Le tecnologie legate al gas possono ricoprire un ruolo di fondamentale importanza per quanto riguarda la flessibilità del sistema elettrico. Tra queste vi è senza ombra di dubbio la cogenerazione, ossia la produzione simultanea di elettricità e calore che spesso prende il nome di CHP, dall’acronimo inglese Combined Heat and Power. Il suo utilizzo, ad esempio, permette alle centrali elettriche convenzionali di sfruttare il calore prodotto nella generazione di elettricità, che altrimenti verrebbe disperso attraverso i sistemi di evacuazione.

Gli impianti CHP a gas di grandi dimensioni, tipicamente situati nei centri urbani  (dove sono richieste elevate quantità di  elettricità e di calore),  sono una fonte energetica rilevante per le reti di teleriscaldamento delle aree metropolitane e contribuiscono a salvaguardare la sicurezza e la continuità della fornitura di energia elettrica grazie alla loro perfetta complementarietà con la produzione di energia da fonti rinnovabili (vento e sole) per loro natura discontinue e non programmabili.

E i vantaggi non si limitano agli impianti di grandi dimensioni. Grazie alla micro-cogenerazione e alle celle a combustibile (Fuel Cells), infatti, è possibile produrre calore ed elettricità puliti e affidabili per l’utilizzo domestico direttamente a casa propria, immettendo in rete l’energia elettrica in eccesso proprio come avviene con le fonti rinnovabili.

Poiché il calore viene integralmente recuperato, l’efficienza energetica della micro-cogenerazione può superare il 95% con un risparmio complessivo di energia primaria anche superiore al 20% rispetto alla produzione separata di calore ed energia elettrica ottenibile con caldaie convenzionali.

La direttiva europea sulla cogenerazione (2004/8/CE) definisce la cogenerazione su piccola scala in base alla capacità elettrica, dove per micro-CHP si intendono gli apparecchi con una capacità inferiore ai 50kW e per mini-CHP quelli con capacità inferiore a 1 MW. I sistemi di micro-CHP sono attualmente alimentati a gas naturale, biogas, biometano, biocarburanti o GPL e sono simili per dimensioni e forma a normali caldaie domestiche, quindi possono essere appesi a parete o appoggiati sul pavimento. La principale differenza rispetto a una caldaia standard è che le CHP sono in grado di generare elettricità mentre riscaldano l'acqua.

La micro e la mini-CHP possono intervenire sulla produzione locale di energia elettrica mentre le soluzioni ibride permettono di bilanciare la domanda di gas ed elettricità a fronte di picchi di domanda o a surplus di produzione rendendo possibile l’offerta di servizi di flessibilità. L'implementazione di queste soluzioni è relativamente recente in Europa (50.000 impianti micro- CHP che utilizzano generalmente motori a combustione interna di derivazione automobilistica), mentre in Giappone sono già installati circa 200.000 Fuel Cells e 130.000 micro -CHP. 

Sistema domestico smart di Micro-CHP e Fuel Cell

Fonte: Eurogas

Proprio perché consentono una maggiore interazione tra i sistemi di elettricità e gas, i sistemi mini e micro-CHP portano efficienza e flessibilità al sistema energetico. Si tratta, infatti, di soluzioni altamente efficienti per lo shift automatico del carico tra la rete elettrica e la rete gas che consentono anche al consumatore finale di partecipare attivamente al mercato energetico, e se controllate direttamente da remoto possono funzionare come vere e proprie centrali elettriche virtuali in grado di garantire le punte di consumo elettrico.

Inoltre il loro alto rendimento abbinato ad una combustione pulita, porta ad una significativa riduzione delle emissioni di CO2 nonché a basse emissioni di NOx, noto precursore del particolato dannoso per la salute, contribuendo così al conseguimento degli obiettivi di decarbonizzazione dell’ambiente della UE e a quelli climatici dell'ONU.

Infine, la micro-CHP, specialmente se combinata con contatori intelligenti e servizi di fornitura ad hoc, è in grado di collegare in maniera efficiente le reti di distribuzione del gas, da subito utilizzabili e capillarmente presenti nel nostro paese, e quelle dell'elettricità creando un'interoperabilità (Energy Sectors Coupling) caratteristica delle smart energy grids.

Al momento, tuttavia, permangono diverse barriere allo sviluppo della micro-cogenerazione, principalmente legate all’iter autorizzativo e al ritardo della normativa che ancora non ne individua (e quindi non ne remunera) i vantaggi ambientali. I costi di capitale e di manutenzione costituiscono il secondo ostacolo: è quindi necessario, per aumentarne la diffusione e ridurne il costo unitario, rendere consapevoli i consumatori dei risparmi che possono ottenere con questa tecnologia.

Infine, c’è da mettere mano al quadro normativo e a quello regolatorio per fare in modo che la micro-CHP possa accedere ai meccanismi per l’efficienza energetica (Certificati Bianchi e Conto Termico 2.0) e possa beneficiare della semplificazione dell’iter autorizzativo per l’installazione e conduzione di questi tipi di impianti.

A livello europeo sono in corso pilots di smart grid gas che dimostrano la bontà in termini di flessibilità del sistema. Tra questi, quelli con le Fuel Cells si concentrano sulle performance e l’affidabilità, mentre gli altri sulla capacità di combinare e controllare a distanza gli impianti gas. L’Interflex Project (F), il Wales FREEDOM Project nel Regno Unito, nonché il Dresden Project (D) e il progetto nell’isola di Ameland (NL) sono esempi sempre più tangibili che dimostrano come la cogenerazione di piccola scala possa assicurare una maggiore flessibilità del sistema elettrico locale, attraverso sistemi che combinano un uso più efficiente delle risorse e un maggiore coinvolgimento del produttore/consumatore residenziale.

Il pezzo qui pubblicato è una rivisitazione del punto “Micro CHP Capacity To Lower Electricity Demand” comparso nello studio “Flexibility In The Energy Transition - A Toolbox for Gas DSOs” consultabile a questo link e il Position Paper “La micro-cogenerazione: un futuro intelligente e sostenibile per l’energia”