Quali Combustibili Possono Essere Impiegati Per La Microcogenerazione?

1. Introduzione al concetto di microcogenerazione

La microcogenerazione rappresenta una delle soluzioni tecnologiche più interessanti per la produzione simultanea di energia elettrica e calore all’interno di edifici residenziali, piccole imprese, strutture pubbliche e comunità energetiche locali. Si tratta di un processo efficiente, in grado di ridurre gli sprechi e di migliorare la gestione dei consumi energetici, grazie al recupero del calore che altrimenti andrebbe disperso. La microcogenerazione è quindi una tecnologia adatta per il settore civile e per il terziario, che consente di raggiungere alti livelli di efficienza energetica, con impatti ambientali ridotti rispetto alle soluzioni tradizionali.

Alla base del processo di microcogenerazione vi è un motore primo, cioè un generatore di energia meccanica o termica, che può funzionare alimentato da vari combustibili. Questo motore è accoppiato a un generatore elettrico e a uno scambiatore di calore, il quale cattura l’energia termica prodotta durante il funzionamento del motore e la rende disponibile per il riscaldamento degli ambienti o per la produzione di acqua calda sanitaria. Il rendimento complessivo dell’impianto microcogenerativo può superare il 90%, una soglia difficilmente raggiungibile da sistemi separati di produzione elettrica e termica.

Tuttavia, uno degli aspetti fondamentali che influisce sulle prestazioni, sui costi, sull’impatto ambientale e sull’applicabilità della microcogenerazione è rappresentato dalla scelta del combustibile. I diversi combustibili utilizzabili presentano caratteristiche molto differenti tra loro: dal potere calorifico al costo, dalla disponibilità alla sostenibilità ambientale, dalla compatibilità tecnologica fino alle normative che ne regolano l’uso. Pertanto, comprendere quali siano i combustibili impiegabili nella microcogenerazione, e analizzarne i punti di forza e le criticità, è un passaggio essenziale per effettuare una scelta consapevole, sia a livello individuale che di sistema.

2. Gas naturale: il combustibile di riferimento

Il gas naturale rappresenta senza dubbio il combustibile più utilizzato e diffuso nei sistemi di microcogenerazione domestica e commerciale. Si tratta di una fonte fossile relativamente pulita, abbondante, facilmente trasportabile e già capillarmente distribuita sul territorio italiano, grazie alla presenza della rete di distribuzione metanifera. Questo combustibile è apprezzato per la sua stabilità di fornitura, per il contenuto energetico elevato e per il buon equilibrio tra efficienza energetica e emissioni ambientali.

Un sistema di microcogenerazione alimentato a gas naturale può impiegare diverse tecnologie: motori a combustione interna, turbine a gas o celle a combustibile a idrogeno (con reforming del metano). I motori a combustione interna rappresentano la scelta più comune nelle applicazioni residenziali, grazie alla loro semplicità, robustezza e costi contenuti. Questi sistemi permettono di recuperare fino al 60% dell’energia sotto forma di calore e di trasformare il restante 30-35% in energia elettrica.

Il gas naturale ha un contenuto di carbonio più basso rispetto ad altri combustibili fossili come carbone e gasolio, e quindi produce meno emissioni di CO₂ per unità di energia generata. Tuttavia, resta una fonte fossile, e in quanto tale soggetta a pressioni regolatorie crescenti nell’ambito delle politiche di decarbonizzazione. In futuro, il suo impiego nella microcogenerazione sarà probabilmente soggetto a strategie di transizione, come l’utilizzo combinato con biometano o l’integrazione con tecnologie ibride.

Un altro elemento a favore del gas naturale è la compatibilità con le infrastrutture esistenti. Gli impianti di microcogenerazione possono essere facilmente installati in edifici già serviti dalla rete del metano, riducendo i costi di adeguamento e i tempi di avviamento. Inoltre, la manutenzione ordinaria di questi sistemi è ormai ben standardizzata, con un buon livello di affidabilità.

Va però considerato che i recenti eventi geopolitici, le tensioni internazionali e l’instabilità del mercato del gas naturale hanno portato a oscillazioni nei prezzi di approvvigionamento, rendendo meno prevedibili i ritorni economici degli impianti alimentati con questo combustibile. Anche per questo motivo cresce l’interesse verso fonti alternative.

3. Biogas e biometano: la svolta verso la sostenibilità

Tra i combustibili alternativi impiegabili nella microcogenerazione, il biogas e il biometano si distinguono per il loro carattere rinnovabile e per la loro compatibilità con molte delle tecnologie già disponibili sul mercato. Il biogas viene prodotto attraverso la digestione anaerobica di biomasse, come residui agricoli, reflui zootecnici, rifiuti organici o fanghi di depurazione. Il risultato è una miscela gassosa costituita principalmente da metano e anidride carbonica, con piccole quantità di altri gas.

Per poter essere utilizzato efficacemente nei sistemi di microcogenerazione, il biogas richiede una depurazione preliminare, per rimuovere impurità che potrebbero danneggiare i motori o compromettere le performance. Una volta purificato, il biogas può essere bruciato in motori endotermici, analoghi a quelli che utilizzano il gas naturale, per generare energia elettrica e calore. Il rendimento complessivo resta elevato, e i vantaggi ambientali sono evidenti: il biogas è una fonte carbon neutral, in quanto la CO₂ emessa durante la combustione è compensata dalla CO₂ assorbita dalle piante durante la crescita della biomassa.

Ancora più interessante sotto il profilo della distribuzione e dell’integrazione con le reti esistenti è il biometano, che si ottiene da una successiva fase di raffinazione del biogas, fino a raggiungere una composizione praticamente identica a quella del gas naturale. Il biometano può essere immesso nella rete del metano, stoccato, trasportato, e utilizzato in impianti di microcogenerazione senza necessità di modifiche strutturali. Questa caratteristica lo rende un sostituto diretto del gas fossile, con un impatto ambientale nettamente inferiore.

La produzione di biometano in Italia è in costante crescita, anche grazie agli incentivi statali e agli obiettivi europei sulla decarbonizzazione del settore energetico. L’integrazione di sistemi microcogenerativi alimentati a biometano può rappresentare una svolta decisiva per la decarbonizzazione diffusa, soprattutto nelle aree rurali o semi-rurali, dove le materie prime per la digestione anaerobica sono facilmente reperibili.

Resta tuttavia il tema della disponibilità limitata di questi combustibili su scala nazionale, che oggi non è ancora sufficiente a coprire la domanda complessiva del settore energetico. Anche per questo motivo, le politiche pubbliche puntano a incentivare filiere corte e modelli distribuiti, in cui il combustibile venga prodotto e utilizzato localmente, a vantaggio dell’efficienza complessiva del sistema.

4. Idrogeno e combustibili sintetici: una prospettiva futura

Tra le opzioni più promettenti per il futuro della microcogenerazione si trovano senza dubbio l’idrogeno e i combustibili sintetici, capaci di offrire un’alternativa completamente decarbonizzata, soprattutto nel lungo termine. L’idrogeno, in particolare, è un vettore energetico che può essere utilizzato in celle a combustibile per produrre energia elettrica e calore con un’efficienza elevata e senza emissioni dirette di CO₂, a condizione che sia prodotto da fonti rinnovabili (idrogeno verde).

Le celle a combustibile rappresentano una tecnologia avanzata per la microcogenerazione, in grado di generare corrente elettrica attraverso reazioni elettrochimiche anziché combustione. Questo consente di ridurre notevolmente le emissioni inquinanti, eliminare il particolato e abbassare i livelli di rumore. Inoltre, l’efficienza elettrica può raggiungere il 45-50%, con un’efficienza termica che porta il rendimento complessivo vicino al 90%. Tuttavia, al momento attuale i costi delle celle a combustibile rimangono elevati, così come quelli di produzione, stoccaggio e distribuzione dell’idrogeno.

L’impiego dell’idrogeno in impianti microcogenerativi potrebbe rappresentare un’opzione strategica nei contesti ad alta innovazione tecnologica, oppure all’interno di comunità energetiche locali dove l’idrogeno viene prodotto tramite elettrolisi sfruttando energia solare o eolica in eccesso. In questo modo, l’idrogeno non è solo un combustibile, ma un mezzo di accumulo e di valorizzazione dell’energia rinnovabile.

Accanto all’idrogeno, si collocano anche i cosiddetti e-fuel o combustibili sintetici, prodotti a partire da CO₂ catturata e idrogeno rinnovabile. Anche se al momento si trovano ancora in fase sperimentale o pilota, questi combustibili potrebbero in futuro alimentare microturbine, motori o celle a combustibile, offrendo un bilancio neutro di CO₂ e una maggiore versatilità rispetto ai combustibili tradizionali.

La criticità principale, oltre ai costi di produzione, risiede nella necessità di infrastrutture dedicate per lo stoccaggio e la distribuzione. Inoltre, trattandosi di soluzioni di frontiera, i combustibili sintetici richiederanno ancora diversi anni prima di entrare in modo stabile nel mercato della microcogenerazione diffusa. Tuttavia, la loro flessibilità e il basso impatto ambientale li rendono candidati ideali per le strategie energetiche post-carbonio.

5. Altri combustibili e prospettive ibride

Oltre ai combustibili già citati, vi sono altri prodotti che possono, in condizioni particolari, essere impiegati nella microcogenerazione, anche se con limiti tecnici, normativi o ambientali. Un esempio è il GPL (gas di petrolio liquefatto), spesso utilizzato in zone non metanizzate. Questo combustibile consente di alimentare piccoli impianti, offrendo una soluzione pratica e relativamente economica nei territori montani o isolati, dove la rete del metano non è disponibile. Tuttavia, trattandosi di un derivato del petrolio, il GPL comporta emissioni superiori al gas naturale, oltre a richiedere sistemi di stoccaggio a pressione e trasporto via cisterna, che ne limitano la diffusione su larga scala.

In contesti industriali o agricoli, possono anche essere impiegati combustibili liquidi di scarto o oli vegetali, che però richiedono impianti specificamente progettati o adattati, e pongono problematiche legate alla qualità del combustibile, all’intasamento dei componenti e alla manutenzione più onerosa. Anche l’etanolo, sebbene impiegato in alcuni modelli di microturbine, ha un potere calorifico inferiore e un costo spesso non competitivo rispetto ad altri vettori energetici.

Una prospettiva particolarmente interessante, infine, è quella dei sistemi ibridi, che combinano la microcogenerazione con altre tecnologie energetiche, come i pannelli fotovoltaici, le pompe di calore, o i sistemi di accumulo termico ed elettrico. In questi modelli, la scelta del combustibile non è più vincolata esclusivamente alla generazione primaria, ma diventa parte di una strategia integrata in grado di adattarsi alle esigenze dell’utente, all’andamento della domanda, alle condizioni ambientali e alla disponibilità delle risorse locali.

In questo contesto, la microcogenerazione può contribuire a stabilizzare la produzione e a garantire continuità energetica, mentre le fonti rinnovabili intermittenti forniscono l’energia complementare. Il combustibile scelto assume allora un ruolo di equilibrio, e può essere ottimizzato sulla base della flessibilità del sistema, degli incentivi disponibili e della decarbonizzazione progressiva degli approvvigionamenti.