La decarbonizzazione delle nostre economie e società non passa soltanto dall’introduzione delle nuove tecnologie green, che pure sono chiamate a svolgere un importante e crescente contributo. La transizione energetica, infatti, è un percorso che vede il bilanciamento di un mix di tecnologie, alcune dai ritorni più prospettici (come l'idrogeno) e altre più mature. In quest'ambito, l'efficienza energetica può contare, ad esempio, su un ventaglio di soluzioni – molte delle quali già note agli operatori da decenni – che possono contribuire al contenimento di consumi ed emissioni.

Come funziona la cogenerazione

Ma come funziona la cogenerazione? Occorre considerare che quando si genera elettricità a partire da una fonte primaria, si produce inevitabilmente anche del calore che normalmente finisce però disperso nell'ambiente. Con la cogenerazione, invece, questo calore viene catturato e usato per riscaldare edifici, produrre vapore industriale o per altre applicazioni che richiedono un fabbisogno di energia termica costante nel tempo. I seguenti punti riassumono come funziona la cogenerazione. 

• Un combustibile (es. gas naturale, biomassa, biogas) viene utilizzato per alimentare un motore, una turbina o una caldaia.
• Il motore/turbina aziona un generatore che produce elettricità.
• Il calore che normalmente verrebbe disperso (nei gas di scarico o nel circuito di raffreddamento) viene recuperato tramite scambiatori.
• Il calore disperso recuperato viene usato per il riscaldamento degli edifici, per la produzione di acqua calda sanitaria o direttamente nei processi industriali.

Chiaramente questo fa sì che nel complesso l'energia primaria disponibile venga utilizzata con più efficienza: secondo le stime del MASE, infatti, nel 2021 Italia l’efficienza elettrica dei sistemi di cogenerazione, considerando anche la produzione di calore, risultava pari al 60%, mentre quella degli impianti non cogenerativi era soltanto del 46%.

I vantaggi della cogenerazione

• Risparmio energetico e riduzione emissioni

Come abbiamo più volte sottolineato, l’impiego della cogenerazione in contesti caratterizzati da un fabbisogno di energia termica ed elettrica continuo e consistente, si traduce in un aumento dell’efficienza energetica e, dunque, in un risparmio sulle spese in bolletta. Al tempo stesso, questo risparmio si traduce automaticamente in una riduzione delle emissioni di CO₂ connesse alla generazione e consumo di energia. La quantificazione di questi risparmi è legata ovviamente alle caratteristiche degli impianti e dei singoli progetti ed è difficilmente quantificabile a priori.

• Meno dipendenza dalla rete

Un beneficio spesso sottovalutato della cogenerazione è quello di essere una tecnologia di autoproduzione energetica. In altre parole, grazie a questi impianti le imprese possono produrre – in tutto o in parte – l’energia termica ed elettrica necessaria per il proprio fabbisogno. Di fatto la cogenerazione aumenta il livello di indipendenza energetica, consentendo di emanciparsi dagli acquisti di energia dai fornitori e dalle frequenti fluttuazioni dei prezzi.

• Affidabilità e sicurezza di approvvigionamento

La cogenerazione avviene attraverso lo sfruttamento di fonti sempre disponibili e dunque in grado di generare energia costantemente, come ad esempio gas e biomasse. In altre parole i sistemi CHP non sono soggetti alla discontinuità di produzione tipica delle rinnovabili intermittenti, come eolico e fotovoltaico.

Le diverse applicazioni della cogenerazione

Dietro il termine cogenerazione ci sono diverse applicazioni, che in comune hanno la caratteristica di produrre in contemporanea elettricità e calore. In particolare, si usa distinguere tra microcogenerazione (termine che ricomprende tutte le applicazioni con potenza elettrica installata inferiore a 50 kW), piccola cogenerazione (sino a 1 MW di potenza) e cogenerazione propriamente detta (oltre 1 MW di potenza). Nei primi due casi si tratta di installazioni adatte a essere inserite nel settore residenziale e commerciale, mentre nel terzo caso parliamo di impianti messi a servizio del comparto industriale, ma anche di edifici energivori come gli ospedali.

Cogenerazione industriale

La cogenerazione industriale non è altro che l’applicazione della cogenerazione in ambito industriale, cioè all’interno di grandi stabilimenti produttivi che hanno elevati e costanti fabbisogni di energia elettrica e termica.

Fonti energetiche

Un’altra distinzione riguarda anche la materia prima che dà il via al processo cogenerativo: il presupposto di partenza è che la cogenerazione dà la possibilità di utilizzare diverse fonti per produrre simultaneamente il calore e l’elettricità. In particolare, risulta particolarmente interessante l’impiego della biomassa legnosa come materia prima, dal momento che si tratta di una risorsa spesso reperibile localmente e a impatto carbonico sostanzialmente nullo. Altre possibili materie prime impiegate nella cogenerazione sono il gas (soprattutto negli impianti di grande taglia) e, in misura minore, geotermia, biometano e idrogeno.

Cogenerazione e teleriscaldamento 

La cogenerazione è una tecnologia che viene utilizzata negli impianti di teleriscaldamento, soluzione che permette di distribuire il calore prodotto da uno più impianti centralizzati alle utenze (famiglie, imprese, ecc.), attraverso un sistema di tubazioni. Molto spesso gli impianti alla base del teleriscaldamento non si limitano alla sola generazione di energia termica, ma funzionano in assetto cogenerativo, recuperando il calore disperso dalla produzione di energia elettrica. Questa integrazione, naturalmente, migliora significativamente l'efficienza energetica complessiva, poiché riduce i costi della materia prima utilizzata (spesso gas), con relativa diminuzione dell'impatto ambientale e delle emissioni di carbonio.

I numeri della cogenerazione

Non a caso, in un contesto caratterizzato da un livello elevato delle bollette energetiche e dalla necessità di decarbonizzare, la cogenerazione presenta importanti prospettive di crescita: nel mercato europeo si stima un aumento annuo dell’8% dal 2021 al 2029, con un giro d’affari annuale che passerà dai circa 7 miliardi di euro del 2023 a oltre 11 miliardi nel 2029 (fonte, Fortune Business insights). La crescita sarà però concentrata soprattutto in Paesi come Svezia, Germania e Turchia.

La cogenerazione in Italia

E l’Italia? Occorre innanzitutto premettere che la cogenerazione è una tecnologia che il nostro Paese – che per ragioni strutturali ha dovuto prestare una maggiore attenzione all’efficienza energetica – conosce e utilizza già da tempo, tanto da essere tra i paesi europei con più impianti. In Italia più della metà degli impianti di cogenerazione (809 impianti su 1.506*) è riconosciuta come Cogenerazione ad alto rendimento (CAR). Questa ultima sigla è di particolare rilevanza nel contesto nazionale e fa riferimento a un’unità di cogenerazione il cui valore del risparmio di energia primaria (PES) conseguito è almeno del 10% oppure - nel caso di unità di microcogenerazione (inferiore a 50 kWe) o piccola cogenerazione (inferiore a 1 MWe) - se assume un qualunque valore positivo. In Italia gli impianti CAR possono beneficiare del sostegno degli incentivi previsti dal meccanismo dei Certificati Bianchi, che consentono di abbattere significativamente i tempi di ritorno dall’investimento.

La cogenerazione in Italia è già una tecnologia consolidata, soprattutto nel settore metallurgico, nelle raffinerie, nelle cartiere, nel settore chimico, mentre si va affermando in altri ambiti, come alimentare e tessile. Esistono poi possibilità di affermazione in ambito civile e residenziale (edifici, ospedali, scuole, ecc.).

Proprio per quanto riguarda la CAR, i numeri* evidenziano come il settore residenziale abbia il maggior numero di impianti (293) ma solo l’1% della capacità. Al contrario l’industria possiede un numero inferiore di impianti (243) ma ben il 30% della capacità; in maniera simile Esco e utility possono contare su 273 impianti e sul 34% della capacità installata. Da notare che nel nostro Paese gli impianti si localizzano soprattutto al Nord e la maggioranza della potenza è installata nelle stesse regioni, per le note ragioni legate alle peculiari caratteristiche del nostro tessuto socioeconomico. E per il futuro?

Il futuro della cogenerazione in Italia ed Europa

Conclusioni: perché puntare sulla cogenerazione

Sia per le imprese che per la Pubblica amministrazione i vantaggi della cogenerazione sono soprattutto legati all’aumento dell’efficienza energetica e alla riduzione delle emissioni. Per la PA, l’impiego della micro e piccola cogenerazione negli edifici pubblici (scuole, ospedali, ecc.), può consentire di abbattere le spese per le bollette energetiche, liberando così risorse a tutto vantaggio dei servizi erogati ai cittadini. Su più ampia scala la cogenerazione può essere impiegata per alimentare le reti di teleriscaldamento, massimizzando così tutti i benefici citati in precedenza. Motivazioni similari spingono anche le imprese a puntare sulla cogenerazione, che può rivelarsi anche uno strumento utile per ottemperare agli obblighi normativi in materia di emissioni e contribuire così agli obiettivi di sostenibilità (con ritorni positivi anche dal punto di vista dell’immagine).

Imprese e PA che decidono di puntare sulla cogenerazione devono affidarsi a un partner esperto, solido e di lungo periodo quale Edison NEXT.

Partendo dal presupposto che la transizione energetica è un percorso che va costruito su misura per ogni singola realtà, tenendo conto delle sue caratteristiche e degli obiettivi che si pone, Edison NEXT mette a disposizione le sue persone e le sue competenze, ascoltando i bisogni dei suoi clienti in modo da costruire una roadmap di decarbonizzazione condivisa, concreta ed efficace. Una volta definito il percorso, si passa alla progettazione e realizzazione degli interventi, i cui investimenti possono essere sostenuti direttamente da Edison NEXT, che è in grado anche di occuparsi delle fasi successive di gestione degli impianti e monitoraggio dei risultati, assicurando assistenza e supporto nel tempo.

Percorsi di questo tipo risultano sostenibili, non solo dal punto di vista ambientale, ma anche da quello economico: permettono di ottimizzare i consumi e incrementare l’utilizzo di energia green, riducendo così i costi energetici e nello stesso tempo diminuendo l’impatto ambientale.

*Fonte: La mappatura della cogenerazione in Italia, Italcogen 2021

FAQ

• Cos’è la cogenerazione in parole semplici?
  La cogenerazione è una soluzione tecnologica che produce energia elettrica e calore allo stesso tempo, partendo da un’unica fonte di combustibile (come gas naturale, biomassa legnosa, o altri), assicurando così una notevole efficienza energetica.
   
• Come funziona un impianto di cogenerazione?
  In un contesto industriale, un impianto di cogenerazione innanzitutto è in grado di produrre elettricità utile per gli utilizzi interni. Inoltre, il calore “di scarto” della generazione elettrica viene usato per riscaldare l’acqua o per altri processi produttivi che hanno necessità di energia termica.
   
• Quali sono i vantaggi della cogenerazione per le imprese e i cittadini?
  I vantaggi della cogenerazione per le imprese sono numerosi, a partire dall’aumento dell’efficienza energetica e dalla riduzione delle spese legate all’energia. C’è poi un vantaggio ambientale non trascurabile, connesso alla riduzione delle emissioni che sempre più spesso rappresenta un obbligo normativo. Proprio la riduzione delle emissioni rappresenta il principale vantaggio per i cittadini legato all’espansione della cogenerazione.
   
• Quali sono le differenze tra micro, piccola e grande cogenerazione?
  La differenza risiede essenzialmente nella taglia, ossia nella potenza elettrica dell’impianto di cogenerazione e nella relativa capacità di produzione dell’energia elettrica. La micro cogenerazione è sino ai 50 kW di potenza ed è usata soprattutto in piccoli contesti commerciali o per utenze domestiche (condomini). La piccola cogenerazione va da 50 kW sino a 1 MW ed è usata in piccole industrie o in grandi strutture come gli ospedali. La grande cogenerazione, oltre il MW di potenza è appannaggio delle grandi industrie oppure è a servizio dei sistemi di teleriscaldamento.
   
• Qual è la situazione della cogenerazione in Italia oggi?
  La cogenerazione è una tecnologia matura dal momento che è impiegata da decenni in diversi settori industriali, dove oltre a produrre elettricità e calore, può essere direttamente integrata nel processo industriale (ad esempio nei settori chimico e petrolchimico, cartario, ceramico, alimentare, ecc.).
   
• Quali incentivi sono previsti per la cogenerazione ad alto rendimento (CAR)?
  Per la cogenerazione riconosciuta come ad alto rendimento il GSE provvede, per 12 anni, al rilascio di un particolare tipo di incentivo legato all’efficienza energetica, quello cioè dei Certificati Bianchi. Tutti questi impianti possono anche beneficiare di una parziale defiscalizzazione dell’accisa sul combustibile utilizzato.
   
• Che ruolo avrà la cogenerazione nella transizione energetica al 2030?
  La cogenerazione può avere un ruolo importante nella decarbonizzazione del Vecchio Continente al 2030. Attualmente, secondo l’associazione di categoria COGEN Europe oggi la cogenerazione produce circa l’11-12% dell’elettricità e circa il 15-16% del calore. Per il 2030 potrebbe arrivare a generare circa il 20% dell’elettricità e il 25% del calore in Europa, con notevoli vantaggi dal punto di vista della riduzione delle emissioni.