Sistemi di micro-cogenerazione e l’energia 4.0

La digitalizzazione dei sistemi produttivi sta toccando in modo trasversale tutti i settori dell’economia. Il settore della produzione dell’energia elettrica sta vivendo un periodo di forte innovazione. Alcuni driver che influenzano l’innovazione del settore sono:

• la transizione verso fonti di energia rinnovabili;
• l’introduzione dell’auto elettrica;
• l’instabilità politica delle aree che producono combustibili fossili;
• la digitalizzazione.

Il ruolo delle smart-grid nel settore dell’energia elettrica

Il concetto di smart-grid introduce il paradigma della gestione di una rete elettrica sempre più complessa. La complessità deriva sostanzialmente dalla combinazione di due fattori:

• la rete utilizza impianti di piccole dimensioni;
• gli impianti sono soggetti ad una produzione non costante e non programmabile, caratteristica delle fonti rinnovabili, che però è necessario gestire, anche attraverso forme di accumulo.

La cogenerazione e, soprattutto, la micro-cogenerazione si inserisce in questo contesto, avvalendosi di impianti che vantano i seguenti punti di forza:

• l’elevata efficienza;
• le piccole dimensioni;
• la possibilità di essere attivati da remoto;
• la possibilità di essere distribuiti sul territorio.

I sistemi di micro-cogenerazione: quali sono i vantaggi

I sistemi di micro-cogenerazione possono essere classificati in due tipologie, in grado di produrre contemporaneamente energia elettrica e calore, la cui taglia non superi i 150 kW di potenza elettrica nominale:

• a combustione interna;
• a combustione esterna o elettrochimica .

I sistemi a combustione interna sono sicuramente i più evoluti e più efficienti. Utilizzando tecnologie ampiamente consolidate e derivante dal settore automotive, riescono a produrre energia elettrica con efficienze superiori al 50% e con un’efficienza globale del sistema (energia elettrica + termica recuperata) che può arrivare al 90%. La loro pecca è quella di utilizzare generalmente combustibili fossili come il diesel, la benzina, il gas naturale o il metano. Eventualmente, combustibili derivanti dal processi di trattamento di sostanze vegetali come i biocarburanti o i syngas.

I sistemi a combustione esterna, come gli ORC (organic, rankine cycle) o i motori stirling permettono di utilizzare un’ampia gamma di combustibili comprese le biomasse solide. I sistemi a fuel cell sono certamente i più futuribili come sistemi. Infatti, sfruttano un principio elettrochimico per produrre energia elettrica e calore attraverso una reazione delle molecole di idrogeno che possono essere contenute in diversi gas.

I sistemi di micro-cogenerazione: gli sviluppi futuri

La micro-cogenerazione è un modo di produrre energia che ben integra l’idea di modulazione di una rete elettrica e di intermittenza di produzione. Assieme ai sistemi di accumulo, potrebbero supportare il bilanciamento delle reti elettriche intelligenti. Le smart-grid, la versione 4.0 delle attuali reti elettriche, stanno diventando sistemi complessi, sensorizzati, altamente automatizzati e dotati di intelligenza centralizzata e distribuita. Grazie ai dati, riescono ad integrare fonti rinnovabili e fossili in un’unica soluzione, destinata a divenire:

• interconnessa;
• monitorabile;
• controllabile da remoto;
• digitalizzata.

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