domenica 30 novembre 2014

La microcogenerazione domestica


I VANTAGGI DELLA MICROCOGENERAZIONE DOMESTICA


1) LA MICROCOGENERAZIONE DOMESTICA: COSA È 

La microcogenerazione domestica (o "residenziale") rappresenta un'alternativa o un'integrazione nel fornire energia
elettrica e calore a una casa bruciando combustibili fossili con un'efficienza che può arrivare fino al 90%. L'idea alla base della cogenerazione domestica è quella di produrre almeno una parte dell'elettricità e del calore necessari in una singola casa o edificio con un unico dispositivo. L'energia ottenuta con tali apparati produce emissioni di gas serra più basse di quelle associate alle tipiche centrali elettriche a combustibili fossili, caratterizzate da un'efficienza media di appena il 30-35%. Tipicamente, per una casa normale può essere sufficiente un microcogeneratore di pochi kW elettrici, che può co-produrre un numero di kW termici grosso modo da 2 a 10 volte maggiore. Le tecnologie più indicate per la microcogenerazione domestica sono i motori Stirling e le celle a combustibile, anche se una possibile alternativa in applicazioni residenziali è la microcogenerazione solare, cioè fotovoltaico-termica.  


Schema del flusso dell'energia in un sistema di microcogenerazione domestica. 





2) QUALI SONO I SUOI VANTAGGI ECONOMICI

Una delle ragioni principali per cui i proprietari di case o edifici installano un sistema di microcogenerazione è il risparmio economico che ne deriva. La maggior parte di tale risparmio è dovuto alla riduzione del consumo di energia elettrica dalla rete e dalla vendita, con il regime di "scambio sul posto", dell'elettricità prodotta in eccesso (infatti i sistemi di microgenerazione domestici sono tipicamente regolati sulla domanda di calore, che in genere è più stabile di quella elettrica). Questa elettricità in eccesso è assai più "efficiente" - e dunque costa circa la metà - di quella prodotta dalle grandi centrali elettriche, in quanto con la generazione distribuita l'elettricità è prodotta e consumata localmente, per cui non vi sono le perdite per la sua trasmissione a distanza. Inoltre, la microcogenerazione domestica è più efficiente perché vengono utilizzati sia l'elettricità che il calore prodotti, mentre in una centrale elettrica tradizionale il calore è semplicemente un prodotto di scarto e rimane inutilizzato. 


Il contributo al consumo domestico di energia in base all'utilizzo finale della stessa. 


3) PERCHÈ HA SENSO "MICROCOGENERARE" CON IL GAS

Il rapporto tra il prezzo del gas naturale e quello dell'elettricità rende attualmente poco attrante l'impiego del gas nei grandi impianti di cogenerazione, mentre tale problema è virtualmente irrilevante nel caso della microcogenerazione. Infatti, la percentuale di conversione in calore di un microcogeneratore è, come abbiamo visto, di circa l'80%, ovvero la stessa delle tradizionali caldaie a gas perciò il consumo di gas nella microcogenerazione è lo stesso di quando si produce solo calore con una caldaia a gas. Dunque, il prezzo del gas non è rilevante: il cuore della convenienza economica di un sistema di microcogenerazione risiede nel valore dell'elettricità generata e consumata nell'ambito domestico. Naturalmente, poiché gli impianti di microcogenerazione domestici raramente operano per più di 3500 ore l'anno per soddisfare la richiesta di calore per l'ambiente e per l'acqua, il loro costo di installazione a kW deve essere più basso che per i grandi impianti, in modo da rientrare dall'investimento in tempi ragionevoli.  


       
Due esempi di piccoli cogeneratori domestici da 1 kW elettrico e circa 7-14 kW termici.





4) ALTERNATIVA "1": IL MOTORE STIRLING 

Il motore Stirling è un sistema chiuso che opera grazie a una differenza di temperatura, la quale fa muovere due pistoni posti all'interno del motore stesso, con la funzione di trasformare il movimento lineare alternato in un moto rotatorio, con un'efficienza del 10-20%. La maggior parte dei motori Stirling necessitano di poca manutenzione, non producono particolare rumore e possono funzionare tranquillamente 24 ore su 24 senza la necessità di fornire aria. La quantità di calore fornita da un motore Stirling è circa 2-10 volte maggiore rispetto all'elettricità prodotta, per cui tali motori sono ideali per case o edifici grandi, vecchi o comunque non ben isolati dal punto di vista termico. D'estate, quando la richiesta di calore è più bassa (mentre quella di elettricità rimane), alcuni modelli di Stirling semplicemente smettono di produrre calore in eccesso, mentre altri si accendono e spengono in maniera automatica in base alla temperatura della casa, per cui non hanno il tempo di produrre molta elettricità.




5) ALTERNATIVA "2": LE CELLE A COMBUSTIBILE 

Le celle a combustibile, invece, sono dispositivi di recente sviluppo che, realizzando un processo elettrochimico inverso all'elettrolisi usando come catalizzatore della reazione il platino o una sua lega e come "combustibile" il gas naturale oppure l'idrogeno - un gas ottimo per immagazzinare l'energia prodotta con il fotovoltaico, l'eolico, etc. - generano primariamente elettricità e, come sottoprodotto, calore, in una quantità grosso modo simile a quella dell'energia elettrica, per cui sono adatte per case termicamente ben isolate abitate da varie persone. I vantaggi delle celle a combustibile rispetto ai motori Stirling sono che esse non hanno parti in movimento (donde una maggiore durata), necessitano di minore manutenzione e sono totalmente silenziose. Per poter essere usata dai normali apparecchi elettrici ed elettronici presenti in un ambiente domestico, la corrente continua prodotta dalle celle a combustibile deve essere prima trasformata in corrente alternata (ed elevata a 230 V) tramite un inverter


Un impianto di microcogenerazione termica-elettrica a celle a combustibile.


6) LA MICROCOGENERAZIONE SOLARE

La microcogenerazione solare sfrutta il Sole per, contemporaneamente, produrre elettricità e fornire calore, e dunque risulta particolarmente indicata per la microcogenerazione domestica. Il calore così generato, in ogni caso, può essere teoricamente impiegato in vari modi: riscaldare o raffrescare ambienti, fornire acqua calda sanitaria o per piscine, per la desalinizzazione oppure, infine, in applicazioni o processi industriali in cui è richiesta una fonte di calore. Un impianto di microcogenerazione solare può essere realizzato semplicemente utilizzando dei pannelli solari ibridi fotovoltaico-termici, già da tempo in commercio. Un'altra possibilità oggi emergente è quella di usare sistemi a concentrazione fotovoltaico-termici, una tecnologia derivata dai moduli fotovoltaici a concentrazione che, analogamente, permette di produrre energia elettrica e termica nello stesso tempo, e che rispetto ai tradizionali pannelli ibridi ha il vantaggio di fornire il calore a una temperatura notevolmente più elevata. 
Fonte: Da consulente Energia.

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