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Cogeneratore a biomassa

Cogeneratore a biomassa: cos’è e come funziona

Tempo di lettura stimato: 4 minuti

Un cogeneratore a biomassa è in grado di produrre energia elettrica ed energia termica a partire dalla biomassa. Scopri cos’è, come funziona ed i suoi vantaggi

Con il termine cogenerazione ci si riferisce alla produzione combinata di energia elettrica ed energia termica, garantendo una resa energetica migliore rispetto alle due produzioni separate.

Tradizionalmente infatti:

  • l’energia elettrica viene prodotta nelle centrali termoelettriche, che disperdono nell’ambiente energia termica a bassa temperatura;
  • l’energia termica viene prodotta con impianti di riscaldamento come le caldaie che convertono l’energia del combustibile in energia termica.

In un impianto di cogenerazione tale produzione si sviluppa in maniera combinata a partire da un’unica fonte di energia primaria, che può essere un combustibile come gas naturale, GPL, gasolio, o biomasse.

In questo articolo cercheremo di capire tutte le caratteristiche di un cogeneratore a biomasse, i vantaggi che apporta e soprattutto come valutare se può rappresentare la scelta più idonea per il tuo immobile con il giusto software di certificazione energetica.

Cos’è e come funziona un cogeneratore a biomassa?

Un cogeneratore a biomassa è una macchina che produce energia elettrica e termica alimentato da materia organica, ovvero la cosiddetta biomassa.

Così come definito dall’articolo 2, comma 1, lettera a del D.Lgs 387/03 la biomassa viene definita come “la parte biodegradabile dei prodotti residui provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze animali e vegetali) e dalla silvicoltura e da industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani”.

A partire dall’energia prodotta da motori alimentati con scarti agricoli, forestali, cippato di legno secondo differenti processi, un impianto a cogenerazione rispetto a quelli tradizionali, riesce a riutilizzare il calore dissipato, recuperandolo e producendo così energia termica.

Il processo della cogenerazione trae origine da un combustibile, in questo caso la biomassa, che alimenta una turbina, che produce energia meccanica.

L’energia meccanica prodotta genera:

  • energia elettrica, grazie alla conversione dell’energia meccanica da parte di un generatore;
  • calore residuo, che viene recuperato grazie ad uno scambiatore di calore. Il calore recuperato può essere utilizzato per il riscaldamento o la produzione di ACS.

Sullo stesso principio si basano i microcogeneratori a biomassa, molto diffusi negli ultimi anni nelle abitazioni e negli ambienti pubblici come uffici, hotel, ristoranti, centri sportivi, perché, garantendo anche una fornitura di energia elettrica indipendente, si configura come un’alternativa efficace al normale impianto di riscaldamento.

Si ottiene così una produzione di energia termica direttamente sul posto, garantendo risparmio energetico ed economico.

Schema di un cogeneratore a biomassa

Schema di un cogeneratore a biomassa

Come si utilizza la biomassa per un impianto a cogenerazione?

In un impianto di cogenerazione la biomassa può essere utilizzata sotto forma grezza, se nel bruciatore viene inserita direttamente la biomassa essiccata o pressata e sminuzzata oppure può essere lavorata per produrre biogas o olio vegetale.

La biomassa solida allo stato grezzo è, genericamente, preferita solo ove vi è reperibilità diretta in situ. Allo stato grezzo la biomassa è caratterizzata da un basso contenuto energetico per quantità di volume, questo perché presenta una composizione complessa e contiene umidità, e quindi avrebbe costi e problematiche legate al trasporto di gran lunga superiori ad altre soluzioni.

Per questo, in genere, in un cogeneratore si preferisce utilizzare la biomassa solo a seguito di un processo chimico-fisico che ne converta il vettore energetico: con un processo di digestione o fermentazione si può ottenere biogas, una miscela composta principalmente da metano e CO2. Il biogas può, a sua volta, essere purificato per ottenere  il biometano, composto dal circa il 95% di metano, acquisendo un rendimento maggiore del biogas e paragonabile al gas naturale.

Inoltre, da un processo di pressatura ed estrazione chimica di alcune biomasse oleose si può ottenere anche l’olio vegetale, anch’esso utilizzabile come combustibile.

Quali sono i principali tipi di cogeneratore a biomassa?

Abbiamo avuto modo di capire che un cogeneratore a biomassa può essere alimentato da biomassa solida, olio vegetale, biogas o biometano.

Analizziamo insieme ora quali sono i principali cogeneratori a biomassa e quali sono le loro caratteristiche. In genere possiamo avere:

  1. cogeneratore con turbina a gas: in questo impianto il biogas, o il biometano, viene utilizzato per alimentare una turbina a gas che funge da motore primario. Il movimento rotatorio viene trasmesso ad un generatore elettrico per la produzione di energia elettrica mentre i gas di scarico vengono dirottati verso uno scambiatore per la produzione di energia termica;
  2. cogeneratore con turbina a vapore: possono essere a contropressione, se il calore è recuperato dal vapore scaricato dalla turbina, o a spillamento, se il calore è ottenuto da vapore estratto in uno stadio intermedio della turbina;
  3. motori a combustione interna (ciclo Diesel o ciclo Otto): il calore viene principalmente dai gas di scarico e dal liquido di raffreddamento del corpo motore;
  4. impianti a ciclo combinato turbine a gas/turbine a vapore.

Le turbine a vapore e impianti a ciclo combinato turbina a gas/turbina a vapore sono utilizzate principalmente per applicazioni industriali ad alta potenza. Mentre i motori a combustione interna e le turbine a gas sono impiegati sia in impianti di grande potenza che nei sistemi di mini e micro-cogenerazione.

Vantaggi e svantaggi di un cogeneratore a biomassa

Un cogeneratore a biomassa permette di sfruttare le risorse presenti nel territorio che sono per l’appunto sempre disponibili e reperibili, anzi utilizzando materiali di scarto si ovvia all’eccessiva produzione di rifiuti.

Inoltre garantisce un minor consumo di energia primaria, riducendo le emissioni e abbattendo i costi di trasporto dell’energia, che sarà prodotta nel luogo stesso di utilizzo.

Contemporaneamente però c’è da dire che i trattamenti preliminari per ridurre l’umidità intrinseca alla biomassa o i processi chimico fisici per renderla biogas sono abbastanza costosi, richiedendo anche una certa mole energetica per realizzarli.

Quindi occorre sempre a monte valutare la reale fattibilità tecnica ed economica e l’ottenimento di un adeguato risparmio energetico a lungo termine. Per farlo non puoi far altro che simulare il funzionamento di un cogeneratore con un software di certificazione energetica, verificando se è conveniente investire su questa tipologia di impianto per garantire un migliore efficientamento energetico della struttura ed un risparmio in termini economici.

Cogeneratore biogas

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