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Cogenerazione forza-calore

Definizioni

Gli impianti di cogenerazione sono generalmente centrali termoelettriche in cui un motore a combustione è combinato con un alternatore che ne sfrutta il calore prodotto (sistema di raffreddamento, gas di scarico. Fino a una potenza di circa 5kWe si parla di minicentrali termoelettriche. Le microcentrali termoelettriche hanno una potenza inferiore a 1 kWe, ma attualmente non vengono ancora prodotte in serie. Per maggiori informazioni sulla formazione della miscela nei motori a gas: PDFBasis-Information 3/1995 (920 KB). Nelle centrali termoelettriche dotate di motore a gas è possibile sfruttare il calore di condensazione dei gas di scarico (vedi PDFBasis-Information 1/1993 (752 KB)) con un risparmio di energia fino al 15%, come nel caso delle caldaie.

Le turbine a gas sono ideali soprattutto per l'industria (a partire da circa 1 MW) o per le centrali di teleriscaldamento. Se il vapore proveniente dalla caldaia di recupero viene a sua volta utilizzato per produrre elettricità con una turbina, si parla di impianti a ciclo combinato (gas e vapore). Le microturbine a gas sono piccoli sistemi di cogenerazione che funzionano in base al principio dei turbocompressori per automobili o veicoli pesanti (circa 30 – 300 kWe, rendimento elettrico 25 – 30%, rendimento totale circa 80%).

I motori Stirling, in cui la fiamma di un bruciatore aziona uno o più pistoni (motore a combustione esterna e non interna) sono previsti per le minicentrali e le microcentrali di cogenerazione.

Di recente sono apparsi sul mercato piccoli sistemi di cogenerazione che funzionamento come sistemi a espansione, in cui il vapore prodotto ad esempio con un bruciatore a gas aziona un pistone libero e produce elettricità tramite un alternatore lineare. Il calore residuo è utilizzato per il riscaldamento.

Anche le pile a combustibile sono sistemi di cogenerazione. Esse producono elettricità e calore tramite un processo elettrochimico, che sfrutta la diversa mobilità degli elettrodi di due materiali, ovvero la cosiddetta differenza di potenziale tra idrogeno (spesso da gas naturale) e ossigeno che si crea su uno speciale elettrolita.