In generale, le tecnologie impiegate negli ambiti della GD si suddividono in base al tipo di produzione che può essere di tipo termoelettrico o non termoelettrico; quelle di tipo termoelettrico possono generare sola energia elettrica o una combinazione di energia elettrica e termica [46].
Le tecnologie di produzione usate per i sistemi di generazione e cogenerazione elettrica sono quelli indicati di seguito:
• Motori a combustione interna (MCI) o motore endotermico è un particolare motore termico nel quale avviene la combustione di una miscela composta da un carburante (benzina) o un combustibile (gasolio, metano, GPL, cherosene, ecc.) e un comburente (aria) all'interno di una camera di combustione, i quali vengono
168 immessi tramite un impianto d'alimentazione. Il calore prodotto è trasformato in lavoro meccanico, mentre il prodotto della combustione è espulso attraverso un impianto di scarico. Il maggiore vantaggio di questa tecnologia è il basso costo di produzione e di manutenzione, mentre il principale difetto è il livello di emissioni nocive che è fortemente variabile a seconda della tipologia e della taglia;
• Motori Stirling: sono motori a combustione esterna inventati da Robert Stirling nel 1816. Il funzionamento del motore segue il cosiddetto ciclo Stirling;
• Microturbine a gas (MTG): sono un particolare tipo di turbina a gas caratterizzata da taglie di potenza elettrica tipicamente nell’intervallo che va dai 30 ai 200 kW, con rendimenti elettrici dell’ordine di 25-30%. Le microturbine sono particolarmente adatte per applicazioni di cogenerazione in quanto rendono disponibili grandi quantità di calore ad alta temperatura che possono essere vantaggiosamente impiegate per riscaldamento e/o condizionamento di edifici; • Celle a combustibile: sono dispositivi elettrochimici che permettono di ottenere
elettricità direttamente da idrogeno e ossigeno, senza che avvenga alcun processo di combustione termica;
• Impianto fotovoltaico: è un impianto elettrico che sfrutta l'energia solare per produrre energia elettrica mediante conversione della radiazione solare in energia elettrica per mezzo di dispositivi a semiconduttore i quali, se colpiti dalla luce, sono in grado di liberare delle coppie di cariche elettriche elettrone/lacuna. Con le attuali tecnologie la produttività di un sistema fotovoltaico alle nostre latitudini è, includendo le perdite, variabile tra 1000÷1500kWh/y·kWp, mentre il rendimento d’impianto al netto delle perdite raggiunge il 10% (quello complessivo può superare il 15%). Il costo del kWh prodotto varia fortemente a seconda del valore dell’insolazione (incide sulla produttività) e della tipologia dell’impianto. Per l’Italia il prezzo di vendita dell’energia si aggira attorno a 0.50 €/kWh (casi estremi: 0.35 €/kWh nel sud, 0.58 €/kWh nel nord) [48]. Si vede quindi che il costo
169 dell’energia elettrica prodotta dal fotovoltaico non è competitivo con quello delle fonti primarie, sia per quanto riguarda il costo industriale, sia per il prezzo del mercato. È per questo che nei principali paesi dell’Unione Europea si ricorre ad opportune forme di incentivazione per promuoverne l’utilizzo e lo sviluppo tecnologico, al fine di ottenere in futuro una sensibile riduzione dei costi.
• Impianto eolico: sistemi impiegati per la conversione dell'energia cinetica del vento in energia elettrica. Le macchine eoliche o aerogeneratori trasformano l’energia eolica del vento in energia meccanica di rotazione, che poi viene convertita in energia elettrica. Esistono taglie di aerogeneratori che vanno da 500÷750 kW fino a 3÷4 MW, con diametri del rotore fino a 70 m. La conversione dell’energia da meccanica ad elettrica avviene tramite un generatore rotante che può essere sincrono o asincrono, accoppiati direttamente alla rete oppure disaccoppiati tramite convertitori. La questione dell’impatto ambientale delle centrali eoliche (wind farm) e della tutela del patrimonio naturalistico è tuttora il maggiore ostacolo alla diffusione di questa tecnologia nel nostro Paese, ormai giunta ad un elevato livello di maturità e di piena competitività con le fonti primarie. Infatti, la caratteristica di sfruttare una fonte rinnovabile, pulita, disponibile localmente e gratuita ha come contropartita la bassa concentrazione energetica, per cui gli aerogeneratori devono avere dimensioni ragguardevoli in rapporto alla potenza prodotta, con un effetto negativo sul paesaggio. All’impatto visivo si aggiunge, poi, quello acustico (elevata rumorosità) e sul territorio (flora e fauna).
• Impianti idroelettrici di piccola taglia: questi sfruttano l’energia cinetica che l’acqua acquista nel passaggio attraverso salti geodetici. La trasformazione da energia potenziale in energia meccanica dell’acqua avviene per mezzo di turbine, messe in rotazione dalla massa di acqua che transita al loro interno e collegate ad alternatori che provvedono alla conversione in energia elettrica. Quando si parla di
170 generazione distribuita di natura idroelettrica si intende, però, lo sfruttamento di piccoli dislivelli disponibili anche in fiumi o torrenti con portate limitate, usati da piccole centrali in grado di produrre al massimo una decina di MW. Mentre gli impianti di grosse dimensioni con invasi per milioni di metri cubi d’acqua, pur sfruttando una fonte di energia rinnovabile, hanno un impatto negativo sull’ambiente, le considerazioni ambientali possono cambiare radicalmente per gli impianti idroelettrici di piccola taglia. Ad esempio, i benefici ambientali legati alla realizzazione di impianti micro-hydro sono notevoli: tali impianti, utilizzando una risorsa pulita come l’acqua, possono fornire energia elettrica a zone altrimenti isolate o raggiungibili solo con opere di maggiore impatto ambientale, concorrendo alla riduzione della dipendenza energetica dai combustibili fossili ed non producendo emissioni di gas serra, né altre sostanze inquinanti. Gli impianti idroelettrici di piccola taglia rappresentano quindi una importante fonte energetica rinnovabile e possono contribuire attivamente allo sviluppo sostenibile del territorio in cui sono inseriti [3].