Trigenerazione

Nella Trigenerazione, alla produzione di elettricità e calore si aggiunge la produzione di aria o acqua fredda. Più tecnicamente, l’energia termica utile viene in parte impiegata per produrre acqua refrigerata per condizionamento o processi industriali, attraverso frigoriferi ad assorbimento.
La Trigenerazione estende le possibilità della Cogenerazione, che sono intrinsecamente limitate dalla necessità, perché il sistema sia efficiente, della contemporaneità dell’utenza elettrica e termica. Questo fattore infatti rappresenta un limite laddove, come nel caso dell’utenza domestica e civile in genere, l’esigenza di riscaldamento è limitata al periodo invernale, mentre nel periodo estivo l’impianto di cogenerazione deve essere tenuto fermo o deve funzionare lasciando dissipare il calore prodotto. Abbinando invece un cogeneratore ad appositi frigoriferi ad assorbimento, che sono in grado di generare energia frigorifera utilizzando calore come sorgente, anziché elettricità, è possibile sfruttare gli impianti di cogenerazione anche nei mesi caldi in cui invece è altissima la richiesta di aria condizionata, o nei settori industriali in cui si ha necessità di sistemi di raffreddamento.

COME FUNZIONA:

Un impianto di trigenerazione, in maniera analoga ad un impianto di cogenerazione, è costituito dalle seguenti componenti principali:

• un “motore primo” alimentato da un combustibile
• un generatore elettrico che trasforma l’energia meccanica del “motore primo” in elettricità
• degli scambiatori di calore, per recuperare il calore disperso dal processo di generazione dell’energia elettrica e metterlo a disposizione dell’utenza sottoforma di calore
• dei frigoriferi ad assorbimento che, utilizzando una parte del calore recuperato, generano energia frigorifera.

La produzione di energia frigorifera attraverso una fonte di calore si basa sull’evaporazione a bassa temperatura e pressione di un fluido refrigerante, che assorbe calore dall’acqua da refrigerare; il vapore prodotto viene asportato facendolo assorbire da una soluzione, dalla quale lo si separa nuovamente per riscaldamento. Le coppie di refrigerante/assorbente usate nella trigenerazione sono:

• acqua/bromuro di litio per temperature fino a 4 °C
• ammoniaca/acqua per temperature fino a -60 °C.

TIPOLOGIA DI IMPIANTI PER APPLICAZIONI INDUSTRIALI E CIVILI

In base al tipo di combustibile utilizzato come “energia primaria” possiamo distinguere:

• Trigenerazione a gas, se l’energia primaria è il gas metano
• Trigenerazione a diesel, se si utilizza il tradizionale derivato dal petrolio
• Trigenerazione a biomasse, laddove il combustibile sia rappresento da legname, scarti legnosi della lavorazione agricola o forestale, scaglie di cippato, rifiuti biodegradabili
• Trigenerazione a biogas, se si utilizzano i gas depurati derivanti da allevamenti, produzione agricola o discariche
• Trigenerazione a biodiesel, ottenuto da fonti rinnovabili quali oli vegetali e grassi animali

EFFICIENZA E VANTAGGI 

In un sistema di trigenerazione il rendimento globale aumenta grazie ad un miglior sfruttamento del potere calorifico del combustibile.
Mentre le centrali termoelettriche convenzionali convertono circa il 30% dell’energia del combustibile in elettricità e il restante 70% viene perso in calore, con un trigeneratore più del 80% del combustibile viene sfruttato, sia come fonte di riscaldamento sia come energia per alimentare un ciclo ad assorbimento per la refrigerazione di ambienti o fluidi.
La trigenerazione presenta notevoli vantaggi, tra i quali:

• una riduzione del consumo di combustibile, grazie ad un miglioramento dell’efficienza complessiva dell’impianto, che con la stessa quantità di energia primaria è in grado di produrre energia elettrica, calore e refrigerante
• una riduzione delle perdite di trasmissione di energia, grazie alla vicinanza degli impianti di produzione dell’energia elettrica, termica e frigorifera ai luoghi di consumo
• una riduzione conseguente dell’impatto ambientale, dato che una minor consumo di combustibile contribuisce a diminuire le emissioni di CO2
• un risparmio economico nel medio/lungo periodo, grazie alla minor quantità di combustibile consumata e alle agevolazioni fiscali che vengono attualmente applicate ai sistemi di energie alternative.
  E’ però da tenere conto che:
• i rendimenti ottimali si hanno quando la domanda di elettricità, calore e freddo da parte dell’utenza è pressoché contemporanea, dato che non sono facilmente accumulabili
• non sempre c’è compatibilità tra la quantità di energia elettrica e termica necessarie
• la vicinanza tra luogo di produzione e utenza dell’energia non è sempre realizzabile
• gli impianti di trigenerazione sono una soluzione economicamente vantaggiosa solo se la potenza richiesta dall’utenza supera una certa soglia minima
• è da valutare caso per caso la fattibilità e la convenienza di una determinata tipologia di impianto di trigenerazione, attraverso un’apposita analisi iniziale.

Le applicazioni più indicate all'utilizzo della trigenerazione sono tutti i processi produttivi in cui sia presente un assorbimento termico continuo abbinato a una contemporanea richiesta elettrica e di sistemi di raffreddamento. Rientrano in questa casistica, la maggior parte dei processi di produzione dell’industria manifatturiera (in particolare quella plastica) e alimentare, e i settori in cui si registra un fabbisogno di energia termica e frigorifera ad uso climatizzazione ambienti, come ad esempio la sanità, gli hotel, i centri sportivi e i parchi e centri commerciali.