Analisi energetica e studio di fattibilità di un impianto di microcogenerazione a gas metano con motore a combustione interna

Rispetto alla generazione separata di energia elettrica e termica, la cogenerazione riduce del 30-40% la quantità di combustibile utilizzato, e quindi le emissioni inquinanti. Il beneficio ambientale più diretto riguarda la riduzione dell'emissione di CO2 in atmosfera rispetto alla generazione separata, inoltre è notevole anche la riduzione dell'inquinamento termico causato dal raffreddamento delle grandi centrali termoelettriche.
Mediamente un impianto di cogenerazione alimentato a metano permette, per ogni kWh prodotto, un risparmio di CO2 pari a 450 grammi, se confrontato con la produzione separata di energia elettrica (centrale termoelettrica) ed energia termica (caldaia convenzionale). Non è irragionevole quindi pensare che anche l'Italia possa, in breve tempo, arrivare ad una capillarizzazione di tali sistemi analoga ai Paesi del Nord Europa, contribuendo, in modo significativo, al raggiungimento degli obiettivi del Protocollo di Kyoto sull'ambiente.
Tuttavia, proprio perché questo vantaggio è originato da una produzione combinata, è necessario che l'energia termica disponibile possa essere utilizzata nelle reti di teleriscaldamento, oppure nel ciclo produttivo dello stabilimento o dell'edificio in cui essa si colloca. Ciò comporta che gli impianti di cogenerazione siano localizzati in prossimità delle aree ove l'energia elettrica ed il calore prodotto sono utilizzati, ponendo però dei limiti alle dimensioni delle macchine utilizzate per la cogenerazione, in quanto l'energia termica non può essere trasportata a grandi distanze in modo economico.
Gli aspetti ambientali caratteristici di alcune tecnologie utilizzabili per la di microcogenerazione sono così riassunti:

1) Motori endotermici: Emissioni sonore: 70 -120 dBA (a 1 m)
Maggiori problematiche per motori diesel (emissioni atmosferiche, stoccaggio, rumore) rispetto a motori a gas naturale

2) Microturbine a gas: Emissioni sonore: 70 -80 dBA (a 1 m)
Minori emissioni di NOx rispetto a mi motori endotermici

3) Celle a combustibile: Emissioni sonore: <60 dBA (a 1 m), assenza di vibrazioni
Livello molto basso di gas di scarico

A titolo di esempio, si riportano anche i costi tipici installazione e manutenzione rappresentativi delle tecnologie di microcogenerazione più diffuse:

1) Motori endotermici
Costo di impianto (€/kW): 200-350 diesel - 250-750 gas
Costo di manutenzione (€/kWh): 0,005-0,01 diesel - 0,007-0,02 gas

2) Microturbine a gas
Costo di impianto (€/kW): 800-1100
Costo di manutenzione (€/kWh): 0,005-0,01

3) Celle a combustibile
Costo di impianto (€/kW): 3500-5000
Costo di manutenzione (€/kWh): 0,005-0,02

4) Turbine a vapore
Costo di impianto (€/kW): 500-1300
Costo di manutenzione (€/kWh): 0,006-0,008

Produrre insieme elettricità e calore con la microcogenerazione, direttamente presso l'utenza, in estrema sintesi comporta i seguenti grandi vantaggi:

- Risparmiare energia primaria, nell'ordine del 30-40%, diminuendo i costi energetici e quindi la bolletta energetica; il risparmio energetico, in un paese come l'Italia, grande importatore di energia, è la prima fonte strategica di approvvigionamento

- Salvaguardare l'ambiente, emettendo in atmosfera oltre un milione di tonnellate di anidride carbonica in meno

- Limite perdite di distribuzione del calore (utilizzato in loco) e dell'energia elettrica (riversata direttamente nelle linee a bassa tensione)

- Limitazione delle cadute di tensione sulle linee finali di utenza, con miglioramento della sicurezza e qualità elettrica

- Creazione di nuovi posti di lavoro di elevata professionalità.

Sono presenti tuttavia anche dei punti deboli:

- Consistenti investimenti a medio termine

- Necessità di sviluppo di nuove figure professionali (es. energy manager, manutentore)

- Adempimenti autorizzativi

- Modifiche impiantistiche/ciclo produttivo

- Attuazione di una politica energetica regionale

In generale esistono comunque interessanti opportunità, che rappresentano la base su cui poter costruire il futuro della cogenerazione diffusa:

- Miglioramento efficienza energetica dei processi

- Indipendenza energetica

- Sviluppo generazione distribuita/mini teleriscaldamento

- Ottimizzazione cicli produttivi

- Nascita di società dedicate per effettuare interventi di efficienza energetica (ESCO)

- Aumento competitività processi industriali

- Accesso ai programmi di incentivazione

- Riconversione e riqualificazioni di siti industriali.