Oggi:

2020-07-10 20:07

Che Cos'è la Trigenerazione

di: 
Giuseppe Tommasetti

La trigenerazione è una espansione o applicazione del concetto di cogenerazione, inquadrata nel più generale concetto delle trasformazione dell’energia nelle sue varie forme, potenziale (chimica , eolica, etc), meccanica o elettrica e infine termica ( sia calore che freddo). Per evitare di confondersi con gli slogan commerciali occorre brevemente esaminare le vari possibilità che lo sviluppo dei componenti mette a disposizione.

Quando si vuole utilizzare l’energia potenziale chimica di un combustibile lo si brucia in un apparato (motore, turbina )  generando energia meccanica (sia da usare sul posto, es. automobile, sia da distribuire a tanti utilizzatori trasformandola in elettricità), l’apparato scarica poi energia termica a temperature più basse di quelle della combustione. Se questo calore può essere utilizzato da una utenza termica si ha un impiego del combustibile in cogenerazione, con evidente vantaggio di minor consumo rispetto a due combustioni separate. Questa situazione dipende non dalle caratteristiche della macchina, ma dalla possibilità di aver riunito nello stesso posto e nello stesso momento le due differenti utenze elettriche e termiche, quindi dipende dagli utilizzatori; occorre che quantitativamente le due necessità siano congrue e che varino nel tempo in modo fra loro congruente. Questa congruenza può realizzarsi in due schemi diversi:  

1- cogenerazione distribuita presso il sito della doppia utenza, con un apparato dimensionato per le sue specifiche necessità,

2- cogenerazione concentrata collegata ad una moltitudine di utenze collegate in rete, rete di cavi elettrici per l’energia meccanica e reti di tubazioni con acqua calda per il calore (teleriscaldamento).

La cogenerazione distribuita sconta l’impiego di apparati di piccola taglia, meno efficienti, di minore durata, maggiori bisogni di manutenzione e la maggiore difficoltà a tenere accoppiate le due necessità, di elettricità e di calore. La generazione concentrata sconta il costo delle reti per il calore, molto grave in Italia ove i bisogni di calore per il riscaldamento degli edifici sono limitati ad una decina di ore al giorno per un totale dell’ordine delle 1500 ore all’anno, quindi c’è un limitato utilizzo degli impianti; per questo motivo in Italia le reti di calore sono poco diffuse.

Dal punto di vista scientifico l’energia termica a temperature superiori a quella ambiente, il calore, e l’energia termica a temperature inferiori a quella ambiente, il freddo, non hanno alcuna differenza; dal punto di vista tecnico richiedono invece apparati diversi. Con estati sempre più calde abbiamo sia esigenze di caldo in inverno che esigenze di freddo in estate; se si riesce con lo stesso apparato di cogenerazione a produrre anche freddo, commercialmente si dice che abbiamo un impianto di trigenerazione (energia elettrica, energia termica da riscaldamento, energia termica da raffreddamento o frigorie).

Bisogna ricordare infatti che mentre oggi siamo abituati a vedere impianti frigoriferi a compressione, azionati da un motore elettrico, le prime macchine da freddo erano basate sull’assorbimento di un fluido in una soluzione ed erano azionati riscaldando con fiamma la soluzione per concentrarla. Questa tecnologia è impiegata ad esempio nei frigo dei caravan e nei frigobar delle stanze degli alberghi; i frigobar sono alimentati per via elettrica, l’elettricità però non aziona un compressore, che sarebbe rumoroso, ma riscalda la soluzione da concentrare.

Gli impianti frigoriferi ad assorbimento hanno alta affidabilità e vita molto lunga; essi sono, di per sé, meno efficienti di quelli a compressione, ma sono interessanti quando il calore richiesto è a basso costo perché recuperato da cogenerazione o generato da combustibili poveri quali le biomasse. Con la produzione estiva di freddo aumenta il fattore di carico e quindi la economicità dell’insieme dell’impianto di cogenerazione. Possiamo, anche per la trigenerazione, distinguere tra:

1- impianti distribuiti presso le utenze, come all’aeroporto di Malpensa, dove delle turbogas, alimentate a metano, generano elettricità tutto l’anno; il calore recuperato d’inverno riscalda gli edifici, mentre d’estate alimenta un assorbitore per condizionarli attraverso un rete di acqua refrigerata.

2- impianti concentrati che producono elettricità e calore per la rete di teleriscaldamento, ove alcuni utenti, tipicamente centri commerciali, installano assorbitori per generare freddo.  Ovviamente le tariffe per il calore consumato d’estate, per uso frigorifero, sono competitive rispetto all’uso dell’elettricità, coprendo solo i costi marginali e scaricando il costo degli impianti e delle reti sulle tariffe per gli usi invernali. Va ricordato che in genere le reti di teleriscaldamento debbono peraltro funzionare anche d’estate per il servizio di acqua sanitaria, sia pur con carichi ridottissimi.

Riassumendo l’energia dei combustibili viene trasformata in energia meccanica, questa poi in energia elettrica per essere distribuita agli utenti. Questi la ritrasformano in energia meccanica per riottenere calore con le pompe di calore o freddo coi compressori che, se collegati ad una rete di calore, possono usare un assorbitore. Naturalmente ad ogni passaggio un po’ se ne perde. E’ questa la complessità tecnica, economica ed ambientale del sistema energetico che deve integrare la logistica delle fonti di energie e la ricerca di profitto degli operatori dell’industria dell’energia, col desiderio dei consumatori di potere girare un interruttore e poter disporre degli usi finali senza preoccuparsi di altro che di doverli pagare.