cogenerazione

La cogenerazione è la generazione simultanea da un'unica fonte di energia di due forme di energia, solitamente calore ed elettricità. I sistemi di generazione tradizionali producono solo calore o elettricità bruciando un combustibile. Il combustibile che brucia genera molto calore e i gas di scarico possono essere più caldi di 932 ° F (500 ° C). Tradizionalmente, questo "calore di scarto" verrebbe scaricato nell'ambiente per lo smaltimento. Gli impianti di cogenerazione catturano parte del calore di scarto e lo utilizzano per produrre vapore o più elettricità. Entrambi i sistemi rilasciano la stessa quantità di energia, ma la cogenerazione ottiene un maggiore utilizzo finale da tale energia.

La cogenerazione è ampiamente utilizzata in alcuni paesi europei, come la Danimarca e l'Italia, dove i costi del carburante sono particolarmente elevati. Negli Stati Uniti, dove i costi del carburante sono relativamente bassi, la cogenerazione ha prodotto circa l'8% della fornitura di elettricità entro il 2006. Alcuni ricercatori stimano che se tutti i grandi impianti industriali statunitensi usassero la tecnologia della cogenerazione, ci sarebbe una capacità di generazione di energia sufficiente per durare fino al 2020 senza costruire nuove centrali elettriche.

Perché cogenerare?

Ci sono diversi motivi per cui la cogenerazione è una tecnologia vantaggiosa. La cogenerazione è un ottimo metodo per migliorare l'efficienza energetica, che ha risultati ambientali ed economici positivi. Inoltre fa guadagnare tempo per trovare nuove fonti di energia ed è un processo affidabile e ben compreso.

La ragione ambientale più importante per la cogenerazione è che enormi quantità di risorse preziose e non rinnovabili vengono sprecate a causa di usi inefficienti. Ad esempio, negli Stati Uniti, solo il 16% dell'energia utilizzata per i processi industriali crea energia o prodotti utili. Circa il 41% dei rifiuti è inevitabile perché una parte dell'energia viene sempre persa ogni volta che l'energia viene trasformata. Tuttavia, il 43% dell'energia sprecata potrebbe essere potenzialmente utilizzata in un processo più efficiente dal punto di vista energetico. La cogenerazione è un ottimo modo per aumentare l'efficienza energetica, riducendo sia gli impatti ambientali che i costi di esercizio.

Un altro vantaggio della cogenerazione è che si tratta di una tecnologia standard. È stato utilizzato in alcune forme per oltre un secolo e quindi la maggior parte dei problemi tecnici è stata risolta. Poiché la cogenerazione è una tecnologia affidabile e collaudata, ci sono meno problemi di installazione e funzionamento rispetto a una tecnologia nuova e non testata.

Storia della cogenerazione

All'inizio del XX secolo, il vapore era la principale fonte di energia meccanica. Tuttavia, man mano che l'elettricità diventava più controllabile, molte piccole "centrali elettriche" che producevano vapore si resero conto che potevano anche produrre e utilizzare elettricità, e adattarono i loro sistemi per cogenerare sia vapore che elettricità. Poi, dal 1940 al 1970, si sviluppò il concetto di una rete elettrica centralizzata che forniva energia all'area circostante. Le grandi società di servizi pubblici divennero rapidamente fonti di elettricità affidabili e relativamente economiche, quindi le piccole centrali elettriche smisero di cogenerare e acquistarono la loro elettricità dalle società di servizi.

Durante la fine degli anni '1960 e l'inizio degli anni '1970, l'interesse per la cogenerazione iniziò a rinascere e alla fine degli anni '1970 divenne chiara la necessità di conservare le risorse energetiche. Negli Stati Uniti è stata approvata una legislazione per incoraggiare lo sviluppo di impianti di cogenerazione. In particolare, il Public Utilities Regulatory Policies Act (PURPA) del 1978 ha incoraggiato questa tecnologia consentendo ai cogeneratori di connettersi alla rete dei servizi pubblici per acquistare e vendere elettricità. PURPA ha consentito ai cogeneratori di acquistare elettricità da società di servizi pubblici a prezzi equi, in tempi di carenza, consentendo anche loro di vendere la loro elettricità in base al costo che l'ente avrebbe pagato per produrre tale energia, il cosiddetto "costo evitato". Queste condizioni hanno incoraggiato un rapido aumento della capacità di cogenerazione negli Stati Uniti.

In Europa, c'è stato poco sostegno da parte del governo perché la cogenerazione non è vista come una nuova tecnologia e quindi non è coperta da "Thermie", il programma energetico della Comunità europea (CE). Con Thermie, il 40% del costo per i progetti di capitale è coperto dal governo della CE. Tuttavia, alcuni singoli paesi europei, come la Danimarca e l'Italia, hanno adottato politiche energetiche separate. In Danimarca, il 27.5% della loro elettricità è prodotta dalla cogenerazione e tutti i futuri progetti energetici devono coinvolgere la cogenerazione o qualche forma di energia alternativa. In Italia vengono erogati prestiti a tasso agevolato per coprire fino al 30% dei costi di costruzione di nuovi impianti di cogenerazione.

Ostacoli alla cogenerazione

Esistono diversi ostacoli all'implementazione su larga scala della cogenerazione. Sebbene i costi operativi degli impianti di cogenerazione siano relativamente bassi, i costi iniziali delle apparecchiature e dell'installazione sono relativamente elevati. Inoltre, le compagnie petrolifere multinazionali e le società di servizi centrali hanno una notevole influenza politica in molti paesi. Queste aziende sottolineano i propri profitti a breve termine rispetto ai costi ambientali a lungo termine dell'uso inefficiente delle risorse non rinnovabili. Altre barriere alla cogenerazione sono i costi falsamente ridotti dei combustibili fossili, rispetto ai loro costi reali, a lungo termine e alla futura scarsità. In un mondo di energia abbondante, apparentemente poco costoso, c'è poco

Parole chiave

Costo evitato— Sotto PURPA, il prezzo che la società di servizi deve pagare per acquistare elettricità da una società di cogenerazione. Viene calcolato come l'importo che la società di servizi avrebbe pagato se la società di servizi avesse generato l'elettricità stessa.

Legge sulle politiche di regolamentazione dei servizi pubblici (PURPA) —La legislazione federale degli Stati Uniti volta a incoraggiare lo sviluppo di impianti di cogenerazione.

Calore residuo Il calore che viene rilasciato come combustibili viene bruciato ma non viene utilizzato.

incentivo a usare il carburante con saggezza. Inoltre, le politiche energetiche nazionali possono avere un effetto tremendo, come la politica Thermie della CE che non supporta la cogenerazione, ei recenti tagli alle politiche e alla ricerca di conservazione dell'energia negli Stati Uniti, i cui effetti rimangono da vedere.

Negli Stati Uniti, gran parte del dollaro della ricerca energetica è dedicato allo sviluppo di nuove fonti energetiche, nonostante il fatto che la maggior parte delle attuali fonti energetiche del paese siano sprecate a causa di un uso inefficiente. In qualità di maggiore utilizzatore (e spreco) di energia al mondo, gli Stati Uniti hanno un impatto sostanziale sull'inquinamento mondiale e stabiliscono anche una guida tecnologica che altri devono seguire; pertanto, alcuni sostengono, ha la responsabilità speciale di utilizzare le proprie risorse in modo efficiente. Inoltre, molti esperti di energia sostengono che un uso finale più efficiente può essere utilizzato per aumentare sostanzialmente i profitti per le imprese e ridurre le spese per i consumatori.

Ricerca attuale

L'attuale ricerca sulla cogenerazione sta esaminando i modi per migliorare la vecchia tecnologia. Un miglioramento riguarda le turbine a gas a iniezione di vapore, che aumenterebbero la capacità di produzione elettrica delle turbine e quindi aumenterebbero l'efficienza energetica della cogenerazione. Altri miglioramenti stanno rendendo la cogenerazione più fattibile per impianti più piccoli. Attualmente, questa tecnologia è realizzabile solo in strutture più grandi. Unità di cogenerazione più piccole consentirebbero un'applicazione più diffusa di questa tecnologia ad alta efficienza energetica.