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La cogenerazione negli Stati Uniti ora e nel futuro
La cogenerazione ora e nel futuro
Katrina Pielli, nella sua funzione di Acting CHP Deployment Lead, Advanced Manufacturing Office, Stati Uniti

Un impianto di cogenerazione (CHP) è un metodo efficiente per creare elettricità e calore da un'unica fonte energetica. Gli impianti di cogenerazione sono già presenti in molti siti negli Stati Uniti e e ce ne moltri altri in corso di realizzazione. Una di queste è Capitol Hill a Washington D.C. dove una centrale di cogenerazione (CHP) fornirà energia e calore al Campidoglio degli Stati Uniti, alla Corte Suprema, al Senato e alla Camera dei Rappresentanti.

Il Dipartimento di Energia degli Stati Uniti sta cercando di raggiungere, collaborando con le industrie del Paese, l'obiettivo imposto dal Presidente Obama di ottenere 40 GW generati da impianti di cogenerazione (CHP) per il 2020, così da riuscire a ottenere un ambiente più pulito e una maggiore indipendenza energetica.

Katrina Pielli, Acting CHP Deployment Lead, Advanced Manufacturing Office, Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, ci fornisce nuove informazioni sul ruolo e funzione degli impianti di cogenerazione negli Stati Uniti ora e nel futuro.

 

 

FOTO: Katrina Pielli, nella sua funzione di Acting CHP Deployment Lead, Advanced Manufacturing Office, Stati Uniti

Esistono sistuazioni o fattori che rendono l'uso di impianti di cogenerazione di particolare interesse negli Stai Uniti?

Katrina Pielli (Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti): Gli impianti di cogenerazione (CHP) rappresentano già una risorsa importante per gli Stati Uniti, con una capacità già esistente di 82 GW, che rappresenta più del 12% del totale in MWh generato annualmente. La cogenerazione è particolarmente adatta ad alcuni settori di mercato tra cui: ospedali, università, ma anche per molte applicazioni industriali tra cui l'industria chimica, cartaria e di raffinazione. Può portare anche dei benefici in termini di resilienza della rete e mantenere in funzione le infrastrutture critiche (ospedali, rifugi di emergenza e altre strutture simili) durante gli episodi critici dovuti al maltempo.

Ci sono ancora degli ostacoli per quanto riguarda l'utilizzo di impianti di cogenerazione negli Stati Uniti?

Katrina Pielli (Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti): Si, esistono ostacoli sia in termini di mercato sia dovuti a fattori non imputabili al mercato che potrebbero impattare il finanziamento di progetti di impianti di cogenerazione, tra cui fattori come l'incertezza del costo dei carburanti, le regolamentazioni relative all'interconnessione tra diverse reti, la consapevolezza dell'utente finale riguardo agli impianti di cogenerazione e altri ancora.

Delle recenti indagini di mercato suggeriscono che il maggiore utilizzo di impianti di cogenerazione sia dovuto a fattori quali un minore costo del gas combustibile, un maggiore supporto da parte dello Stato e degli enti locali, ma migliori condizioni del mercato per i settori energetici e industriali.


Gli impianti di cogenerazione (CHP) possono anche apportare dei vantaggi in termini di resilienza delle reti e aiutare a mantenere le infrastrutture critiche esistenti in funzione durante eventuali episodi di maltempo estremi.

Katrina Pielli, nella sua funzione di Acting CHP Deployment Lead, Advanced Manufacturing Office, Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti

Qual è lo stato dell'utilizzo attuale di impianti di cogenerazione nel settore CBS (edifici ad uso commerciale) e cosa può accadere?

Katrina Pielli (Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti): Tra il 2006 ed il 2011 vi erano più di 350 MW generati da impianti di cogenerazione all'interno di università e campus, e più di 150 MW nel settore ospedaliero. Durante i prossimi cinque anni, ci aspettiamo di vedere uno sviluppo degli impianti di cogenerazione ancora maggiore all'interno del settore commerciale. Basandoci su nostre stime, vi sono 65 GW di CHP potenziali, generabili nel settore commerciale.

 

Texas Medical Center

Già fortemente utilizzato
Come già affermato in precedenza da Katrina Pielli, gli impianti di cogenerazione sono già molto diffusi all'interno del settore commerciale. Alcuni esempi all'interno degli Stati Uniti includono:

• Texas Medical Center, Houston: Il più vasto centro medico e campus del mondo con 14 ospedali, 21 istituzioni accademiche, tre scuole di medicina e sei scuole per infermieri. Un totale di 48 MW generato da un impianto di cogenerazione è presente all'interno del campus, funzionando con rendimenti pari all'80%. L'impianto di cogenerazione ridurrà le emissioni di carbonio del Centro di 75,000 tonnellate annuali e le emissioni di anidride carbonica per più di 305,000 tonnellate annuali, rispetto ad un sistema comune.

FOTO: Texas Medical Center

• Cornell University, New York: Una centrale di cogenerazione da 30 MW riesce a fornire energia a più di 250 edifici del campus. La centrale raggiunge un rendimento funzionale pari al 77% e fornisce l'85% dell'elettricità richiesta. Le missioni di carbonio sono state ridotte di 50,000 tonnellate ogni anno.

• Laclede Gas Building, Saint Louis: Una capacità pari a 4.3 MW totalmente indipendente dalla rete di distribuzione elettrica e che fornisce riscaldamento, acqua calda, carichi elettrici e di raffreddamento per una superficie di 46452m² su 31 piani di una palazzina di uffici.

• Il Rio Hotel, Las Vegas: Un impianto di cogenerazione (CHP) da 4.9 MW che fornisce il 50% dell'elettricità annuale e acqua calda sanitaria per riscaldamento. I risparmi energetici annuali sono pari a USD 1,500,000 ed i periodo di recupero dell'investimento è pari a 5 anni.


Durante i prossimi cinque anni, ci aspettiamo di vedere uno sviluppo in termini di cogenerazione ancora maggiore all'interno del settore commerciale. Basandoci su delle nostre stime, vi è la possibilità di generare ben 65 GW di energia da cogenerazione per il settore commerciale.

Katrina Pielli, nella sua funzione di Acting CHP Deployment Lead, Advanced Manufacturing Office, Stati Uniti dell'Energia degli Stati Uniti

Settori
Le centrali di cogenerazione possono essere suddivise in tre settori principali: il settore elettrico che produce elettricità per la vendita pubblica; il settore industriale, dove lo stabilimento di cogenerazione è normalmente impiegato per fornire elettricità e vapore alla fabbrica; ed il settore commerciale, dove lo stabilimento con cogenerazione è spesso utilizzato per fornire elettricità e calore e/o aria condizionata in un campus o edificio universitario.

Un impianto di cogenerazione è utilizzato o può essere utilizzato in molte aree, tra cui:
• Operazioni industriali e produttive
• Basi militari
• Prigioni
• Case di riposo
• Stabilimenti per il trattamento delle acque reflue
• Edifici multifamiliari e comunità residenziali.

Per scoprire di più sulla tecnologia che sta dietro un impianto di cogenerazione ed il proprio futuro negli Stati Uniti, clicca su "La tecnologia del futuro - ora", in cima alla pagina.

La tecnologia del futuro - ora

I sistemi CHP utilizzano una gamma tecnologica diversificata. Il tipo di tecnologia utilizzata dipende dalla dimensione dell'impianto. Secondo Katrina Pielli, nella sua funzione di Acting CHP Deployment Lead, Advanced Manufacturing Office, Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, è possibile utilizzare tecnologie diverse all'interno degli impianti di cogenerazione.

Nelle applicazioni inferiori ai 10 MW si utilizzano spesso motori a combustione interna alternativi, che impiegano sistemi per la generazione di energia elettrica a pistone. I sistemi di dimensioni maggiori, spesso impiegano caldaie industriali, turbine a vapore e turbine a gas.

Quali tecnologie sono le più adatte per il settore commerciale?

Katrina Pielli (Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti): Il settore commerciale e quello industriale utilizzano una gamma diversificata di sistemi e tecnologie di cogenerazione, in funzione di ciascun sito e utilizzo energetico. Il settore commerciale spesso impiega motori alternativi. Gli impianti di cogenerazione sono convenienti se impiegati all'interno di edifici commerciali di media e grande dimensione, dove la misura media dei sistemi si aggira intorno ai 10 MW. Per necessità inferiori, dai 30 ai 250 kW, è più indicato l'utilizzo di microturbine.

Ulteriori tipologie tecnologiche
Tra le altre tipologie di tecnologia cogenerativa troviamo:

• Turbine a gas industriali avanzate: Per applicazioni fino a 20 MW, nelle quali l'aria atmosferica è compressa, riscaldata e successivamente espansa, con l'eccesso della potenza prodotta dall turbina rispetto a quella consumata dal compressore utilizzato per la generazione elettrica.

• Sistemi a motore alternativi avanzati (ARES): Sistemi di generazione elettrica a pistone tra 0.5 - 5 MW

• Celle a combustibile: Forniscono una soluzione priva di emissioni producendo elettricità diretta grazie ad un processo elettrochimico, simile a quello di una comune batteria, ma utilizzando combustibile in grado di ripristinare la cella combustibile.

Obiettivi futuri
Secondo Katrina Pielli gli Stati Uniti hanno pianificato un obiettivo che vuole aumentare la capacità CHP del 50% per l'anno 2020. Un ordine esecutivo impone la generazione di 40 GW di CHP per il 2020, oltre agli 82 GW di CHP già prodotti.

Crede che i sistemi CHP possano essere visti come un passo verso la sostenibilità?

Katrina Pielli (Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti): L'impiego di sistemi CHP è vista come una misura per l'aumento dell'efficienza energetica. Le applicazioni CHP funzionano al 65-75% dell'efficienza, che è un grande miglioramento rispetto alla media nazionale del 45%, per questo tipo di servizi. I creatori di linee guida statali, le società industriali e le organizzazioni non governative considerano la cogenerazione come una soluzione efficiente e pulita se paragonata alla creazione separata di calore ed elettricità. Questa maggiore efficienza porta a diversi vantaggi come ad avere costi energetici ed emissioni di gas serra ridotti.

Un risparmio di dieci miliardi di dollari
Le stime provenienti dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti mostrano che il raggiungimento dell'obiettivo farebbe risparmiare un quadrilione di Btu (quads) di combustibile. Ciò eguaglia quasi l'1% del consumo energetico totale degli Stati Uniti. In termini economici, questo permetterebbe ai consumatori di risparmiare dieci miliardi di dollari ogni anno. Le emissioni di CO2 sarebbero ridotte di 150 milioni di tonnellate annuali, l'equivalente delle emissioni emesse da più di 25 milioni di automobili.

Scopri di più sugli obiettivi consultando il rapporto del 2012





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