• Articolo Roma, 26 ottobre 2011
  • Produzione combinata di elettricità e calore

    La convenienza della cogenerazione

  • Un modello semplificato per la comprensione dei fattori che determinano la redditività dell’investimento

Un impianto di cogenerazione distribuita, installato a servizio di un’unica utenza, garantisce la produzione di energia termica ed elettrica a partire da una fonte primaria, quale un comune combustibile, come il gas naturale o le biomasse. Per il calcolo previsionale dei benefici connessi al funzionamento dell’impianto, è necessario stabilire quali saranno gli usi specifici delle diverse forme di energia prodotta. Per l’energia termica, che viene accumulata in fluidi ad alta temperatura, è imprescindibile trovare un impiego utile all’interno dell’utenza. Infatti, una sua dispersione implicherebbe, per l’impianto di cogenerazione, il declassamento a generazione separata di energia elettrica. Il collegamento alla rete elettrica, al contrario, consente la cessione di eventuali eccedenze e, dunque, un impiego di energia esterno all’utenza.

In una successiva fase si raccolgono i dati caratteristici dell’utenza. Con l’analisi dei consumi si definiscono le curve di carico e si costruisce un modello previsionale del fabbisogno energetico futuro. Tradizionalmente, l’utenza si serve di generatori di calore installati al suo interno per soddisfare i bisogni termici e dell’energia da rete per quelli elettrici. La cogenerazione, quindi, permette di evitare sia l’acquisto del combustibile di alimentazione per i generatori di calore, sia l’acquisto di energia elettrica. Una volta conosciute le condizioni economiche attuali di fornitura dell’energia, allora, è possibile passare alla valutazione dei risparmi economici che l’installazione di un impianto di cogenerazione apporterebbe rispetto al mantenimento dello stato di fatto.

Per la stima dei ricavi totali sono da considerare anche le altre componenti positive, costituite dalla valorizzazione delle eventuali immissioni in rete di energia elettrica e dall’incentivazione con i certificati bianchi. Sottraendo ad essi le voci negative, sintetizzabili in costi  per il combustibile di alimentazione dell’impianto di cogenerazione e costi di gestione e manutenzione della macchina, si ottiene il beneficio complessivo.

Al fine di comprendere  i meccanismi che stanno dietro al calcolo della redditività di un investimento nella cogenerazione, può essere interessante una rappresentazione del beneficio come prodotto di due fattori, su base annuale. Il primo, detto fattore di utilizzo, è costituito dal previsto numero di ore di funzionamento dell’impianto nell’arco dell’anno solare. Il secondo, detto fattore orario, è pari al reddito che si assume possa generare l’impianto per ogni ora di esercizio. Alcune ipotesi semplificatrici sono sottese (funzionamento sempre alla potenza nominale e rendimento costante della macchina, autoconsumo totale dell’energia prodotta, uso unico dell’energia termica prodotta), ma il ragionamento può essere esplicativo di come tutte le grandezze in gioco abbiano una dimensione oraria costante nell’anno. In formula:

 

BA = OEq x BO

dove:

BA (Beneficio Annuale) [€] è il valore monetario dei benefici economici associati all’esercizio dell’impianto in un anno solare;

OEq (N. Ore Equivalenti di utilizzo annuo) [h] è il rapporto tra l’energia elettrica prodotta in un anno solare e la potenza elettrica nominale del motore. Rappresenta il numero di ore di funzionamento dell’impianto alla sua potenza nominale;

BO (Beneficio Orario) [€/h] è il valore monetario del beneficio associato all’esercizio dell’impianto per un’ora equivalente, ovvero un’ora di funzionamento alla potenza nominale del motore.

 

Mentre OEq è il fattore su cui agisce il progettista, dimensionando l’impianto con l’obiettivo di massimizzarne il valore, dati i vincoli risultanti dalla configurazione del fabbisogno energetico dell’utenza, il fattore BO è dato dalle condizioni di mercato e coinvolge, per ciò che riguarda la gestione dei contratti di fornitura dell’energia, l’energy manager.

Il valore del beneficio annuale e, più in generale, la redditività dell’investimento in un impianto di cogenerazione, dunque, devono misurarsi sempre con i profili energetici, su un fronte, e con le variabili economiche, su un altro fronte.

Sul piano energetico, date le note difficoltà di stoccaggio dell’energia, la contemporaneità dei carichi termico ed elettrico è da considerare requisito indispensabile per installazioni di tipo cogenerativo. I fattori di utilizzo più interessanti si possono ricavare da utenze in cui sussistono richieste energetiche costanti a livello giornaliero e stagionale. La presenza di carichi di base, poi, è il presupposto per un funzionamento in continuo della macchina. In ogni caso, esistono diverse soluzioni per estendere l’utilità di un impianto di cogenerazione, come, ad esempio, la trasformazione del calore in freddo, prerogativa della trigenerazione, o l’unione di due o più utenze dai carichi termici complementari attraverso una rete di teleriscaldamento/teleraffrescamento.

Sul piano economico, da cui dipende l’entità del fattore orario, sono da considerare privilegiate le utenze caratterizzate da un elevato costo unitario dell’energia elettrica e del combustibile di alimentazione dell’impianto termico tradizionale. Ovviamente, incide in maniera favorevole anche un ridotto prezzo del combustibile usato per la cogenerazione.

L’imposta erariale di consumo, a sua volta, gioca un ruolo significativo. L’accisa agevolata prevista sui consumi di combustibile ai fini di produzione di energia elettrica, infatti, garantisce un sicuro vantaggio per la cogenerazione, più marcato nelle installazioni cha vanno a servire utenze gravate da accisa piena (utenze civili).