Trigenerazione vs cogenerazione: confronto e differenze

L’efficienza energetica è diventata un obiettivo prioritario per molte aziende, non solo per ridurre i costi operativi, ma anche per migliorare la sostenibilità e rispondere alle crescenti pressioni normative e di mercato legate alla decarbonizzazione. In un contesto in cui l’energia rappresenta una voce di spesa sempre più rilevante, adottare soluzioni in grado di ottimizzare i consumi e massimizzare il rendimento degli impianti diventa un fattore strategico per la competitività aziendale.

Due delle tecnologie più avanzate ed efficaci per migliorare l’efficienza energetica sono la cogenerazione e la trigenerazione, entrambe basate sulla produzione combinata di energia, ma con caratteristiche e applicazioni differenti. Mentre la cogenerazione consente di produrre simultaneamente energia elettrica e calore, la trigenerazione aggiunge la produzione di energia frigorifera, ampliando le possibilità di utilizzo in settori con elevata domanda di raffrescamento.

Comprendere le differenze tra queste due soluzioni è fondamentale per scegliere quella più adatta alle esigenze specifiche di un’azienda. In questo articolo analizzeremo il funzionamento di ciascuna tecnologia, i vantaggi offerti e i contesti applicativi più indicati, aiutandoti a individuare la soluzione più efficiente per ottimizzare il tuo consumo energetico.

Cos’è la cogenerazione e come funziona?

La cogenerazione (CHP - Combined Heat and Power) è una tecnologia avanzata per la produzione combinata di energia elettrica e calore a partire da un’unica fonte di combustibile. A differenza dei sistemi tradizionali, che generano elettricità e calore separatamente con una dispersione energetica significativa, la cogenerazione consente di ottimizzare l’uso dell’energia primaria, migliorando l’efficienza complessiva e riducendo l’impatto ambientale.

Gli impianti di cogenerazione possono essere alimentati con diverse tipologie di combustibile, tra cui gas naturale, biogas, biometano e idrogeno, rendendoli una soluzione versatile per molteplici settori industriali, commerciali e residenziali. La possibilità di utilizzare fonti rinnovabili o alternative favorisce inoltre la transizione verso un sistema energetico più sostenibile e a basse emissioni di CO₂.

Funzionamento della cogenerazione

Il cuore di un impianto di cogenerazione è il motore primo, che può essere un motore a combustione in terna, una turbina a gas o una microturbina.  Il processo inizia con la combustione del carburante nel motore, che produce energia meccanica convertita in energia elettrica tramite un alternatore. Il calore generato durante la combustione, che in un impianto tradizionale andrebbe disperso, viene recuperato attraverso uno scambiatore di calore e utilizzato per riscaldare ambienti, produrre acqua calda sanitaria o alimentare processi industriali. Questa capacità di recuperare il calore di scarto è ciò che rende la cogenerazione così efficiente rispetto ai sistemi convenzionali, dove una quantità significativa di energia viene persa sotto forma di calore disperso nei gas di scarico o nei circuiti di raffreddamento.

Vantaggi della cogenerazione

L’adozione della cogenerazione offre numerosi vantaggi, sia in termini di efficienza energetica che di riduzione dei costi operativi e impatto ambientale:

1. Maggiore efficienza energetica: un impianto di cogenerazione può raggiungere un rendimento complessivo superiore all’85%, rispetto al 40-50% di un sistema che genera elettricità e calore separatamente. Questo significa che una quantità molto maggiore di energia primaria viene effettivamente utilizzata, riducendo gli sprechi e migliorando la sostenibilità complessiva.
2. Riduzione delle emissioni di CO₂: grazie al miglior utilizzo del combustibile, un impianto di cogenerazione consente di ridurre fino al 30-40% le emissioni di anidride carbonica rispetto a un sistema tradizionale. Se alimentato con biogas o idrogeno verde, il sistema può avvicinarsi alla neutralità carbonica, rendendolo un’opzione ideale per le aziende impegnate nella transizione energetica.
3. Risparmio sui costi energetici: producendo energia elettrica in loco e recuperando il calore generato, le aziende possono ridurre la dipendenza dalla rete e abbattere le spese per l’approvvigionamento energetico. Il ritorno sull’investimento (ROI) di un impianto di cogenerazione può variare dai 3 ai 7 anni, a seconda delle dimensioni dell’impianto, del costo del combustibile e degli incentivi disponibili.
4. Indipendenza dalla rete elettrica e affidabilità operativa: un impianto di cogenerazione può garantire una fornitura continua e stabile di energia, riducendo il rischio di interruzioni dovute a blackout o fluttuazioni della rete. Questo è particolarmente vantaggioso per industrie critiche, ospedali, centri commerciali e strutture ricettive, che necessitano di un’alimentazione costante e affidabile.
5. Possibilità di accesso a incentivi e agevolazioni: in molti Paesi europei, compresa l’Italia, la cogenerazione ad alta efficienza può beneficiare di certificati bianchi (TEE - Titoli di Efficienza Energetica), detrazioni fiscali e finanziamenti agevolati per favorire l’adozione di soluzioni energetiche più sostenibili.
6. Adattabilità a diverse applicazioni: la cogenerazione può essere impiegata in diversi settori, tra cui l’industria manifatturiera, ospedali e strutture sanitarie, hotel e centri benessere, edifici commerciali, ecc.

Grazie alla sua versatilità, la cogenerazione rappresenta una delle tecnologie più efficienti e sostenibili per la produzione energetica, con benefici concreti per aziende e comunità.

Cos’è la trigenerazione e come funziona?

La trigenerazione (CCHP - Combined Cooling, Heating and Power) rappresenta un’evoluzione della cogenerazione, in grado di produrre non solo energia elettrica e calore, ma anche energia frigorifera per il raffrescamento di ambienti e processi industriali. Questa tecnologia permette di sfruttare in modo ancora più efficiente l’energia primaria, trasformando il calore di scarto in acqua refrigerata utilizzabile in diversi settori.

Il principale vantaggio della trigenerazione è la sua capacità di massimizzare il rendimento energetico complessivo, arrivando a superare il 90% di efficienza. Ciò consente alle aziende di ridurre i consumi elettrici necessari per il raffrescamento e di abbattere i costi operativi legati all’energia, aumentando al contempo la sostenibilità dei processi produttivi.

Funzionamento della trigenerazione

Il funzionamento della trigenerazione si basa su un impianto di cogenerazione al quale viene aggiunto un assorbitore, un dispositivo che utilizza il calore di scarto per generare acqua refrigerata, riducendo così la necessità di utilizzare sistemi di raffrescamento alimentati elettricamente.

Il processo sfrutta il ciclo ad assorbimento, una tecnologia che impiega bromuro di litio o ammoniaca come fluido refrigerante per convertire il calore in energia frigorifera. Questo metodo si distingue dai sistemi di raffreddamento tradizionali, che utilizzano chiller elettrici, riducendo il fabbisogno energetico complessivo dell’impianto.

Le principali fasi del funzionamento di un impianto di trigenerazione sono:

1. Produzione di energia elettrica: il motore a combustione interna o la turbina a gas genera elettricità utilizzabile per l’autoconsumo aziendale o per l’immissione nella rete.
2. Recupero del calore: il calore di scarto prodotto dal motore viene recuperato tramite uno scambiatore di calore e utilizzato per il riscaldamento di ambienti, acqua sanitaria o processi industriali.
3. Conversione del calore in energia frigorifera: grazie all’assorbitore, una parte del calore recuperato viene trasformata in acqua refrigerata che può essere impiegata per la climatizzazione o per raffreddare specifici processi industriali.

Questa capacità di generare tre forme di energia (elettrica, termica e frigorifera) rende la trigenerazione una soluzione ideale per aziende che necessitano di un approvvigionamento energetico diversificato e costante durante tutto l’anno.

Vantaggi della trigenerazione

L’adozione della trigenerazione offre numerosi benefici rispetto alla cogenerazione tradizionale, in particolare per le aziende con esigenze di raffrescamento.

1. Produzione di freddo senza consumo elettrico: l’utilizzo del calore di scarto per la produzione di acqua refrigerata consente di ridurre significativamente il consumo elettrico legato ai tradizionali sistemi di raffreddamento. Questo porta a un notevole risparmio energetico e a una minore dipendenza dalla rete elettrica, con un impatto positivo sui costi operativi.
2. Ideale per le aziende con domanda continua di raffrescamento: la trigenerazione è particolarmente vantaggiosa per realtà industriali e commerciali che necessitano di energia frigorifera per i propri processi, come il settore alimentare (refrigerazione di prodotti e ambienti di stoccaggio), l’industria farmaceutica (richiede temperature controllate per la produzione e la conservazione di farmaci), ospedali e strutture sanitarie (il raffrescamento è essenziale per ambienti critici come sale operatorie e laboratori) o data center (necessitano di raffreddamento continuo per il corretto funzionamento dei server).
3. Ottimizzazione del consumo energetico e maggiore efficienza: con un’efficienza che può superare il 90%, la trigenerazione permette di sfruttare al massimo l’energia primaria, garantendo una gestione ottimale delle risorse e una riduzione delle perdite energetiche.
4. Minore impatto ambientale: l’utilizzo intelligente del calore residuo consente di abbattere le emissioni di CO₂, riducendo l’impronta ambientale dell’azienda. Se l’impianto è alimentato da biogas o idrogeno, la trigenerazione diventa ancora più sostenibile, contribuendo alla transizione energetica e alla decarbonizzazione dei processi produttivi.
5. Riduzione dei costi operativi: eliminando o riducendo il bisogno di chiller elettrici, la trigenerazione consente di tagliare i costi legati al consumo energetico, aumentando il margine di profitto e riducendo il tempo di ritorno sull’investimento.
6. Adattabilità e flessibilità: gli impianti di trigenerazione possono essere personalizzati in base alle esigenze dell’azienda, modulando la produzione di energia in funzione della domanda specifica di elettricità, calore e raffrescamento.

Cogenerazione o trigenerazione: quale scegliere?

La scelta tra cogenerazione e trigenerazione dipende dalle esigenze energetiche dell’azienda, dalla tipologia di processi produttivi e dal bilanciamento tra domanda di energia elettrica, calore e raffrescamento. Entrambe le soluzioni offrono significativi vantaggi in termini di efficienza energetica, riduzione delle emissioni e risparmio sui costi operativi, ma è essenziale valutare quale tecnologia sia più adatta al proprio modello di consumo energetico.

La cogenerazione rappresenta la soluzione ideale per le aziende che necessitano esclusivamente di elettricità e calore, senza una domanda costante di raffrescamento. È particolarmente indicata per realtà industriali e terziarie che utilizzano grandi quantità di energia termica, come impianti manifatturieri, ospedali, strutture ricettive e aziende che richiedono acqua calda sanitaria o calore di processo. Grazie a un'efficienza che può arrivare fino all’85%, la cogenerazione consente di ridurre i consumi energetici e migliorare l’autonomia dell’impianto, abbattendo la dipendenza dalla rete elettrica e dai fornitori esterni di calore.

La trigenerazione, invece, è un’evoluzione della cogenerazione che integra anche la produzione di energia frigorifera, rendendola una scelta strategica per le aziende che hanno una domanda significativa di raffrescamento oltre che di energia elettrica e calore. Questo sistema è particolarmente vantaggioso in settori come industria alimentare, farmaceutica, ospedali, data center, aeroporti e centri commerciali, dove è necessario garantire temperature controllate nei processi produttivi, nella conservazione dei prodotti o nel comfort ambientale. L’efficienza della trigenerazione può superare il 90%, ottimizzando ulteriormente il consumo di energia primaria e riducendo i costi legati ai tradizionali sistemi di raffrescamento, che spesso richiedono un elevato consumo di energia elettrica.

Un altro elemento da considerare è l’investimento iniziale. Un impianto di cogenerazione, generalmente, ha un costo di installazione inferiore rispetto a un sistema di trigenerazione, rendendolo un'opzione più accessibile per aziende con un consumo termico elevato ma senza particolari esigenze di raffrescamento. Al contrario, la trigenerazione richiede un investimento iniziale maggiore, dovuto all’aggiunta del sistema di assorbimento per la produzione di energia frigorifera. Tuttavia, in contesti dove la richiesta di raffrescamento è costante e significativa, la trigenerazione permette di ottenere un ritorno sull’investimento più rapido, poiché consente di eliminare o ridurre l’uso di chiller elettrici, che incidono fortemente sui costi energetici.

Conclusioni

Sia la cogenerazione che la trigenerazione rappresentano soluzioni strategiche per le aziende che vogliono ottimizzare i consumi energetici, ridurre i costi operativi e migliorare la sostenibilità dei propri processi. La scelta tra le due tecnologie dipende dalle specifiche esigenze di produzione e utilizzo dell'energia: la cogenerazione è ideale per chi necessita principalmente di elettricità e calore, mentre la trigenerazione è la soluzione migliore per le realtà che hanno anche una domanda significativa di raffrescamento.

Investire in un impianto di cogenerazione o trigenerazione significa adottare un modello energetico più efficiente, ridurre la dipendenza dalla rete elettrica e contribuire agli obiettivi di decarbonizzazione. Grazie alle tecnologie disponibili oggi, queste soluzioni sono sempre più accessibili e adattabili a diverse tipologie di aziende.

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