Cosa vuol dire?
Con Microgenerazione energetica si intendono tutte quelle tecniche, pratiche e tecnologie volte a produrre autonomamente ed in loco l’energia elettrica necessaria. Questo vale tanto quanto le singole abitazioni quanto piccole comunità, paesi o piccole città.
Invece di grandi centrali, che convogliano l’energia trasportandola dove necessaria in più punti, tante piccole centrali che vengono sfruttate in loco, sia privatamente che in maniera collettiva.
Tecnologie
Pannelli fotovoltaici
Esistono diverse possibilità di produzione microenergetica. La più famosa e attualmente più usata, soprattutto a livello domestico, è il pannello fotovoltaico.
Ogni pannello fotovoltaico è composto da una batteria di celle fotovoltaiche quadrate, di circa 125mm per lato. Le celle sono in grado di convertire l’energia dei fotoni presenti nei raggi solari in energia termica, stimolando il silicio del pannello e producendo una sollecitazione negli elettroni che lo compongono. Tale sollecitazione generà corrente continua, che un inverter dedicato converte poi in corrente alternata per l’uso domestico.
Quanti ne servono però per l’uso, ad esempio, domestico? Una famiglia tende a consumare circa 3mila kwh all’anno che possono essere prodotti da pannelli collocati su 25 metri quadri di superficie di un tradizionale tetto inclinato. La dimensione del singolo pannello dipende da diversi fattori, quali il produttore, il modello, la tecnologia impiegata. Le variabili sono molte.
Anche a livello di materiali ci sono diverse possibilità. Ad oggi esistono il pannello monocristallino, il pannello policristallino e i pannelli fotovoltaici amorfi, oltre a pannelli fotovoltaici di ultima generazione detti CIS, che hanno un’efficienza superiore a quella dei moduli in silicio cristallino e garantiscono un buon livello di produttività anche in situazioni di parziale ombreggiamento.
Ovviamente, l’energia prodotta da questi pannelli è energia pulita, rinnovabile e non impattante per l’ambiente. Il grande vantaggio di una produzione di questo tipo è la possibilità di reimmettere nella rete nazionale l’energia elettrica in disavanzo, evitando lo spreco e andando a compensare una parte dei costi sostenuti per l’installazione dell’impianto.
Esiste altresì la possibilità di dotare un impianto fotovoltaico di un accumulatore, una specie di “batteria domestica” che immagazzina l’energia in eccesso per andare ad utilizzarla quando necessario. Normalmente un accumulatore aumenta il costo dell’impianto di un 30% circa.
L’accumulatore inoltre permette di scegliere se sganciarsi completamente dalla rete elettrica, permettendo una completa autonomia da essa, oppure se rimanere collegati così da compensare eventuali guasti, blackout o periodi di scarsa generazione e continuare la reimmissione e la rivendita sulla rete nazionale.
E’ possibile oltretutto accedere ai bonus ed incentivi fiscali per l’installazione dei pannelli solari, operazione che permette di recuperare anche il 50% dei costi sostenuti.
Pannelli solari, microcentrali a gas con riciclo del calore e soluzioni ancora più innovative prodotte da nuovi traguardi della tecnica, come le microturbine.
Microcentrale termica/elettrica (Cogenerazione)
Un impianto di microcogenerazione è un sistema a combustione che produce contemporaneamente calore ed energia elettrica. Il calore viene usato per riscaldare la casa e per produrre l’acqua calda dei rubinetti, mentre l’energia elettrica va a coprire una parte del fabbisogno elettrico dell’abitazione, oppure essere immessa in rete e resa disponibile agli altri (scambio sul posto). Per gli usi domestici e residenziali, questi impianti hanno potenze inferiori a 50 kW elettrici. Per questo motivo vengono chiamati, microgeneratori (MCHP).
In media, un microcogeneratore produce circa 1/3 di energia elettrica e 2/3 di calore.
E’ un processo molto simile al motore a scoppio delle macchine, che trasforma l’energia termica in movimento e calore, a sua volta usato per la batteria ed il riscaldamento.
La microcentrale non disperde però il calore generato, ma va a recuperarlo attraverso un sistema di scambio e lo utilizza ad esempio nei boiler o caldaie per scaldare l’acqua.
Possono essere utilizzati anche negli alberghi, nei supermercati, nei centri sportivi e nelle piccole e medie imprese.
Come funziona?
Generalmente, le microcentrali sfruttano la combustione per la produzione elettrica e termica. Tramite la combustione viene avviato un motore, che con il movimento genera energia elettrica tramite una dinamo (come qualsiasi generatore a benzina ad esempio), ma il calore sprigionato viene incanalato dentro uno scambiatore. L’efficienza di questa operazione è tale che solo il 10% circa del calore viene disperso senza essere sfruttato.
Nel periodo storico in cui ci troviamo non è però una scelta ecologica ed economica pensare alla combustione del gas naturale, così come anche della combustione a biomassa (pellet, chippato, legname) sia per le emissioni inquinanti sia per i costi che tali combustibili hanno raggiunto.
Negli ultimi anni, sono state sviluppate e commercializzate soluzioni che si basano su celle di idrogeno, combustibile decisamente più economico ed assolutamente ecologico. Inoltre questo tipo di microcogeneratori rientrano negli interventi che permettono di accedere al Bonus 110%.
Turbine
Forse il più innovativo e moderno dei metodi di energy-harvesting (raccolta energetica) disponibili oggi sul mercato, la turbina sfrutta in piccolo lo stesso principio utilizzato dalle più grandi centrali idroelettriche: generare energia elettrica tramite un flusso liquido in movimento attraverso un’elica.
Esistono due tipi di turbine: la turbina a mulinello e la microturbina.
La turbina a mulinello sfrutta un concetto semplice ma intelligente: convoglia l’acqua di un corso naturalmente esistente dentro un’ansa a spirale, dove al centro è collocata una turbina che riceve costantemente il flusso di liquido e rimane in rotazione generando energia elettrica.
Una sola turbina di questo tipo è in grado di alimentare diverse case in contemporanea ma ha lo svantaggio di dover essere collocata in prossimità di esse per essere realmente efficiente.
Nel video che segue (in inglese) ne vediamo una in funzionamento.
La microturbina è invece un piccolo gioiellino tecnico particolarmente avveniristico.
Sfrutta il differenziale di pressione di un flusso liquido o gassoso, movimentando così una piccola elica al suo interno la cui rotazione genera fino a 35W di energia (per ogni turbina) con circa 2atm di pressione.
Può essere collocata dentro gasdotti, tubi dell’acqua particolarmente spaziosi o impianti costruiti ex novo, in serie di modo da sfruttare la somma generativa di più turbine.
La microgenerazione è lo step fondamentale per un tema che toccheremo nel prossimo articolo: le Comunità Energetiche.
