Trigenerazione: come funziona

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La trigenerazione è un particolare campo dei sistemi di cogenerazione. Di speciale ha il fatto che non solo produce energia elettrica, ma anche frigorifera, fornendo acqua refrigerata fino a -60 °C, come acqua glicolata o ammoniaca liquida, utile per il condizionamento o per i processi industriali. Ciò, nella trigenerazione, avviene utilizzando l’energia termica recuperata dalla trasformazione termodinamica. Quindi energia elettrica “E” frigorifera.



Trigenerazione: come funziona

Il processo per ottenere energia frigorifera che avviene nella trigenerazione e la rende così particolare rispetto alla cogenerazione, avviene attraverso il ciclo frigorifero ad assorbimento, basato sulle trasformazioni di stato del fluido refrigerante in combinazione con una sostanza assorbente. Ad esempio si ha fino a 4 °C la coppia acqua/bromuro di litio per temperature, poi ammoniaca/acqua fino a -60 °C.

Il rapporto fra energia frigorifera prodotta e l’energia termica in ingresso è detto efficienza del ciclo (COP – coefficient of performance): varia da 0.7 a 1.3 e dipende da stadi di riconcentrazione della soluzione, temperatura di alimentazione, temperatura del fluido refrigerato e di condensazione. Oggi in ingresso si può avere acqua calda da 60 °C in su oppure vapore e gas di combustione. Nella trigenerazione l’energia meccanica richiesta è solo quella delle pompe, del vuoto, della soluzione e del refrigerante, dato che per il resto ci pensa l’energia termica.

Trigenerazione e cogenerazione

Quando si parla di cogenerazione si intende la produzione combinata di energia elettrica ed energia termica mediante la medesima combustione, recuperando il calore altrimenti perso a valle del processo. La trigenerazione unisce a queste due funzioni anche quella di condizionamento dell’aria e di raffrescamento.

Rispetto alla “normale” produzione di energia elettrica, ancora un passo indietro rispetto alla cogenerazione, la nostra trigenerazione riesce ad avere un rendimento globale maggiore perché sfrutta di più “le entrate” di energia. In particolare riesce a sprecare meno potere calorifico del combustibile, ne utilizza una percentuale maggiore e questo la rende apprezzabile e ancora più green. Antispreco.

Generalmente nelle centrali termoelettriche convertono circa un 1/3 dell’energia del combustibile in elettricità, gli altri 2/3 vanno persi, in calore. La trigenerazione è in grado di sfruttare oltre i 4/5 della stessa energia in entrata proprio recuperando il calore e rendendolo fonte per un ciclo frigorifero ad assorbimento, proprio come illustrato prima. Nella semplice cogenerazione il calore viene invece sfruttato direttamente, senza ciclo, senza produzione di energia frigorifera. Una bella differenza, di processi e di risultati.

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Trigenerazione domestica

Se in casa abbiamo un condizionatore tradizionale, è ovvio che a livello di efficienza, confrontando il suo COP con quello di un dispositivo di trigenerazione non c’è paragone. Il secondo perde, non regge al paragone. Ma non è neanche un paragone da fare, si parte da due presupposto differenti. Il condizionatore classico si nutre di energia elettrica pregiata, e da noi ben pagata, mentre la trigenerazione ci fornisce energia frigorifera solo e solamente utilizzando il calore di scarto di una altro processo, quello con cui è stata generata energia elettrica.

Nel contesto domestico resta ad oggi realizzabile soprattutto in edifici di medie-grandi dimensioni, trova invece maggiore opportunità di essere utile e conveniente in uffici, ospedali, università oppure nel settore industriale, in particolare nell’agro-alimentare, nei processi di surgelazione degli alimenti.

Trigenerazione: sistemi da scegliere

Premesso che non dobbiamo confrontare un sistema di trigenerazone con un condizionatore fatto ad hoc, possiamo comunque considerare l’idea di usarne comunque uno come fonte primaria di calore. Può funzionare, oggi, perché la tecnologia è buona ed economicamente i sistemi di trigenerazione sembrano essere convenienti. Tra le varie tipologie ci sono quelli con combustibili fossili, quelli a gas e i sistemi con biogas. Naturalmente, da citare a parte, quelli “ibridi” di cogenerazione e trigenerazione.

Trigenerazione: vantaggi

Quando si opta per la trigenerazione, magari conquistati da questo minore spreco di energia in entrata di cui abbiamo parlato – un po’ come quando si fanno le polpette con l’arrosto avanzato della domenica –, è perché si sono annusati i vantaggi di questa strada. I principali sono la riduzione dei costi dell’energia primaria e anche di quelli di gestione, l’ottenimento finale di una maggior quantità di elettrica disponibile.

Trigenerazione a gas

Il processo in questo caso parte da un combustibile gassoso e fornisce energia elettrica, fluidi caldi per il riscaldamento e fluidi freddi per il raffrescamento. L’impianto è formato da un cogeneratore a cui, per avere il plus valore della trigenerazione, va accoppiato il sistema ad assorbimento.

Il gas arriva nel motore, compreso nel cogeneratore, e lì viene convertito in energia meccanica poi trasformata in elettrica dal generatore mentre il sistema di recupero termico converte l’energia termica non utilizzabile direttamente. Vediamo ancora come gli impianti di trigenerazione a gas hanno rendimenti elevati perché utilizzano anche il calore che andrebbe disperso.

Trigenerazione a biomasse

Un impianto di trigenerazione può essere anche alimentato con le biomasse, già conosciute in altri ambiti come quello delle caldaie, ad esempio: “Caldaie a biomassa”. Una soluzione realizzata consiste in una centrale di trigenerazione costituita da due sezioni di cui una alimentata con biomasse, con conseguente guadagno ambientale.

Una sezione cogenerativa resta alimentata a gas metano ma la sezione termica a cippato di legna. Così si ottiene la trigenerazione, la produzione contemporanea, di energia elettrica, termica e frigorifera con una significativa riduzione delle emissioni di CO2, oltre che di ceneri.

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Trigenerazione solare

Per la trigenerazione solare si parla di un sistema di produzione sempre di energia elettrica, acqua calda sanitaria e aria fredda ma attingendo energia “iniziale” dal sole spesso captandola con un pannello fotovoltaico anche se, con l’avanzare delle pratiche e delle tecnologie, esistono sistemi molto più ingegnosi ed efficienti.

Un esempio per tutti, già dal 2010 esiste Trinum, presentato da Pierluigi Zappacosta Chairman di Innova e co-fondatore di Logitech, un, anzi, il primo, sistema termodinamico al mondo a concentrazione solare con motore Stirling free piston di piccola taglia. Se la definizione, così sintetica, non ci dice nulla, o poco, basta pensare che questo sistema di trigenerazione riducendo notevolmente l’ingombro rispetto ai sistemi tradizionali ed è totalmente riciclabile al 100%. Una caratteristica che non può non piacere.

Conforme alla Direttiva Europea 2009/28/CE, Trinum inoltre non emette CO2, non ha bisogno di inverter, a parità di radiazione solare diretta, produce oltre il 40% di energia elettrica in più rispetto a un comune pannello fotovoltaico. Occupa relativamente poco spazio , in caso di pioggia, grandine o vento forte, si chiude su se stesso.

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Pubblicato da Marta Abbà il 20 Febbraio 2016