Come Fare Cogenerazione Con Una Caldaia A Pellet

La crescente attenzione verso l’autonomia energetica, il risparmio sui costi e la riduzione delle emissioni ha reso la cogenerazione domestica un’opzione sempre più interessante. Tra le soluzioni disponibili, una delle più promettenti – soprattutto per abitazioni medio-grandi o piccole imprese – è l’utilizzo di una caldaia a pellet abbinata a un motore Stirling, in grado di produrre contemporaneamente calore ed elettricità.

Questa tecnologia consente di sfruttare una risorsa rinnovabile – il pellet – in modo efficiente, producendo calore per riscaldamento e acqua calda sanitaria, ma anche energia elettrica in autoconsumo o da cedere alla rete. In questo articolo analizzeremo in dettaglio il funzionamento del sistema, i vantaggi rispetto ad altre fonti, l’integrazione con il solare, la tecnologia Stirling, e infine una valutazione economica realistica dei risparmi ottenibili.

1. I Cogeneratori Caldaia A Pellet + Motore Stirling

Un sistema cogenerativo basato su caldaia a pellet e motore Stirling rappresenta una soluzione tecnologicamente accessibile e adatta all’ambito residenziale. L’idea alla base è semplice: impiegare il calore prodotto dalla combustione del pellet – fonte rinnovabile e a basso costo – per generare elettricità tramite un motore Stirling e, contemporaneamente, alimentare l’impianto termico dell’abitazione.

Questi sistemi sono già disponibili in commercio in versioni compatte e facili da installare, in grado di fornire ad esempio 2-3 kW di potenza elettrica e 10-15 kW di potenza termica, valori adatti per una casa unifamiliare ben isolata o una piccola azienda artigiana.

Funzionamento del sistema

Il cuore del sistema è un motore Stirling, che funziona sfruttando una differenza di temperatura tra due punti: da un lato riceve calore ad alta temperatura (ad esempio dalla fiamma del pellet o da uno scambiatore con i fumi caldi), dall’altro è raffreddato da acqua che cede calore all’impianto domestico. Il pistone del motore muove un alternatore che produce elettricità, mentre l’acqua di raffreddamento – che assorbe parte del calore non convertito – viene utilizzata per riscaldamento e acqua calda sanitaria.

Il sistema viene collegato all’impianto termico come una normale caldaia a pellet, e funziona in modo modulante, secondo la richiesta di calore. La corrente elettrica prodotta può:

• Essere consumata direttamente in casa.
• Essere ceduta alla rete elettrica, se non utilizzata in loco, attraverso un inverter certificato CEI 0-21.

Attualmente non è più disponibile il vecchio “scambio sul posto” (cessato nel 2024), ma è attivo il meccanismo di ritiro dedicato GSE, che remunera l’energia elettrica immessa in rete, a seconda del prezzo zonale orario.

 

2. I Vantaggi Della Cogenerazione Domestica A Pellet

A differenza di un impianto fotovoltaico – che produce energia solo quando c’è sole – il sistema cogenerativo a pellet può operare anche di notte o nei mesi invernali, ovvero proprio quando il fabbisogno termico ed elettrico è più elevato. Questo consente di coprire una quota importante dei consumi domestici elettrici, con evidenti vantaggi in bolletta.

Efficienza e convenienza

La cogenerazione a pellet consente di sfruttare una sola fonte per ottenere due forme di energia:

• Il calore, prodotto con rendimenti superiori al 90%.
• L’elettricità, prodotta sfruttando il calore residuo.

Questo approccio permette di raggiungere un rendimento globale dell’impianto superiore all’80-85%, un valore che raramente può essere eguagliato da impianti separati.

In condizioni di funzionamento continuativo, una macchina da 3 kW elettrici può produrre in 24 ore:

3 kW × 24 h = 72 kWh al giorno, cioè oltre 2.000 kWh al mese.

Tale quantità può coprire totalmente i consumi elettrici di una famiglia, o essere in parte immessa in rete, generando un ritorno economico.

Utilizzo anche in estate

Durante l’estate, quando il riscaldamento non è necessario, l’impianto può continuare a funzionare se il calore è impiegato per:

• Produrre acqua calda sanitaria.
• Alimentare un sistema di raffrescamento ad assorbimento.
• Servire processi produttivi in piccole attività.

Questa flessibilità rende il sistema cogenerativo estremamente interessante anche nei mesi caldi, sebbene il funzionamento estivo debba essere progettato con attenzione per evitare inutili sprechi o surriscaldamenti.

 

3. L’Integrazione Con La Cogenerazione Solare

La sinergia tra cogenerazione a pellet (invernale) e cogenerazione solare (estiva) è un approccio innovativo e sostenibile per ottenere energia termica ed elettrica durante tutto l’anno.

Come funziona la cogenerazione solare

Anche nella cogenerazione solare, il motore Stirling gioca un ruolo fondamentale. In estate, anziché essere alimentato dal calore del pellet, il motore riceve energia da un collettore solare concentratore – spesso di tipo parabolico – che produce calore ad alta temperatura (superiore a 350°C), sufficiente per azionare il ciclo termodinamico dello Stirling.

Il sistema produce così energia elettrica sfruttando il calore solare, e contemporaneamente genera acqua calda sanitaria o calore per altri usi. Questo sistema ha rendimenti globali ben superiori a quelli di un impianto fotovoltaico:

• Un impianto fotovoltaico converte circa il 18-22% dell’energia solare in elettricità.
• Un sistema solare termodinamico con Stirling può superare il 30% elettrico, e fino al 60-70% complessivo, considerando anche il calore recuperato.

Naturalmente, la produzione elettrica è limitata alle ore di soleggiamento, e non è continua come con il pellet. Tuttavia, l’abbinamento delle due tecnologie consente una copertura annuale più equilibrata, massimizzando l’autoproduzione e riducendo la dipendenza dalla rete.

Aspetti pratici e normativi

La cogenerazione solare, pur vantaggiosa, presenta ancora alcuni limiti:

• Richiede spazi adeguati e un’esposizione ottimale.
• Può essere soggetta a vincoli paesaggistici e autorizzativi.
• Comporta costi iniziali elevati, anche se in calo grazie all’evoluzione tecnologica.

In Italia, la normativa per l’installazione è disciplinata dal D.Lgs. 28/2011, con semplificazioni per impianti sotto i 20 kW termici e incentivi disponibili tramite detrazioni fiscali o, in passato, tramite il Conto Termico.

 

4. La Tecnologia Emergente Dei Motori Stirling

Il motore Stirling è il cuore del sistema di cogenerazione. Si tratta di una macchina termica a ciclo chiuso, che trasforma l’energia termica in energia meccanica, successivamente convertita in elettricità tramite un generatore.

Caratteristiche principali

• Assenza di combustione interna: il calore è fornito esternamente, quindi è compatibile con molte fonti (biomassa, solare, metano, rifiuti organici, ecc.).
• Funzionamento silenzioso e continuo: non ha valvole o esplosioni interne.
• Bassa manutenzione: grazie alla semplicità meccanica (pochi componenti mobili).
• Durata molto elevata: superiore a 60.000 ore con regolare manutenzione.

Limiti attuali

Nonostante i vantaggi, i motori Stirling non sono ancora diffusi su larga scala a causa di:

• Costi elevati: circa 2.000 € per kW elettrico installato, sebbene in calo.
• Efficienza inferiore ai motori a combustione interna, specialmente per potenze superiori ai 10-20 kW.
• Scarsa disponibilità di produttori affidabili, anche se l’industria europea sta crescendo rapidamente.

Si prevede tuttavia che l’adozione su larga scala – in particolare nei settori dell’autoconsumo, delle smart grid e delle comunità energetiche – porterà a un abbattimento dei costi entro i prossimi anni.

 

5. Quanto Si Risparmia Con La Cogenerazione?

La cogenerazione è vantaggiosa solo se consente di ridurre in modo significativo il consumo di combustibili fossili rispetto alla produzione separata di elettricità e calore. Ecco un esempio semplificato che ne evidenzia i benefici:

Produzione separata

• Per ottenere 35 unità di energia elettrica con una centrale termoelettrica (rendimento 40%): servono 87,5 unità di combustibile.
• Per ottenere 50 unità di calore con una caldaia domestica (rendimento 80%): servono 62,5 unità.
• Totale combustibile consumato: 87,5 + 62,5 = 150 unità.

Produzione con cogenerazione

• Per ottenere 35 unità elettriche + 50 termiche da un sistema cogenerativo con rendimento globale dell’85%:
• Combustibile consumato: (35 + 50) / 0,85 ≈ 100 unità.

Risparmio energetico: 150 – 100 = 50 unità, pari al 33%.

Questo risparmio si traduce in:

• Minori emissioni di CO₂.
• Riduzione dei costi in bolletta.
• Valorizzazione degli incentivi (fiscali o tramite ritiro dedicato GSE).

Aspetti economici e rientro dell’investimento

Un impianto cogenerativo da 3 kW elettrici + 10-15 kW termici ha un costo indicativo tra 15.000 e 20.000 €, comprensivo di installazione. Il rientro dell’investimento dipende da:

• Prezzo del pellet (oggi circa 0,22-0,26 €/kg, soggetto a variazioni stagionali).
• Prezzo dell’energia elettrica evitata (0,25-0,35 €/kWh per un’utenza domestica).
• Energia elettrica ceduta (0,10-0,15 €/kWh in ritiro dedicato).
• Detrazioni fiscali (fino al 65% con Ecobonus, se l’intervento è qualificato).
• Possibile premio CAR per impianti con rendimenti certificati (solo sopra i 20 kWe, quindi non applicabile ai sistemi domestici).

In condizioni favorevoli, il tempo di ritorno economico è tra 5 e 8 anni, con risparmi annuali potenziali fino a 2.000-3.000 € tra termico ed elettrico, soprattutto in abitazioni energivore o in presenza di utenze commerciali.

 

Conclusione: La Cogenerazione Domestica A Pellet È Una Soluzione Per Il Futuro?

La risposta è sì, ma a condizione che:

• L’abitazione abbia un fabbisogno termico rilevante, distribuito nel tempo.
• Ci sia spazio per stoccaggio pellet e accumulo termico.
• L’impianto sia correttamente progettato, evitando sovradimensionamenti.
• Si punti all’autoconsumo elettrico e non solo alla vendita in rete.

Il futuro della microcogenerazione potrebbe evolvere in sistemi integrati con batterie, smart inverter e comunità energetiche, dove il calore e l’elettricità prodotti localmente assumono un valore economico e ambientale sempre più elevato.