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Cogenerazione

Un sistema termoelettrico che genera energia elettrica utilizzando come fonte primaria calore ad alta temperatura (come quello generato dalla combustione) produce necessariamente anche calore a temperatura più bassa, che in genere è ceduto all'ambiente. Quando questo calore, in tutto o in parte, è recuperato, perché impiegato da un'utenza termica, si realizza un sistema cogenerativo, che migliora l'efficienza termodinamica del processo.

Un sistema cogenerativo, attraverso la produzione combinata di energia elettrica e calore per una determinata utenza elettrica e termica, consente dunque di ottenere un risparmio di energia primaria del combustibile, rispetto alla produzione separata delle stesse quantità di energia elettrica e calore.

Questo vantaggio è però ottenuto a fronte di un aumento della complessità del sistema, che si traduce in un aumento dei costi d'investimento e della problematicità nel gestirlo. Per questo è necessario che il risparmio energetico conseguito dal sistema cogenerativo rispetto alla produzione separata sia significativo. Esistono direttive italiane ed europee che danno gli strumenti per misurare le prestazioni energetiche di un sistema cogenerativo, attraverso indici di risparmio energetico: indice IRE definito con delibera italiana 42/02 dell'AEEG; indice PES definito con la Direttiva 2004/8/CE della Comunità Europea.

I sistemi di cogenerazione hanno taglie variabili da pochi kW elettrici sino a qualche centinaia di MW e si presentano sotto forma di diverse tecnologie, alcune a livello di prototipi o impianti dimostrativi (es. celle a combustibile, motori Stirling), altre disponibili commercialmente (es. motori a combustione interna, turbine e micoturbine a gas, turbine a vapore e cicli combinati). Inoltre i sistemi cogenerativi possono essere alimentati a combustibili fossili (in Italia il combustibile maggiormente impiegato è il gas naturale) o a fonte energetica rinnovabile (es. biomassa, solare termodinamico, geo-termoelettrico).

Le attività condotte da RSE nell'ambito della cogenerazione hanno come obiettivo la definizione delle prospettive tecnologiche, economiche, ambientali e di diffusione della cogenerazione e trigenerazione  di piccola e media taglia, coadiuvate da una mirata attività sperimentale.

Inoltre RSE fornisce supporto alle amministrazioni e istituzioni pubbliche per definire gli strumenti normativi necessari alla diffusione di queste tecnologie, che rivestono una notevole importanza strategica nel nostro Paese.

Sono stati realizzati e sperimentati impianti di cogenerazione e trigenerazione nei laboratori RSE: una microturbina a gas da 100 kW elettrici, in grado di fornire energia termica alla rete di teleriscaldamento aziendale o a un frigorifero ad assorbimento, è connessa elettricamente alla rete in bassa tensione della "test facility di generazione distribuita" di RSE, assieme a un impianto di cogenerazione con microturbina a ciclo Rankine organico alimentata a biomassa da 10 kW elettrici.

L'attività sperimentale compiuta su questi sistemi ha permesso di sviluppare nuovi strumenti di controllo ad hoc per una gestione ottimizzata di questi impianti e di verificare l'affidabilità dei modelli matematici che rappresentano queste tecnologie, sviluppati nell'ambito della ricerca di Sistema.

Per altre attività sono stati utilizzati i risultati della sperimentazione sulla test facility:
- sono stati sviluppati e messi a punto modelli per analisi economiche ed ambientali di applicazioni cogenerative in ambito terziario e residenziale
- è stato messo a punto un software in grado di ottimizzare il processo energetico di un distretto industriale, a partire dalla definizione dei parametri territoriali ed energetici che definiscono l'utenza

RSE ha proposto l'applicazione di questi strumenti a supporto d'iniziative di sviluppo della cogenerazione sul territorio.