Cogenerazione: caratteristiche, funzionamento e vantaggi

La cogenerazione rappresenta oggi una delle opzioni più efficaci per ridurre i consumi di energia e abbatterne i costi relativi, in ambito sia industriale sia civile. In un contesto in cui l’efficienza energetica è diventata una priorità strategica – per raggiungere gli obiettivi climatici del Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima (PNIEC) aggiornato nel 2024 e per rispondere alla volatilità dei prezzi dell’energia – offre infatti una risposta concreta e tecnicamente matura.

Cosa è la cogenerazione

La cogenerazione, definita nella lingua inglese con l’acronimo CHP (“combined heat and power”), è la produzione combinata, con un solo processo, di energia elettrica (o meccanica) e termica, a partire da un’unica fonte primaria.

La definizione è sancita a livello europeo dalla Direttiva 2004/8/CE, recepita nel nostro paese con il D. Lgs. N° 20/2007, che ha introdotto il concetto di cogenerazione ad alto rendimento (CAR). Entrambe le forme di energia prodotte, elettrica e termica, sono considerate “effetti utili”, il che distingue la cogenerazione dalla semplice produzione di energia elettrica, in cui il calore generato viene disperso nell’ambiente come scarto.

Il principio di base è semplice: se in un impianto tradizionale per la produzione di energia elettrica la quota di energia termica generata viene dissipata e sprecata, con la cogenerazione viene invece recuperata e reimmessa nel ciclo produttivo. Oppure utilizzata per riscaldamento, acqua calda sanitaria o processi industriali, azzerando di fatto le perdite di distribuzione.

Come funziona un impianto di cogenerazione

Un impianto di cogenerazione è composto da alcuni elementi fondamentali:

• motore (il cuore del sistema), solitamente a combustione interna o una turbina a gas, che converte l’energia del combustibile in energia meccanica, con un rendimento di conversione che mediamente si aggira intorno al 32–35%;
• alternatore accoppiato al motore, che trasforma l’energia meccanica in elettricità;
• scambiatori di calore (recuperatori termici), che recuperano il calore di scarto prodotto dal motore (proveniente dall’acqua di raffreddamento, da gas di scarico o da olio) rendendolo disponibile per applicazioni civili o industriali.

Senza il recupero termico circa il 65–70% dell’energia potenziale contenuta nel combustibile andrebbe dispersa. Grazie alla cogenerazione, questo calore viene valorizzato, consentendo di raggiungere rendimenti globali superiori all’80–90%, con una riduzione significativa della domanda di energia primaria rispetto alla produzione separata di calore ed elettricità.

Per quanto riguarda il funzionamento specifico degli impianti, questo è definito dalle tecnologie in uso. Ad esempio, nel caso di una centrale elettrica tradizionale, si sfrutta il calore generato dalla combustione necessaria a riscaldare l’acqua per la produzione del vapore usato per azionare una turbina, che a sua volta produce energia cinetica e, successivamente, elettricità. L’acqua riscaldata non viene utilizzata per altri scopi. In un impianto di cogenerazione, invece, può essere distribuita ai consumatori e utilizzata all’interno degli edifici per i vari scopi visti. Si recupera l’energia termica che, altrimenti, sarebbe solo un “effetto” del processo di combustione. In generale, comunque, le tecnologie più utilizzate per un impianto di cogenerazione sono i motori endotermici, le turbine a gas, le turbine a vapore, le celle a combustibile.

Quali combustibili si utilizzano nella cogenerazione

Gli impianti di cogenerazione possono essere alimentati con diversi combustibili: gas naturale, il più diffuso, biogas o biometano, derivato da scarti organici o reflui zootecnici, biomasse solide o liquide, gas di sintesi, come il syngas (miscela gassosa combustibile composta principalmente da idrogeno e monossido di carbonio, con quantità minori di anidride carbonica e metano), idrogeno, ancora in fase di sperimentazione e di sviluppo.

Secondo i dati della Cogen World Coalition, che riunisce nel mondo aziende, istituzioni e professionisti impegnati per un uso efficiente e sostenibile dell’energia e lo sviluppo della cogenerazione, circa il 27% dei combustibili utilizzati in Europa negli impianti CHP proviene da fonti rinnovabili (principalmente biomasse e biogas), quindi con un percorso già in atto di transizione verso la decarbonizzazione.

Cogenerazione ad alto rendimento secondo la normativa

Il quadro normativo italiano distingue la cogenerazione ordinaria dalla cogenerazione ad alto rendimento (CAR), che può beneficiare di un regime di sostegno specifico. Il testo di riferimento è il D.M. del 5 settembre 2011, che ha recepito le direttive europee e stabilisce i requisiti per il riconoscimento della qualifica di CAR da parte del Gestore dei servizi energetici (GSE).

Il parametro chiave per definire un impianto di cogenerazione ad alto rendimento è il PES (“primary energy saving”), ovvero il risparmio di energia primaria, indice che quantifica il combustibile risparmiato rispetto alla produzione separata delle stesse quantità di energia elettrica e termica.

La formula generale del PES confronta l’energia effettivamente consumata dall’impianto cogenerativo con quella che sarebbe necessaria per produrre separatamente la stessa quantità di elettricità (secondo il rendimento medio del parco termoelettrico italiano) e di calore (con il rendimento convenzionale del 90% per produzione di acqua calda/vapore).

Dunque, un impianto di cogenerazione è definibile ad alto rendimento quando:

• il valore PES è almeno pari al 10% rispetto alla produzione separata di elettricità e di calore (per impianti con potenza elettrica ≥ 1 MWe);
• il PES è positivo (con qualunque valore), nel caso di unità di microcogenerazione (< 50 kWe) o di piccola cogenerazione (< 1 MWe).

In impianti correttamente dimensionati, i valori PES possono raggiungere il 20-25%, soprattutto in presenza di fabbisogni termici continui e coerenti con il profilo di funzionamento del complesso.

Gli incentivi per la cogenerazione in Italia

Il principale strumento di incentivazione per gli impianti di cogenerazione ad alto rendimento in Italia sono i titoli di efficienza energetica (TEE), comunemente noti come Certificati bianchi. Si tratta di titoli negoziabili emessi dal Gestore dei servizi elettrici (GSE), che attestano il risparmio energetico conseguito rispetto alla produzione separata di calore ed elettricità.

Ogni titolo equivale a 1 tonnellata equivalente di petrolio (TEP) di energia primaria risparmiata. Il numero di Certificati bianchi riconosciuti a un impianto è calcolato annualmente dal GSE sulla base del PES conseguito nel periodo di rendicontazione. I titoli hanno una durata variabile da 3 a 10 anni e possono essere ceduti sul mercato gestito dal gestore dei mercati energetici ai soggetti obbligati (i grandi distributori di energia), rappresentando così una fonte di ricavo aggiuntiva per chi investe in cogenerazione. Non sono però cumulabili con altri incentivi statali destinati agli stessi progetti o a carico delle tariffe dell’energia elettrica e del gas, ma possono essere combinati con finanziamenti locali, regionali e comunitari, nel rispetto dei limiti previsti dalla normativa europea.

I dati confermano la crescita del settore: nel 2024 il gestore dei servizi energetici ha riconosciuto oltre 1,33 milioni di TEE a impianti di cogenerazione ad alto rendimento, con un incremento del 64% di nuovi progetti presentati rispetto all’anno precedente.

Con il nuovo D.M. 21 luglio 2025, che ha riformato il meccanismo dei certificati bianchi, la vita utile incentivata è stata estesa da 7 a 10 anni, con un incremento dell’incentivo complessivo fino al 30%, e sono state semplificate le procedure per il riconoscimento della qualifica ad alto rendimento.

I vantaggi della cogenerazione

Il beneficio principale della cogenerazione è il risparmio di energia primaria, che si riflette nel taglio delle relative spese. Rispetto alla produzione separata di energia elettrica e termica, la cogenerazione richiede infatti tra il 10 e il 30% in meno di combustibile per soddisfare lo stesso fabbisogno energetico e ciò si traduce in una minore dipendenza dai combustibili fossili (nodo particolarmente rilevante per il nostro paese che, secondo i dati ISTAT/Eurostat 2023 soddisfa circa il 74,8% del proprio fabbisogno energetico con l’importazione.

Il ritorno dell’investimento varia in base alla taglia dell’impianto, al profilo dei consumi e al valore dei Certificati bianchi ottenibili, ma per impianti correttamente dimensionati i tempi di payback si collocano generalmente in un orizzonte di 5-8 anni.

Tutto ciò comporta anche la diminuzione delle emissioni di CO₂ e di altri gas climalteranti, contribuendo al raggiungimento degli obiettivi di decarbonizzazione previsti dal PNIEC e dall’agenda europea del Green Deal.

Da ultimo, producendo energia in loco, la cogenerazione elimina o riduce drasticamente le perdite che si verificano durante il trasporto dell’energia elettrica dalla centrale di produzione all’utente finale, che per la rete di distribuzione italiana ammontano mediamente al 6-8% dell’energia prodotta.

Trigenerazione, l’evoluzione della cogenerazione

La trigenerazione, in inglese definita “combined cooling heating and power” (CCHP) è una estensione del concetto di cogenerazione, poiché alla produzione contemporanea di energia elettrica e termica aggiunge quella frigorifera.

Un risultato che si ottiene abbinando all’impianto cogenerativo un chiller ad assorbimento, dispositivo che utilizza il calore di scarto (anziché l’energia elettrica, come nei normali refrigeratori) per produrre acqua refrigerata a temperature generalmente comprese tra 6° C e 12°C. Il ciclo di assorbimento impiega coppie di fluidi, come ad esempio acqua e bromuro di litio, per convertire l’energia termica in potenza frigorifera, senza necessità di un ulteriore combustibile.

La trigenerazione, rispetto alla sola cogenerazione, massimizza così l’utilizzo del calore di scarto in tutte le stagioni, aumentando le ore di funzionamento utile dell’impianto e migliorando ulteriormente il rendimento complessivo. Per questo è particolarmente indicata negli edifici in cui il fabbisogno di riscaldamento, raffrescamento, elettricità sia continuativo, come ad esempio ospedali, centri commerciali, alberghi, industrie alimentari e farmaceutiche, centri dati.

Il quartiere Neue Weststadt a Esslingen, in Germania, con appartamenti, negozi, uffici e un campus per quasi 2.000 studenti, è urbanisticamente progettato per essere climaticamente neutro, oltre che sostenibile dal punto di vista economico.
L’approvvigionamento energetico sfrutta elettricità proveniente da fonti verdi e un sistema di accumulo locale che garantisce un elevato grado di indipendenza e flessibilità. L’impianto energetico integra la produzione di idrogeno verde con un cogeneratore a idrogeno 2G tramite un elettrolizzatore sotterraneo, che forma un “deposito di gas” in grado di disaccoppiare la produzione e il consumo di energia, reinserendo lo stesso gas in un cogeneratore. Il calore generato da quest’ultimo fluisce nella rete di teleriscaldamento, mentre l’elettrolizzatore produce calore residuo a circa 55° C utile a coprire il fabbisogno di base per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria.

Quando conviene installare un impianto di cogenerazione

La cogenerazione risulta ottimale in tutti quei contesti in cui esista una domanda simultanea e continuativa di energia elettrica e termica: siti industriali (cartiere, industrie chimiche, farmaceutiche, alimentari, tessili), ospedali e strutture sanitarie, edifici residenziali collettivi, scuole e uffici, strutture sportive.

La cogenerazione può essere utile anche per le reti di teleriscaldamento, che distribuiscono calore a un quartiere residenziale o a un comprensorio.

In linea di massima i fattori da considerare per decidere se installare un impianto di cogenerazione sono:

• contemporaneità e continuità dei fabbisogni, poiché il sistema è efficiente solo se calore e elettricità vengono effettivamente entrambi sfruttati (un eccesso di calore non recuperato riduce il PES e vanifica i benefici) e conveniente quanto più sono le ore di funzionamento annuo;
• necessità di manutenzione specializzata periodica (incidente sulla fattibilità economica).

Altrettanto rilevanti sono il dimensionamento corretto, poiché il sovradimensionamento di un impianto rispetto al fabbisogno termico può ridurre le ore di funzionamento a pieno carico e limitare il numero di titoli di efficienza energetica certificabili (Certificati bianchi), e la qualità della misurazione di energia elettrica, calore e combustibile, ai fini dell’accesso agli incentivi.

La microcogenerazione domestica

In ambito residenziale si parla di microcogenerazione, ovvero di impianti con potenza elettrica inferiore ai 50 kWe. Le tecnologie utilizzate includono motori a combustione interna di piccola taglia, motori Stirling (a combustione esterna), microturbine a gas e celle a combustibile. La scelta della tecnologia dipende dalle ore di funzionamento annuo previste, dalla quantità di energia elettrica e termica richiesta e dalla disponibilità di un combustibile rispetto a un altro.

Cogenerazione e transizione energetica

Nel quadro del Piano nazionale integrato per l’energia e il clima (PNIEC 2024) e della Direttiva europea sull’efficienza energetica (EED 3, recepita progressivamente dagli stati membri), la cogenerazione è esplicitamente riconosciuta tra le tecnologie strategiche per il raggiungimento degli obiettivi di efficienza energetica al 2030.

La cogenerazione è inoltre menzionata tra gli strumenti con cui il nostro paese intende perseguire la riduzione annuale del consumo di energia, fino all’obiettivo finale dell’1,9% previsto nel biennio 2028-2030.

Sul fronte dell’innovazione, l’idrogeno rappresenta la frontiera più promettente per la cogenerazione: motori a gas di nuova generazione e celle a combustibile possono già operare con miscele di gas naturale e idrogeno, aprendo la strada a impianti a emissioni molto ridotte o nulle, in linea con gli obiettivi di decarbonizzazione fissati per il 2050.

FAQ Cogenerazione

Cosa è la cogenerazione?

La cogenerazione (o CHP, combined heat and power) è la produzione combinata, in un unico processo, di energia elettrica e termica a partire da una sola fonte di energia primaria, con rendimenti globali superiori all’80–90%.

Qual è la differenza tra cogenerazione e trigenerazione?

La trigenerazione (CCHP) aggiunge alla cogenerazione la produzione di energia frigorifera, grazie all’abbinamento di un chiller ad assorbimento che converte il calore di scarto in acqua refrigerata, senza consumo aggiuntivo di energia elettrica.

Come funziona un impianto di cogenerazione?

Un cogeneratore è composto da un motore primo (a combustione interna o turbina), un alternatore per la produzione di energia elettrica e scambiatori di calore che recuperano il calore di scarto del motore per utilizzi termici (riscaldamento, acqua calda sanitaria, processi industriali).

Quali sono i vantaggi economici della cogenerazione?

La riduzione del consumo di combustibile (tra il 10% e il 30% in meno rispetto alla produzione separata) si traduce in un abbattimento delle spese energetiche. A ciò si aggiungono i ricavi derivanti dalla vendita o dalla valorizzazione dei certificati bianchi (TEE).

In quali edifici conviene installare la cogenerazione?

Ospedali, industrie ad alta intensità energetica, edifici residenziali collettivi, scuole, piscine, centri commerciali e strutture connesse a reti di teleriscaldamento sono i contesti più indicati, dove esiste una domanda simultanea e continuativa di calore e elettricità.

La cogenerazione è sostenibile?

La cogenerazione riduce il consumo di energia primaria e le emissioni di CO₂ rispetto alla produzione separata di energia, quindi è una opzione sostenibile, ancor più con l’utilizzo di combustibili rinnovabili come biogas, biometano e idrogeno.

Esistono incentivi per la cogenerazione in Italia?

Il principale incentivo è rappresentato dai titoli di efficienza energetica (TEE o certificati bianchi), gestiti dal GSE. Con il D.M. 21 luglio 2025, la vita utile degli incentivi è stata portata a 10 anni con un incremento del 30% rispetto al regime precedente.

Quali sono i limiti della cogenerazione?

La cogenerazione è efficiente solo quando calore e elettricità vengono utilizzati in modo contemporaneo. Un dimensionamento errato, profili di consumo discontinui o una strumentazione di misura inadeguata possono limitare i benefici economici e l’accesso agli incentivi.

Articolo aggiornato – Prima pubblicazione 14/11/2023

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