Teleriscaldamento: una soluzione sostenibile per la produzione di calore
Arrivato alla quarta generazione, si tratta di un servizio energetico di quartiere per la produzione di riscaldamento e acqua calda sanitaria, che si basa sull’uso di fonti rinnovabili
30/05/2023 Vedi Aggiornamento del 23/08/2023 3376
Condotti di una centrale termica di teleriscaldamento | Aleksandr Smirnov - 123RF.com
Condotti di una centrale termica di teleriscaldamento | Aleksandr Smirnov - 123RF.com
30/05/2023 - Il termine teleriscaldamento (TLR) deriva dall’inglese District Heating che tradotto vuol dire riscaldamento urbano a rete. Il teleriscaldamento è un servizio energetico che consiste nella distribuzione di acqua calda o surriscaldata a mezzo di reti interrate, destinata al riscaldamento degli edifici ed alla produzione di acqua calda igienicosanitaria (ACS).
Accenni storici sul teleriscaldamento
Il teleriscaldamento è comparso per la prima volta nelle città statunitensi di Lockport e New York tra 1870 e 1880. Il primo impianto europeo è stato introdotto in Germania nel 1920.
In Italia, l’installazione di sistemi di teleriscaldamento è cominciata con qualche ritardo rispetto ad altri paesi Europei; questo sia per le condizioni climatiche più miti che, soprattutto, per l’esteso programma di metanizzazione avviato negli anni ’50, il quale ha direzionato la scelta, nel nostro paese, verso un vettore energetico specifico, il gas naturale, attualmente fonte predominante per la produzione di calore negli edifici in Italia.
Perché il teleriscaldamento è una tecnologia sostenibile
Il riscaldamento occupa il 50% dei consumi finali dell’energia in Italia, di cui il 70% viene da combustibili fossili ed è concentrato nelle nostre città.
Il teleriscaldamento si è così evoluto ne tempo, che oggi il calore viene generato da impianti cogenerativi o con l’utilizzo di fonti rinnovabili; questo rende il TLR una soluzione sostenibile.
Sul piano energetico ed ambientale, i vantaggi derivanti dall’uso del teleriscaldamento sono:
diminuzione dei costi di gestione e manutenzione;
maggiore sicurezza ed efficienza degli impianti;
garanzia della continuità del servizio;
diminuzione delle emissioni inquinanti in atmosfera.
“Attualmente il teleriscaldamento è maggiormente sviluppato nel nord Italia, tra Piemonte e Lombardia, e copre circa il 3% del fabbisogno nazionale di domanda per il riscaldamento. Assistiamo ad un uso sottostimato della tecnologia rispetto al suo reale potenziale che, se usato nella sua totalità, migliorerebbe l’indipendenza energetica nel nostro paese, riducendo di 2,12 miliardi di Sm3 l’utilizzo di gas naturale e di 5,7 milioni di tonnellate le emissioni di CO2 ogni anno” (fonte: AIRU - Associazione Italiana Riscaldamento Urbano).
Le fonti del calore nel teleriscaldamento
Molte sono le fonti di calore utilizzabili per i sistemi di teleriscaldamento per la produzione di energia termica:
pompe di calore acqua-acqua (il calore contenuto nell’acqua di falda è trasferito all’acqua del teleriscaldamento mediante l’utilizzo dell’energia elettrica);
cogenerazione (produzione combinata di diverse forme di energia secondaria - elettrica e termica - partendo da un’unica fonte energetica, attraverso la combustione);
termovalorizzazione dei rifiuti solidi urbani;
recupero di processi industriali (calore di scarto a bassa temperatura);
fonte geotermica a bassa, media e alta temperatura;
fonti rinnovabili (solare termico, biomasse, biogas da discariche, scarti di lavorazioni, ecc.).
Come funziona il TLR
L'energia termica prodotta in centrale termica è distribuita alle utenze attraverso una rete di tubazioni isolate, tipicamente collocate al di sotto del livello stradale. In aggiunta, possono venire installati accumuli termici al fine di smorzare gli effetti dei picchi di richiesta termica.
Il fluido termovettore più utilizzato è l’acqua, a volte arricchita con additivi.
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L’acqua viaggia attraverso la rete di tubazioni coibentate di mandata e ritorno. La temperatura di mandata è molto elevata, tra i 90 e i 120°C, ma si riduce a circa 60° nella sua fase di ritorno del circuito verso la centrale.
Nel sistema di teleriscaldamento le tradizionali caldaie (centralizzate o monofamiliari) sono sostituite da un semplice scambiatore termico che permette di trasferire il calore prelevato dalla rete all’impianto di distribuzione interna dell’edificio. Arrivato a questo punto, il fluido termovettore cede al circuito secondario (diretto all’utenza) e poi ritorna all’impianto di produzione/recupero del calore.
Il teleriscaldamento, una soluzione di quartiere
Il teleriscaldamento può servire interi quartieri, anche distanti in linea d’area. Infatti, la principale peculiarità del TLR è la distanza percorribile tra il punto di produzione e i punti di utilizzazione del calore che va da pochi chilometri fino ad un massimo di 60 km.
Perché il teleriscaldamento abbia efficacia è quindi necessario individuare un'utenza concentrata in un'area ben definita, come un quartiere, un'area commerciale o industriale o un insieme di utenze pubbliche prossime tra loro. La definizione in inglese di teleriscaldamento - "district heating" - richiama proprio questa caratteristica di riscaldamento "distrettuale". Non è perciò consigliabile una rete di teleriscaldamento che colleghi utenze isolate e sparse, lontane tra loro. (1)
Prendiamo come esempio la città di Milano, dove sono presenti 3 sistemi principali di teleriscaldamento ed altri secondari.
I sistemi principali sono:
1. Sistema Milano Nord che serve i quartieri Sesto San Giovanni, Novate/Comasina. La centrale si trova a Tecnocity, area Bicocca, ed è alimentata dal recupero del calore, altrimenti disperso, proveniente dalla centrale termoelettrica di Sondel (ora Edison), dal calore recuperato dal termovalorizzatore del CORE (Consorzio Recuperi Energetici) e dal 2015 dal recupero del calore dai fumi di scarico dei forni di fusione dell’impianto VetroBalsamo. L’Impianto di cogenerazione Tecnocity presenta inoltre la particolarità di fornire, oltre a energia elettrica e calore per teleriscaldamento, anche acqua refrigerata per il condizionamento estivo (teleraffrescamento).
2. Sistema Milano Est, che serve il centro città e il quartiere Linate, alimentato dall’impianto di “Canavese” che produce energia elettrica e calore in cogenerazione ad alta efficienza, utilizzando anche l’energia geotermica contenuta nell’acqua di falda - una tecnologia in uso nei grandi sistemi di teleriscaldamento dei paesi scandinavi - e dalla centrale dell’aeroporto di Linate.
3. Sistema Milano Ovest, che serve i quartieri Cascina Merlata e Citylife. Alimentato dal calore recuperato dal termovalorizzatore “Silla 2” e dall’impianto di “Famagosta” che produce energia elettrica e calore in cogenerazione ad alta efficienza, utilizza anche l’energia geotermica contenuta nell’acqua di falda.
Metodi di classificazione del teleriscaldamento
Esistono due principali metodi di classificazione per il teleriscaldamento:
1) Il metodo di classificazione studiato e sviluppato in Svizzera che definisce i sistemi di teleriscaldamento in base allo schema di generazione. In questo caso le reti sono suddivise in quattro classi (1C-HT, 2C-LT, 3C-LT, 4C-LT) di cui solo la prima opera ad alta temperatura, mentre le altre sfruttano calore al di sotto dei 60-70 °C.
2) Il metodo che fa riferimento al sistema di teleriscaldamento danese, che definisce i sistemi di teleriscaldamento in base alla temperatura di mandata e al modello di funzionamento. Secondo tale metodo, i sistemi di teleriscaldamento sono suddivisi in quattro generazioni (1GDH, 2GDH, 3GDH, 4GDH).
Oggi, grazie agli sviluppi tecnologici e alla possibilità di sfruttare temperature di distribuzione sempre più basse, le reti di teleriscaldamento possono operare a temperature anche inferiori ai 30 °C.
In particolare, con temperature operative più basse, i sistemi 2C-LT, 3C-LT e 4C-LT e, rispettivamente, 4GDH e 5GDHC, portano diversi vantaggi in termini di sostenibilità: maggiore efficienza energetica, diminuzione delle perdite di rete, maggiore utilizzo del calore di scarto, integrazione di fonti di energia rinnovabile, possibilità di integrazione nel sistema energetico locale. (2)
Teleriscaldamento: una soluzione sostenibile per la produzione di caloreConfronto dei due metodi di classificazione in termini di configurazione tecnologia e temperature operative della rete Fonte Capito et al., 2020
I vantaggi della tecnologia e i limiti alla sua attuazione
I vantaggi del Teleriscaldamento sono evidenti sia per il consumatore finale, quindi i cittadini, che per l’ambiente:
Per il cittadino:
eliminazione dei costi di acquisto della caldaia;
riduzione dei costi di esercizio e manutenzione rispetto agli impianti termici tradizionali;
maggiore sicurezza e innovazione;
assistenza 24 ore su 24, sugli impianti e sulla rete.
Per l’ambiente
efficienza energetica;
risparmio di combustibile utilizzato e minor consumo di fonti primarie di energia di origine fossile;
attuazione di una razionale politica territoriale nell’uso delle fonti energetiche.
Di contro:
la mancanza di una regolamentazione strutturata a livello nazionale sul tema;
la necessità di infrastrutture importanti e quindi di congrue incentivazioni di capitale;
i costi elevati di allacciamento alle reti di TLR;
la complessità delle procedure per la realizzazione di un sistema di teleriscaldamento
sono i principali ostacoli ad un maggiore sviluppo di una tecnologia che potrebbe realmente contribuire al processo di decarbonizzazione del nostro paese.
Il potenziale economico del teleriscaldamento
Nel 2020, AIRU e UTILITALIA hanno commissionato congiuntamente al Politecnico di Milano e al Politecnico di Torino uno studio (3) sulla valutazione del potenziale di diffusione del teleriscaldamento efficiente sul territorio italiano. Da un estratto di questo studio emerge che: “il potenziale del TLR è quantificato come il 12% del fabbisogno nazionale civile. I contributi prevalenti derivano dal recupero di calore di scarto a dalle sorgenti geotermiche profonde (utilizzabili direttamente) e superficiali (utilizzabili con pompe di calore)”. Lo studio non considera il potenziale contributo significativo dei nuovi impianti di cogenerazione.
Si stima che l'attivazione del potenziale individuato dallo studio possa contribuire al 2030 per il 14% all'obiettivo PNIEC (Proposta di Piano nazionale integrato per l’Energia ed il Clima) di risparmio di energia primaria, e per il 26% all'attuale obiettivo sull'aumento delle FER termiche.
Il TLR efficiente può quindi contribuire in modo determinante al raggiungimento degli obiettivi nazionali relativi al settore termico e all'efficienza energetica".
