Microcogenerazione, crisi energetica, idrogeno

Chi negli anni passati non ha investito per una ragione o per l'altra in efficienza energetica sta ora affrontando maggiori difficoltà. Per tutte le imprese che hanno consumi di calore e di elettricità elevati e costanti la microcogenerazione ad alto rendimento è tra le soluzioni migliori per ridurre i costi energetici.

Questa tecnologia consiste infatti nella produzione combinata e simultanea di calore ed elettricità con un unico combustibile e in un solo processo, in sistemi di potenza inferiore a 50 kW elettrici.

Rispetto alla generazione separata di energia elettrica e termica, in centrali termoelettriche e caldaie, un microcogeneratore consuma circa il 30% in meno di energia primaria, con una conseguente riduzione delle emissioni climalteranti e inquinanti.

La microcogenerazione, oggi una soluzione tecnologica affidabile e consolidata, può vantare un'interessante storia riguardo le sue origini.

Il TOTEM oggi

Il TOTEM, o meglio la sua evoluzione, è ancora oggi un prodotto di eccellenza interamente italiano. È realizzato a Torino da Asja Ambiente (www.asja.energy), primario player italiano delle energie rinnovabili.

Nel 2013 Asja acquisisce un'azienda italiana produttrice di microcogeneratori per poi lanciare sul mercato il nuovo TOTEM, rivitalizzando un'idea italiana per adattarla al nuovo contesto energetico: non più solo strumento per l'efficienza energetica, ma anche mezzo per assicurare importanti benefici ambientali e di sistema.

L'attuale gamma comprende le taglie da 10, 12, 20, 25 e 30 kW elettrici, che sviluppano circa il doppio di kW termici sotto forma di acqua calda fino a 90°C (visita il sito www.totem.energy per scaricare le schede tecniche).

Estremamente compatti (175 cm x 125 cm x 79 cm), i TOTEM montano motori FCA Fire 1400 cc nei modelli da 10 e 12 kW ed FPT F1C CNG 3000 cc nei modelli da 20, 25 e 30 kW, che possono essere alimentati a metano, GPL o biometano.

Vale la pena sottolineare che l'utilizzo di quest'ultimo combustibile rende disponibile una fonte totalmente rinnovabile a un generatore estremamente efficiente e programmabile - rispetto fotovoltaico ed eolico - quindi senza necessità di prevedere accumuli ed in grado di contribuire anche alla stabilità della rete elettrica.

Da un punto di vista ambientale, il TOTEM contribuisce alla salvaguardia dell'ambiente emettendo il 30% in meno di CO2 rispetto alla generazione separata e il 60% in meno di NOx rispetto alle caldaie classe 6, con emissioni pressoché nulle di particolato.

Ambiti di applicazione

Piscine, centri benessere, centri sportivi, palestre, alberghi, cliniche e case di cura, centri commerciali, piccole e medie industrie sono solo alcuni esempi di applicazioni ottimali per il microcogeneratore TOTEM.

In queste strutture, il TOTEM può fornire calore ed elettricità ad alta efficienza riducendo la spesa energetica fino al 40%, con risparmi che superano i 30.000 ?/annui e tempi di rientro dall'investimento inferiori a 2-3 anni. Nonostante possa sembrare controintuitivo, l'attuale alto prezzo del gas non riduce il risparmio che è possibile ottenere con il TOTEM.

Anzi, in questo momento è ancora più conveniente autoprodurre con un microcogeneratore una quota del proprio fabbisogno di elettricità, il cui prezzo è aumentato in maniera analoga a quello del gas, evitando di acquistarla in toto dalla rete.

Occorre inoltre considerare che, per determinate applicazioni (si pensi alle piscine), le temperature dell'acqua necessarie non sono compatibili con sistemi ad alta efficienza ma bassa entalpia come le pompe di calore elettriche.

Il gas rimane dunque l'unica alternativa e, piuttosto che consumarlo in caldaia producendo solo calore, risulta molto più conveniente utilizzarlo in un microcogeneratore generando anche elettricità.

Case Study

Per comprendere appieno i benefici economici e ambientali della microcogenerazione può essere utile l'analisi di un caso reale di applicazione dei TOTEM.

Un centro natatorio nel Nord Italia, dotato di vasca olimpionica e vasca piccola per bambini, spendeva ogni anno circa 44.000 ? per soddisfare il fabbisogno di energia elettrica (252.000 kWh/anno a 0,175 ?/kWh) e circa 35.500 ? per i consumi termici (99.000 mc/anno di metano a 0,36 ?/mc).

L'impianto termico esistente era costituito da due caldaie a metano da 600 kW l'una (di cui una di back up). Dopo avere analizzato in dettaglio il profilo mensile dei fabbisogni energetici, si è optato per l'installazione di un TOTEM 25 (25 kWe e 50 kWt).

Nel 2021 la macchina ha funzionato per 7.752 ore, coprendo il 45% del fabbisogno termico e il 76% di quello elettrico. Il risparmio annuale ottenuto dal proprietario del centro, già al netto di tutti i costi di manutenzione, è stato di quasi 27.000 ?, corrispondente ad un tempo di rientro dall'investimento di circa 3 anni.

La struttura del risparmio ottenuto è riportata nella figura seguente: Il costo operatività TOTEM comprende il gas consumato, il costo del servizio di manutenzione e telecontrollo e il pagamento dell'accisa sull'energia elettrica autoconsumata, meno il beneficio economico derivante dai Certificati Bianchi (circa 7.900 ?/anno).

Interessante notare come, ipotizzando un aumento del prezzo del gas a 1,50 ?/mc e dell'elettricità a 0,30 ?/kWh, il risparmio annuale ottenibile sale a più di 34.000 ?, ovvero oltre 7.000 ? l'anno in più, per un tempo di rientro dall'investimento di circa 2 anni.

Progetti futuri

Asja Ambiente è attualmente impegnata in un progetto di ricerca con RSE (Ricerca sul Sistema Energetico) finalizzato alla sperimentazione di microcogeneratori alimentati con miscele metano-idrogeno.

Nello specifico, sarà testato il funzionamento di un microcogeneratore TOTEM 30, alimentato da miscele con quote sia fisse sia variabili di idrogeno, a servizio di un carico termico realistico di un'utenza tipo.

Infatti, nel prossimo futuro l'idrogeno verde (prodotto principalmente per elettrolisi in celle elettrochimiche alimentate da fonti rinnovabili) rivestirà un ruolo sempre più importante, non solo per le grandi utenze industriali e nei cosiddetti settori hard-to-abate, ma anche per applicazioni di taglia ridotta.

Sempre in collaborazione con RSE, Asja ha partecipato ad un progetto pilota per la valutazione dei benefici energetici, economici, ambientali e sociali degli schemi di autoconsumo collettivo di energia elettrica.

In particolare, per l'intero anno 2021 sono stati monitorati i consumi elettrici di tutti i contatori, domestici e non, di un condominio da 90 appartamenti sito in Alba (CN), nel quale è presente un TOTEM 25 a servizio della sottostazione di teleriscaldamento.

Obiettivo era quello di quantificare la quota parte dell'energia elettrica prodotta dal TOTEM e immessa in rete (dunque disponibile per la condivisione) che sarebbe potuta essere effettivamente consumata dai partecipanti di un ipotetico schema di autoconsumo collettivo.

I risultati dello studio hanno evidenziato i vantaggi di estendere ai microcogeneratori la possibilità di creare questa tipologia di configurazioni, recentemente concessa ai soli impianti rinnovabili.

Infatti, nel periodo considerato, ben l'87% dell'elettricità immessa in rete sarebbe stata virtualmente autoconsumata dai partecipanti dello schema, arrivando così a coprire oltre il 40% dei consumi complessivi dei condòmini e dei contatori dei servizi comuni.