre l incognita dei continui rincari
delle varie forme di combustibile e poter scegliere di volta in volta la tipologia piø
conveniente, sono state costruite con tecniche policombustibile. Proprio questa
polivalenza nella materia prima impiegata, crea per una minor efficienza nella
produzione e maggior inquinamento rispetto a sistemi studiati appositamente per una sola
tipologia di combustibile. Altri problemi sono legati alla moltitudine e duplicazione di
generatori di calore, caldaie, caldaiette e altri sistemi di riscaldamento e condizionamento
elettrico, anche piø che duplicati per ogni singolo edificio, che vanno ad incrementare i
consumi e le emissioni inquinanti con la loro limitata efficienza, rispetto a pochi sistemi
centralizzati. E stato recentemente rilevato come questi irrazionali consumi vanno ad
impattare sul consumo energetico globale di una nazione industrializzata, per oltre il 30%
del totale, andando cos a incidere pesantemente sul problema energetico ed, essendo cos
capillarmente diffuso, di difficile individuazione.
Nel 1980 un referendum popolare, ha stabilito l impossibilit di sviluppare sul suolo
italiano forme di energia derivanti da centrali nucleari.
Il nostro paese si alimenta per circa l 80% da combustibile fossile, non presente per in
quantit consistente nella penisola da essere suffi ciente alla domanda. L Italia rimane
invece proprietaria di un limitato settore di risorse energetiche rinnovabili che si
posizionano ad un 18% per quelle idroelettriche, a 1,7% per quelle geotermiche, 0,1% per
quelle eoliche e ad uno 0,1% per quelle solari, rispetto alla produzione totale di energia.
L Italia Ł quindi costretta a dipendere dai paesi confinanti per la stragrande maggioranza
di fornitura energetica.
Di particolare interesse appare la trigenerazione, tecnologia per la produzione di energia
elettrica, termica e frigorifera, tramite un unit cogeneratrice ed una macchina frigorifera
ad assorbimento. Attualmente in Italia, l incidenza della fornitura di energia tramite l uso
della cogenerazione Ł intorno al 16%. La nostra nazione si pone in una posizione media,
tra i leaders (Danimarca e Olanda, con una percentuale rispettivamente del 50 e del 40%) e
i follower (Grecia, Irlanda e Francia, con percentuali inferiori a 5%).
La societ proprietaria dell edificio per la quale si Ł eseguito lo studio di fattibilit Ł Banca
Mediolanum s.p.a.. La societ oltre ad offrire serv izi bancari, vuole porsi come promotore
della tutela ambientale dando il suo contributo attraverso una forte responsabilit sociale,
Capitolo 1 - Introduzione
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adottando un impianto di trigenerazione che pu gar antire alla fine dell anno un
consistente risparmio energetico a fronte di minor consumo di combustibile e minor
quantit di sostanze immesse nell atmosfera. Oltre al tema della trigenerazione, la societ
Ł fiera di promuovere il suo impegno verso tutte le tematiche ambientali, dimostrando in
questi anni un impegno significativo, dettato dalla consapevolezza che rispettare la natura,
non sia nel solo interesse del singolo ma di tutti. L idea principale Ł che tutta
l organizzazione aziendale, ma non solo, anche tutti i soggetti che vengono in contatto con
essa, dal fornitore al cliente, debbano essere resi partecipi nella salvaguardia ambientale.
La B M ha inoltre puntato alla tutela della salute dei propri dipendenti e delle comunit
locali entro cui si Ł insidiata tramite il controllo delle emissioni di campi magnetici, la
selezione di arredi con basso impatto ambientale e l utilizzo di materiale eco-sostenibile
facilmente riciclabile o gi proveniente da un atti vit di riciclo. Oltre a quanto
precedentemente detto, la societ ha cercato di rid urre la duplicazione degli autoveicoli dei
propri dipendenti (pochi utilizzatori per singolo mezzo), introducendo un servizio di
navetta gratuito fino al piø vicino capolinea metropolitano. L impegno piø grande Ł stato
assunto da una task force con il compito di monitorare i consumi energetici della societ e
di progettare soluzioni energetiche efficienti (grande risparmio energetico a basso impatto
ambientale).
Capitolo 2 - La trigenerazione
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2. LA TRIGENERAZIONE
2.1 La trigenerazione
Un particolare campo di utilizzo dei sistemi di cogenerazione Ł quello della
trigenerazione.
La trigenerazione Ł definita come produzione contemporanea di energia elettrica, calore e
freddo, quindi di tre forme di energia distinta, tutte intese come effetti utili. In pratica
questo processo trigenerativo oltre a produrre energia elettrica, consente di utilizzare
l energia termica di scarto e recuperata dalla trasformazione, per produrre energia
frigorifera, ovvero acqua refrigerata per il condizionamento o per processi industriali.
Un impianto trigenerativo Ł normalmente composto dai seguenti componenti:
un motore primo;
un sistema di recupero termico dei gas di scarico e/o dal circuito di raffreddamento
del motore primo;
un sistema di generazione del freddo normalmente costituito da un impianto
frigorifero con macchina ad assorbimento, la quale attraverso il calore di scarto del
cogeneratore, produce freddo.
Il motore primo e il sistema di recupero del calore sono normalmente presenti in un
comune impianto di cogenerazione, mentre l adozione di un sistema frigorifero ad
assorbimento costituisce nel suo complesso un sistema di trigenerazione.
La trigenerazione Ł nata per soddisfare le utenze, sia civili sia industriali, che
necessitano di tre distinte richieste energetiche (energia elettrica, calore e freddo), che
possono essere richieste sia separatamente in relazione a cicli stagionali inverno/estate
( assorbimento di energia elettrica e calore in inverno e di energia elettrica e freddo in
estate), sia contemporaneamente.
Capitolo 2 - La trigenerazione
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RAFFRED-
DAMENTO
CALORE
55%
TRIGENERAZIONECOMBUSTIBILE
100%
PE
RD
IT
E
DI
CA
LO
RE
1
3%
ELETTRICITA 30%
PERD
ITE
D
I
TRASM
ISS
IONE
2%
Grazie all uso della trigenerazione Ł possibile evitare tutte quelle perdite che si creano nel
momento in cui l energia sia questa elettrica sia termica, Ł prodotta in un luogo lontano
rispetto a dove poi Ł realmente utilizzata. Infatti, il sistema trigenerativo pu fornire ad
un utenza il 100% dell energia richiesta dalla stes sa evitando l approvvigionamento dei
beni energetici basati sulla produzione centralizzata, e con relativo processo di
distribuzione (con ulteriori perdite generate al momento della trasformazione e trasporto).
Generazione di
energia elettrica
in grandi centrali
elettriche
policombustibile
Trasferimento
su grandi linee
Perdite
Stazioni
intermedie Utenze
Caldaie
distribuite
o mono
familiari
Impianti
frigoriferi
mono
utenza
Utenze
Linee di
distribuzione
Perdite
Grandi centrali
di cogenerazione
Reti di teleriscaldamento
Perdite
Micro-
cogenerazione Utenze
Utenze
Utenze
Utenze
Legenda:
Energia elettrica
Freddo
Calore
Figura 2.1: Produzione di energia elettrica, termica e frigorifera grazie alla tecnologia della trigenerazione.
Figura 2.2: Confronto tra la tradizionale modalit di distribuz ione dei prodotti energetici (elettricit ,
calore, freddo) e quella con l uso della trigenerazione.
Capitolo 2 - La trigenerazione
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Teoricamente la trigenerazione, rispetto a un sistema cogenerativo, sfrutta la presenza di
diversi andamenti stagionali e di conseguenza dei diversi singoli carichi energetici,
permettendo con la copertura del carico frigorifero di sfruttare a fondo il sistema anche
nella stagione estiva, ovvero dove i carichi termici vengono meno. Mediante la
distribuzione dei carichi termici richiesti dall utenza durante tutto l anno solare, e di
conseguenza il funzionamento dell impianto in via continuativa, interrompendolo
solamente nelle ore notturne e durante i periodi di riposo in cui la stessa utenza non
essendo operativa non necessita di energia, Ł possibile incrementare il numero di ore
equivalenti di funzionamento annuale e l indice IRE dell impianto ( IRE: rapporto tra il
risparmio di energia primaria conseguito attraverso l uso della cogenerazione rispetto alla
produzione separata delle stesse quantit di energi a elettrica e termica e l energia primaria
impiegata nella produzione separata).
1 11109832 7654 12
0
105
90
75
60
45
30
15
Domanda
termica
Domanda
elettrica
Domanda
frigorifera
Ca
r
i
c
o
(
%
di
p
ic
co
t
e
rm
ic
o
)
mesi
Ca
r
i
c
o
(
%
di
p
ic
co
t
e
rm
ic
o
)
Grafico 2.3: Andamento stagionale dei carichi elettrici, termici e frigoriferi di un utenza del settore terziario
(palazzo uffici), ( fonte: Macchi et al, 2006).
Capitolo 2 - La trigenerazione
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Il sistema trigenerativo permette un incremento di ore equivalenti di funzionamento
annuale rispetto a un sistema puramente cogenerativo accelerando cos il tempo di ritorno
dell investimento.
Grazie all impianto trigenerativo Ł possibile rendere quasi indipendente un utenza civile
e/o industriale da un punto di vista energetico, non rifornendosi piø dalla rete elettrica
nazionale e dalla propria fonte di riscaldamento sia questa di propriet (caldaia) o non
(teleriscaldamento), pur garantendo sempre un accesso a tali fonti (impianto in parallelo)
in caso di guasto o manutenzione del sistema trigenerativo.
2.2 Introduzione ai sistemi di cogenerazione
La normativa UNI definisce la cogenerazione come: processo di cogenerazione:
l insieme delle operazioni volte alla produzione combinata di energia meccanica/elettrica e
calore, entrambe considerate effetti utili, partendo da una qualsivoglia sorgente di energia.
Il processo deve realizzare un uso piø razionale dell energia primaria rispetto a processi
che producono separatamente le due forme di energia. La produzione di energia
meccanica/elettrica e calore deve avvenire in modo sostanzialmente interconnesso in
cascata .
L’energia primaria si trova normalmente presente nell ambiente sottoforma di
combustibile fossile (petrolio grezzo, gas naturale e carbone); viceversa, l’energia
secondaria non Ł erogata direttamente dall’ambiente, ma si ricava a partire da fonti
primarie di energia, e deve essere successivamente convertita in altre forme utilizzabili (ad
esempio la benzina a valle di una raffinazione chimica o l energia elettrica).
Capitolo 2 - La trigenerazione
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Servizi
Petrolio
Carbone
Gas
naturale
Biomassa
Eolica
Idrica
Onda
Solare
Geotermica
Raffineria
Centrale
termica
Combustibile
raffinato
Distribuzione
elettrica
Calore
Residenziale
Industriale
Trasporti
Nelle tecnologie impiegabili per la realizzazione di cicli termodinamici, la frazione di
calore che deve necessariamente essere riceduta dal ciclo Ł quasi sempre maggiore della
frazione convertita in elettricit o lavoro, cosicc hØ l’energia termica non utilizzata risulta
sovente superiore all’energia elettrica o meccanica utile.
Figura 2.4: Schema relativo alle tipologie di energia primaria e ai diversi utilizzi.
Figura 2.5: Schema relativo al rendimento delle macchine termiche.
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