Il gas metano è un gas naturale ampiamente utilizzato per riscaldare le case, produrre acqua calda, alimentare i fornelli e persino per alimentare auto e produrre energia elettrica.
Come ogni combustibile, il metano ha un potere calorifico, che oscilla tra le 8200 e le 9200 kcal. Ma cosa significa esattamente questo valore e perché è importante conoscerlo?
Cos'è il Potere Calorifico del Metano?
Più in generale il potere calorifico di una sostanza si riferisce al calore che un combustibile riesce a produrre. Rappresenta quindi la quantità di energia liberata dalla combustione.
L’unità di misura utilizzata per esprimere questo valore è la chilocaloria, ma, nel sistema internazionale, il potere calorifico è solitamente espresso in Mega Joule (MJ) al metro cubo.
Il potere calorifico viene indicato con la lettera P e rappresenta la quantità di energia termica che si ottiene bruciando un metro cubo (Smc) di gas metano. Per ottenere il valore del potere calorifico del gas metano si considera come campione un metro cubo e si brucia alla temperatura di 0°C e alla pressione atmosferica.
Leggi anche: Come preparare la Schiacciata Ripiena
Conoscere il potere calorifico del metano è importante nell'ambito dell'energia green e degli impianti di riscaldamento poiché permette di calcolare la quantità di energia prodotta dalla sua combustione. Questo dato è cruciale per valutare l'efficienza degli impianti, stimare i consumi energetici e ridurre le emissioni di CO2, contribuendo così a una gestione più sostenibile e consapevole delle risorse energetiche.
A Cosa Serve Conoscere il Potere Calorifico?
Conoscere il potere calorifico del metano è utile per:
- calcolare il rendimento termico di determinati sistemi di combustione.
- effettuare una pianificazione accurata dei consumi energetici e dei costi associati (sapere quel è il potere calorifico del metano permette, ad esempio, di capire quanto gas sia necessario per riscaldare le nostre abitazioni o quanto ne serva per alimentare certi processi industriali.
- selezionare le fonti più efficienti ed economicamente convenienti (confrontando il potere calorifico del metano con quello di altre fonti energetiche, infatti, è possibile valutare quale risorsa offra il miglior rendimento energetico per una data quantità di combustibile bruciato).
Si sa che il potere calorifico del metano è superiore a quello di altri combustibili, come petrolio o carbone. In termini pratici vuol dire che il gas metano può produrre energia in maniera più efficiente. Utilizzare il metano in modo efficiente significa consumare meno combustibile per ottenere la stessa quantità di energia, con ricadute positive in termini energetici ed economici.
Conoscere questo dato è importante per sapere quanto metano sia necessario per riscaldare un ambiente.
Differenza tra Potere Calorifico Inferiore (PCI) e Superiore (PCS)
Si distingue in potere calorifico inferiore del metano e potere calorifico superiore del gas metano. Il primo si ottiene ipotizzando che l’acqua prodotta condensi in liquido, il secondo assume che l’acqua si presenti come vapore.
Leggi anche: Pistacchi: calorie e nutrizione
La differenza tra i due dipende da come si considerano il vapore acqueo e il suo contenuto di energia.
- Potere calorifico inferiore (PCI): Rappresenta la quantità di energia termica rilasciata dalla combustione del metano senza considerare il calore latente che si disperde per il riscaldamento dei fumi e per l’evaporazione dell'acqua prodotta durante la combustione. Il potere calorifico inferiore del metano misura quanta energia si ottiene dalla sua combustione, senza contare quella che si perde con il vapore acqueo. Se usiamo una caldaia che non recupera il calore del vapore, stiamo considerando il PCI. Il PCI del metano non tiene conto di questa quantità di energia; l’unità di misura è il Joule per chilogrammo (J/kg). Il potere calorifico inferiore del metano è di circa 50 MJ/kg, che equivale a 9,27 kWh/smc.
- Potere calorifico superiore (PCS): Esprime la quantità totale di energia termica rilasciata (in condizioni standard di temperatura e pressione) dalla combustione del gas metano, tenendo conto anche dell'energia liberata dal calore latente, quello impiegato cioè per far evaporare l'acqua. Il potere calorifico superiore del metano misura tutta l’energia che si può ottenere dalla sua combustione, inclusa quella che si potrebbe recuperare dal vapore acqueo prodotto durante la combustione. Questo valore è più alto rispetto al PCI, proprio perché considera anche l’energia che si perde sotto forma di vapore. Di conseguenza il potere calorifero superiore è generalmente maggiore del potere calorifero inferiore. Questo è un dato importante per valutare l’efficienza energetica del combustibile, maggiore è il PCS, infatti, maggiore è la quantità di energia che si può ottenere dalla combustione di una determinata quantità di combustibile. Il potere calorifico superiore metano si riferisce alla quantità di calore che deriva dalla combustione completa della quantità di massa della sostanza utilizzata come combustibile. Il potere calorifico superiore trova invece impiego nella fornitura energetica del gas: identificando la quantità di energia ricavabile da un metro cubo di gas, aiuta a stabilire la qualità del gas distribuito e venduto alle utenze.
Le caldaie a condensazione sono in grado di recuperare una parte dell’energia che normalmente si perde sotto forma di vapore acqueo durante la combustione del gas.
Come si Calcola il Potere Calorifico del Metano?
Per calcolare questo valore si brucia un campione della sostanza (un chilogrammo per i combustibili solidi o un metro cubo nel caso di combustibili gassosi) alla temperatura di 0 gradi centigradi e alla pressione atmosferica.
Il potere calorifico superiore viene definito come la quantità di calore, che si rende disponibile per effetto della combustione completa a pressione costante di una massa unitaria del combustibile, quando i prodotti della combustione siano riportati alla temperatura iniziale del combustibile e del comburente.
Si può calcolare analizzando il gas metano e determinando la massa degli elementi combustibili contenuti in un kg di combustibile tramite l’analisi chimica. In seguito si valuta l’apporto di calore fornito e si sommano i risultati. In alternativa si possono utilizzare la Formula di Dulong (una relazione empirica che combina le principali reazioni di combustione considerando l'energia sprigionata da ciascuna di esse) oppure strumenti calorimetrici, come ad esempio la bomba calorimetrica di Mahler.
Leggi anche: Dieta da 1200 Calorie
Esistono due metodi principali per calcolare il PCS del metano:
- Calcolo indiretto: Si basa sull'analisi chimica del gas metano per determinare la massa degli elementi combustibili contenuti in un kg di combustibile. Successivamente, si valuta l'apporto di calore fornito da ciascun elemento e si sommano i risultati. In alternativa, si può utilizzare la Formula di Dulong, una relazione empirica che combina le principali reazioni di combustione considerando l'energia sprigionata da ciascuna di esse.
- Misurazione diretta: Prevede l'uso di appositi strumenti come la bomba calorimetrica di Mahler, nella si fa avvenire una reazione stechiometrica completa tra una quantità ben determinata di gas metano e l'ossigeno.
Il potere calorifico inferiore è il valore a cui si fa generalmente riferimento quando si parla di potere calorifico di un combustibile.
Di norma, nelle combustioni normali, i prodotti finali vengono rilasciati a una temperatura più elevata rispetto a quella di riferimento del combustibile. In questo modo una parte del calore, che in teoria sarebbe disponibile, viene dispersa a causa del riscaldamento dei fumi e per la vaporizzazione dell’acqua prodotta dalla combustione.
Per ogni grado di aumento della temperatura dei fiumi, servono 1 kj/kg di fumi e per ogni kg di vapore d’acqua nei fumi servono 2,5 MJ per calore latente di vaporizzazione a 100°C.
Potere Calorifico e Bolletta del Gas
Ogni persona, quando deve leggere la bolletta del gas, si chiede quale sia il costo del gas a metro cubo.
Spesso nelle offerte gas dei fornitori del mercato libero il prezzo viene indicato in euro al metro cubo, ma in alcuni casi si può trovare in € al kWh oppure € al MWh.
Cominciamo col dire che il gas distribuito in Italia è uguale per tutti i fornitori e proviene dalla Rete di Gasdotto Nazionale. Una volta immesso nella rete, il gas viene però consegnato alle varie località attraverso le cabine RE.MI. (Regolazione e Misura).
Se il PCS reale è più alto di quello standard, il gas erogato produce più energia e il prezzo finale in bolletta aumenta proporzionalmente. A fronte di una tariffa base dell’offerta più alta, va però considerato che il gas avrà un contenuto energetico più elevato.
Efficienza Energetica e Risparmio
Conoscere il potere calorifico del metano significa essere aggiornati sull’efficienza energetica della propria abitazione.
Un impianto di riscaldamento performante rappresenta, infatti, un ottimo modo per ridurre gli sprechi energetici e le spese sulla bolletta. Ma non l’unico. Affidarsi a un fornitore serio, corretto e trasparente è l’altro metodo infallibile.