ESPERIENZE ITALIANE DI TELERISCALDAMENTO Materiale didattico curato dalla Dott.ssa Lara Moras INDICE

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1 Corso di Studi: Innovazione Tecnologica e Design per i Sistemi Urbani e il Territorio Insegnamento: Audit e progettazione energetica. AA 2013/2014. Docente: Arch. Antonio Carbonari ESPERIENZE ITALIANE DI TELERISCALDAMENTO Materiale didattico curato dalla Dott.ssa Lara Moras INDICE 01.. Introduzione pag Il teleriscaldamento pag La posa del teleriscaldamento pag La rete di tubazioni e le sottocentrali d utenza pag Combustibili pag Centrali di produzione dell energia pag Cogenerazione pag Trigenerazione pag Teleraffrescamento pag Biomassa pag Termovalorizzazione pag Pompa di calore pag Tecnologie pag Tariffe e costi del teleriscaldamento pag Italia pag Sostenibilità pag Teleriscaldamento in Italia pag Lombardia pag Teleriscaldamento a Bergamo pag Teleriscaldamento a Brescia pag Teleriscaldamento a Milano pag Trentino Alto Adige pag Teleriscaldamento a Dobbiaco pag Emilia Romagna pag Teleriscaldamento a Piacenza pag Teleriscaldamento a Parna pag Teleriscaldamento a Reggio Emilia pag Teleriscaldamento a Bologna, Imola, Forlì, Cesena, Ferrara, Modena e Ravenna pag Veneto pag Teleriscaldamento a Polverara pag Piemonte pag Conclusioni pag Riscaldamento urbano in europa pag Le parole del teleriscaldamento pag Sitografia pag. 76 1

2 IL TELERISCALDAMENTO 1 Introduzione Il teleriscaldamento (TR) è un servizio di distribuzione urbana del calore per riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria con produzione centralizzata. Un impianto di teleriscaldamento è composto da una centrale di produzione del calore (preferibilmente una centrale di cogenerazione di energia elettrica e calore), da una rete di trasporto e distribuzione e da una serie di sottocentrali ubicate nei singoli edifici. Il fluido termovettore utilizzato è costituito generalmente da acqua calda, acqua surriscaldata o vapore e viene distribuito attraverso una rete di tubazioni coibentate e interrate. Il calore è solitamente prodotto bruciando combustibili fossili o biomasse, oppure utilizzando la termovalorizzazione dei rifiuti solidi urbani (RSU). In alcuni paesi (Russia, Ucraina, Svezia, Svizzera ecc.) si utilizza anche la cogenerazione da centrale nucleare. Oltre alle biomasse, altre fonti di energia rinnovabile utilizzate per il teleriscaldamento sono la geotermia (in Italia a Ferrara) e il solare termico (Solar District Heating). Un'altra fonte di energia "a costo zero" è l'uso di calore di scarto da processi industriali. L'impianto a cogenerazione è generalmente dimensionato per produrre metà della potenza di picco e circa il 90% del calore annualmente prodotto. Alla centrale combinata sono affiancate una o più centrali termiche di supporto, dotate di semplici caldaie, in grado di coprire da sole l'intero carico di picco. Esse intervengono quando la centrale a cogenerazione è guasta o non riesce a coprire da sola le punte della domanda. In questo modo, si riesce a raggiungere elevate efficienze di sfruttamento dell'energia primaria, fino all'80%. Il fluido termovettore più utilizzato è l'acqua, che solitamente viene immessa in rete a circa C e ritorna in centrale a C. La temperatura di ritorno dipende dal tipo di terminali di riscaldamento degli utenti: mentre i normali radiatori (termosifoni) richiedono temperature di esercizio di circa 80 C, vi sono terminali che richiedono temperature di esercizio molto inferiori, come i ventilconvettori (45 C) e i pannelli radianti (35 C) e permettono quindi temperature di ritorno inferiori. Presso l utenza il fluido termovettore riscalda, attraverso uno scambiatore di calore acqua-acqua o vapore-acqua (generalmente a piastre), l'acqua dell'impianto di riscaldamento dell edificio. Lo scambiatore, che in pratica sostituisce la caldaia, può produrre anche acqua calda sanitaria. Una tecnologia attualmente in via di sviluppo è finalizzata al teleraffrescamento: il fluido refrigerante è prodotto da gruppi frigoriferi ad assorbimento. I gruppi frigoriferi a compressione consumano una forma di energia pregiata come elettricità per produrre il freddo necessario. I gruppi ad assorbimento hanno un efficienza frigorifera minore ma possono utilizzare il calore di scarto di altri processi quali la cogenerazione e la termovalorizzazione dei rifiuti, questo aumenta notevolmente l efficienza complessiva del sistema. La tecnologia del teleriscaldamento è molto diffusa nel Nord Europa, ma da alcuni anni si sta diffondendo anche in Italia. La prima città italiana a dotarsi di un sistema di teleriscaldamento, all'inizio degli anni '70, è stata Brescia, seguita negli anni '80 da Torino che oggi possiede la rete di teleriscaldamento più estesa d'italia e fra le maggiori nel continente; reti di TR esistono anche a Cremona, Reggio Emilia, Verona, Milano, Forlì, Mantova, Imola, Bologna, Ferrara, Lodi, Bardonecchia, Legnano, Cavalese, Brunico Polverara in Provincia di Padova. 2

3 2 La rete di teleriscaldamento Teleriscaldamento, district heating, è un termine che indica non tanto l'impiego di una particolare forma di energia in una centrale, quanto un sistema completo di produzione e distribuzione di calore, che può essere generato sfruttando differenti fonti energetiche. L'equivoco che può nascere è infatti quello di associare l'idea di teleriscaldamento ad un particolare metodo di produzione del calore, e da qui l'equazione: sistema di teleriscaldamento uguale grande centrale combinata. La centrale di cogenerazione, dove vengono prodotti calore ed energia elettrica, è solo un anello di un sistema che, per funzionare ed essere economicamente conveniente ed ecosostenibile, deve essere progettato e realizzato tenendo conto di vari fattori. Attualmente in Italia il gas naturale è il combustibile fossile più utilizzato nelle centrali di teleriscaldamento, tuttavia vi sono altre fonti di energia da poter sfruttare per alimentare queste centrali: dall'incenerimento dei rifiuti all'impiego di risorse presenti in maniera peculiare sul territorio (come la biomassa nelle regioni con grandi aree boschive). La centrale stessa è quindi una realtà più complessa di quello che spesso appare all'immaginario comune e, per essere competitiva economicamente e rispettare le esigenze ambientali e ridurre gli sprechi di risorse naturali, deve essere pronta ad accogliere nuove fonti di energia, in funzione della loro disponibilità e conducendo una politica attenta alla valorizzazione delle risorse locali, riducendo al minimo l'impatto ambientale. Essendo un sistema di distribuzione, un impianto di teleriscaldamento comprende la rete di tubazioni e le sottocentrali nell'area urbana che si intende servire. La progettazione e la realizzazione della rete sono due fasi importanti per evitare sprechi in denaro nella posa dei tubi e gravose perdite di calore del liquido che corre lungo le condotte. Le tubazioni devono essere adeguatamente isolate in modo da evitare che la temperatura del fluido termovettore si abbassi troppo lungo il tragitto. Il lemma inglese stesso, distict heating, indica l'importanza che ha il fattore di localizzazione di un sistema di teleriscaldamento, infatti, l'area teleriscaldabile deve essere preferibilmente un distretto urbano, cioè un'area ad alta densità abitativa, dove le costruzioni sono abbastanza concentrate. Aree con edifici troppo isolati tra loro non sono infatti convenienti da teleriscaldare, poiché la rete di tubazioni si estenderebbe troppo e aumenterebbero le dispersioni di calore. 3

4 Il teleriscaldamento ha notevoli vantaggi dal punto di vista ambientale: favorisce, infatti, un uso razionale delle risorse energetiche (abbassando la spesa energetica) e riduce notevolmente l inquinamento locale. Si possono bruciare diversi tipi di combustibili. Il combustibile viene scelto a seconda della convenienza economica del momento e della sua disponibilità sul mercato, ma anche tenendo conto delle risorse peculiari delle aree dove il calore viene generato. Inoltre è possibile recuperare il calore prodotto da processi industriali, come quello ceduto dallo smaltimento dei rifiuti attraverso gli inceneritori. Nelle centrali di teleriscaldamento oltre al calore si può produrre anche energia elettrica (prodotta quindi relativamente vicino al luogo di utilizzo, diminuendo così la necessità di costruire nuovi elettrodotti), con impianti di cogenerazione. Si riducono quindi i consumi e le risorse vengono sfruttate al meglio, un solo grande impianto si viene a sostituire ad un gran numero di caldaie, meno efficienti economicamente e ad alto impatto ambientale. Infatti i controlli dei fumi emessi dai camini delle grandi centrali di teleriscaldamento sono più rigidi e frequenti rispetto a quelli degli impianti condominiali e indipendenti. Effettuando un analisi su di un area urbana si può riscontrare come, in una città riscaldata tramite caldaie singole, le emissioni di inquinanti si distribuiscano su tutta la sua superficie con un alta densità, mentre un area teleriscaldata abbia una concentrazione di emissioni solo nei pressi della centrale e con una densità molto inferiore, grazie all altezza del camino e ai migliori sistemi filtranti. 2.1 La posa della rete di teleriscaldamento Il teleriscaldamento è una forma di riscaldamento a distanza e in quanto tale necessita di una rete di tubazioni sotterranee che garantiscano il trasporto di acqua calda e vapore, senza che vi siano eccessive dispersioni di calore lungo il tragitto dalla centrale alle singole unità abitative. Oltre ad un efficace impianto di condutture sotterranee, per evitare questa dispersione, è necessario considerare accuratamente l area che si vuole riscaldare col teleriscaldamento: non troppo lontana dalla centrale stessa e che si caratterizzi come vero e proprio distretto urbano, con sufficiente densità edilizia. Area ideale per essere teleriscaldata è quella di nuova edificazione, non necessita infatti di lavori di scavo e ripristino del manto stradale per posare le condutture sotterranee. Questa fase preliminare, di individuazione dell area teleriscaldabile, è seguita dall analisi dell utenza (tipologie edilizie, consumi e tipologie di riscaldamento già esistenti) e dalla stima della domanda termica in termini di energia e di potenza termica massima richiesta. Con questi dati si procede poi a stabilire le dimensioni e la localizzazione della centrale di teleriscaldamento, tenendo conto anche dell impatto ambientale che questo andrà ad assumere, dell ottimizzazione della distanza dalle utenze finali e dalle fonti di approvvigionamento (biomasse, geotermia e recupero di calore da attività industriali pre-esistenti). Infine si passa a definire il tracciato e il dimensionamento della rete di condutture e scambiatori di calore. La rete di tubazioni si distingue in rete primaria e secondaria, la prima consiste nella dorsale posata sul suolo pubblico sotto il manto stradale, mentre la seconda comprende gli allacciamenti alle singole utenze. La rete primaria deve essere correttamente dimensionata: stabilire il corretto diametro delle tubazioni è fondamentale per garantire il corretto funzionamento del sistema (velocità del fluido, riduzione della perdita di calore e prevenzione di rotture delle condotte) e per contenere le spese di realizzazione che aumentano con l aumentare del diametro dei tubi. Nel progettare la rete primaria va tenuto in considerazione anche il futuro ampliamento del sistema di distribuzione e il tipo di vettore di calore che transiterà al suo interno: infatti, acqua surriscaldata e vapore richiedono un diametro delle tubazioni maggiore e un attenzione particolare 4

5 alle dilatazioni termiche di questi, rispetto all acqua calda a temperatura di C. Effettuate poi le previsioni di funzionamento, bilancio energetico e ambientale e bilancio finanziario ed economico, si procede alla realizzazione del sistema urbano di teleriscaldamento. 2.2 La rete di tubazioni e le sottocentrali d utenza I fluidi usati per il teleriscaldamento possono essere di vari tipi: acqua calda, acqua surriscaldata, vapore o olio diatermico. Il sistema di distribuzione può essere diretto (un sistema idraulico collega la centrale di produzione alle unità di riscaldamento come termosifoni o radiatori) o indiretto, in questo caso sono presenti due diversi circuiti messi in contatto tra loro da uno scambiatore di calore installato presso l utente finale. Quest ultimo sistema è il più usato in Italia perché, benché comporti spese di realizzazione maggiori, consente di usare acqua calda (non surriscaldata), evitando così l utilizzo di componenti che debbano sopportare pressioni e dilatazioni troppo elevate, semplifica la manutenzione e l individuazione di perdite e guasti lungo la rete. Il diametro dei tubi, fattore che aumentando fa lievitare il costo della rete, è determinato dalla portata di fluido termovettore. Questa variabile è determinata dal rapporto fra la potenza termica che occorre fornire alle utenze ed il prodotto del calore specifico del fluido per la differenza di temperatura mandata-ritorno. I tubi sono pre-isolati per evitare dispersioni di calore. Le tubazioni possono essere in acciaio, ghisa, vetroresina o materiale plastico, coibentate con lana di roccia o di vetro o schiuma di poliuretano espanso, ed esternamente sono protette con una guaina bituminata o con resine termoindurenti. Attualmente le più utilizzate sono le tubazioni pre-coibentate, tipo bonded, con un sistema integrato di localizzazione delle perdite. La posa delle tubazioni può essere realizzata in cunicolo, in guaina, direttamente nel terreno o fuori terra. Quest ultima metodologia è adottata solo per situazioni particolari come attraversamenti di ferrovie o canali. La posa delle tubazioni avviene mediante scavi effettuati a cielo aperto, ma in casi in cui non si può compromettere il piano di calpestio si può realizzare a foro cieco. Corrosione, dilatazioni termiche e perdite sono fattori da considerare attentamente durante la posa delle tubazioni per la rete. La rete può essere configurata a forma di pettine, ad anello o ad anelli multipli. Per sistemi di teleriscaldamento di limitate dimensioni, e che si ampliano gradualmente, la prima forma è la più conveniente e la più facile da espandere in nuove aree. L acqua calda (80-90 C) di rete arriva alla sotto-centrale d utenza, che è costituita da uno scambiatore di calore, questo separa il circuito della rete di teleriscaldamento (primario) da quello dell utenza (secondario). Nella sotto-centrale si trovano poi una valvola di regolazione, un regolatore elettronico della temperatura di mandata ed un contatore di calore per contabilizzare l energia ceduta all impianto. Sono disponibili in commercio sottocentrali, anche prefabbricate in officina, per qualsiasi esigenza: uso industriale, monofamiliare, per il solo riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria. Le funzioni della sottocentrale presso ciascuna utenza sono quelle di fornire il calore per riscaldare gli ambienti, produrre acqua calda per usi igienico sanitari e separare fisicamente il circuito di rete dai circuiti interni degli utenti. Le sottocentrali per le utenze civili sono dotate di meccanismi che ne regolano il funzionamento nei mesi invernali (acqua calda sanitaria e riscaldamento) e nei mesi estivi (produzione di sola acqua calda sanitaria). 5

6 La rete di teleriscaldamento può essere costituita da tubazioni di diametro decrescente in funzione del carico termico e su tutto il percorso attivato un monitoraggio per il rilevamento delle perdite, in grado di segnalare eventuali guasti agli operatori in centrale. Lo schema di massima della rete prevede la topologia ad albero o ramificata, semplice, economica ma più vulnerabile ai guasti. RETE RAMIFICATA RETE AD ANELLO In linea di principio, vista l'utenza limitata, la linea ad anello presenta una maggiore lunghezza e diametri mediamente maggiori, è più costosa, ma è in grado d'offrire più margini di sicurezza in caso di guasto. Il passaggio tra rete e utente può essere previsto in modo diretto (senza scambiatore di calore) oppure in modo indiretto (con scambiatore di calore). Per motivi di costo, il passaggio diretto è preferibile, ma consigliabile solo per i piccoli impianti. La lunghezza della rete, sempre per motivi di costo, deve essere il più possibile contenuta in relazione alle dimensioni dell'impianto. La densità di allacciamento dovrebbe ammontare ad almeno circa 1 kw/metro di scavo. La stessa rete può essere sfruttata per veicolare il liquido refrigerante nel periodo estivo. 2.3 Combustibili Ogni tipo di combustibile è adatto per alimentare una centrale a cogenerazione, ed è possibile utilizzare anche i recuperi energetici provenienti da processi industriali. La scelta della fonte energetica dipende dal costo, dalla disponibilità sul territorio e dall impatto ambientale. 6

7 Carbone Presenta notevoli problematiche a livello ambientale, viste le alte emissioni di CO2 in fase di combustione, ma nonostante questo è ancora oggi molto usato, poiché il suo prezzo sul mercato internazionale è stabile. E utilizzato principalmente in Danimarca, Germania e Finlandia. In Italia il 12% dell energia prodotta nelle centrali di teleriscaldamento proviene dal carbone. Prodotti petroliferi L olio combustibile è il più usato tra i prodotti petroliferi in Italia. Gas naturale E il combustibile fossile che garantisce i maggiori vantaggi, in termini di approvvigionamento, di impatto ambientale, e di accettabilità sociale. E infatti il combustibile più utilizzato nei sistemi di teleriscaldamento in Italia, con una percentuale del 59%. Combustibile derivato da rifiuti solidi urbani Presenta diverse problematiche: dalla gestione dei rifiuti e delle discariche all accettazione sociale. I rifiuti urbani rappresentano in Italia il combustibile più utilizzato dopo il gas naturale, con una quota pari al 20% sull energia totale utilizzata. Calore prodotto come scarto dai processi industriali Il calore, frutto delle lavorazioni industriali, può essere utilizzato per alimentare centrali di cogenerazione, tenendo conto però di fattori quali la distanza dagli impianti industriali e tempi di produzione; se spesso questa risorsa non è sufficiente per alimentare una grande centrale di teleriscaldamento e cogenerazione, può essere utilizzata per centrali di integrazione. Biomassa Fusti, ramaglie, residui o prodotti agricoli, e residui legnosi non trattati da lavorazioni agricole o industriali. La biomassa ha trovato uso in impianti di teleriscaldamento posti in zone montane, Alto Adige (Val Pusteria) e Piemonte (Biella), dove la biomassa sul territorio è più elevata (scarti di segherie e resti della pulitura dei boschi). In Italia la biomassa ha una percentuale del 2% sul totale dell energia primaria utilizzata. Geotermia Costituisce solo l 1% in Italia e presenta alcuni problemi, legati soprattutto alla distanza tra la fonte e la zona d utilizzo. In Italia abbiamo impianti che funzionano con l acqua di falda a Ferrara e Milano. 2.4 Centrali di produzione dell energia Un impianto di teleriscaldamento può essere definito semplice o combinato a seconda del tipo di centrale da cui è alimentato. Nel primo caso si ha una centrale, spesso utilizzata solo in fase di avviamento della rete, che produce solo calore, mentre nel secondo caso si ha una centrale di teleriscaldamento a cogenerazione di calore ed energia elettrica. Le tecnologie disponibili per la cogenerazione sono le seguenti. - Motori a combustione interna: grandi motori diesel a gasolio, olio combustibile o gas naturale, si recupera il calore dai gas di scarico e dai processi di raffreddamento dell olio e dell acqua. - Cicli a vapore: sistemi caldaia-turbina a vapore che possono operare a spillamenti oppure a contropressione; il calore è prodotto nel primo caso prelevando dalla turbina una parte del vapore prima che abbia completato l'espansione oppure, nel secondo caso, utilizzando una turbina in cui manca la parte a bassa pressione. 7

8 - Turbine a gas: di derivazione aeronautica o industriale, viene sfruttata l elevata temperatura dei gas di scarico per la produzione di vapore o più raramente di acqua calda. - Cicli combinati: La tecnologia del ciclo combinato associa due fasi di produzione, uno a gas e uno a vapore. Nel primo ciclo, il metano, bruciando e producendo gas di combustione, fa ruotare una turbina che genera l energia meccanica che verrà trasformata in energia elettrica per mezzo di un generatore elettrico a essa collegato. I fumi a elevata temperatura scaricati dal primo ciclo vengono sfruttati da una caldaia a recupero per produrre il vapore che alimenta una seconda turbina per la produzione di altra energia elettrica. - Celle a combustibile: producono principalmente energia elettrica, con un efficienza del 50% e secondariamente calore (40%). - Microturbine: turbine a gas a singolo stadio per potenze elettriche da 30 a 100 kw. Schema di ciclo combinato-gas vapore 2.5 Cogenerazione Il teleriscaldamento sviluppa pienamente i suoi vantaggi energetici utilizzando calore prodotto attraverso la cogenerazione: un sistema combinato che produce contemporaneamente elettricità e calore. Un impianto che sfrutta questo sistema di produzione si dice sistema cogenerativo. Le reti di teleriscaldamento che utilizzano centrali a cogenerazione favoriscono il raggiungimento di una maggior efficienza energetica globale. Attraverso questa tecnologia la centrale di teleriscaldameto produce energia elettrica e recupera allo stesso tempo l energia termica che si genera durante il processo termodinamico, energia che, nelle centrali elettriche convenzionali, viene dispersa nell ambiente. La produzione combinata di energia elettrica e termica (cogenerazione) consente quindi un minor consumo di combustibile a parità di servizi resi, ottimizzando lo sfruttamento delle risorse utilizzate. 8

9 Uno sviluppo ulteriore del teleriscaldamento è costituito dal raffrescamento estivo: viene prodotta contemporaneamente energia elettrica e calore in Inverno, ed energia elettrica e freddo in Estate, un sistema di questo tipo è denominato a trigenerazione Trigenerazione La trigenerazione è un particolare campo dei sistemi di cogenerazione che, oltre a produrre energia elettrica, consente di utilizzare l energia termica recuperata dalla trasformazione anche per produrre energia frigorifera, ovvero acqua refrigerata per il condizionamento o per i processi industriali. La trasformazione dell energia termica in energia frigorifera è resa possibile dall impiego del ciclo frigorifero ad assorbimento il cui funzionamento si basa su trasformazioni di stato del fluido refrigerante in combinazione con la sostanza utilizzata quale assorbitore. Le coppie di refrigerante/assorbente usate sono: - acqua/bromuro di litio per temperature fino a 4 C. - ammoniaca/acqua per temperature fino a -60 C. L'efficienza del ciclo (COP - coefficient of performance), definita come il rapporto fra energia frigorifera in uscita e l'energia termica in ingresso, varia da 0.7 a 1.3 in funzione degli stadi di riconcentrazione della soluzione, della temperatura di alimentazione, della temperatura del fluido refrigerato e della temperatura di condensazione. Nei sistemi trigenerativi, l'evoluzione delle tecnologie costruttive consente, oggi, di alimentare il ciclo con acqua calda a partire da 60 C, vapore e gas esausti di combustione. Poiché l'energia meccanica necessaria ad un ciclo a compressione di vapore, nel ciclo ad assorbimento, è sostituita dall'energia termica, l'energia meccanica (quindi elettrica) è limitata alla pompa del vuoto, alla pompa della soluzione e del refrigerante. Rispetto alla generazione di sola energia elettrica, in un sistema di trigenerazione il rendimento globale aumenta perché viene sfruttata una maggiore percentuale del potere calorifico del combustibile; si tenga presente che le centrali termoelettriche convenzionali convertono circa un 1/3 dell'energia del combustibile in elettricità (il resto è perso in calore), mentre in un impianto trigenerativo più di 4/5 della stessa energia è sfruttata visto che il calore è recuperato direttamente (funzionamento cogenerativo) o come fonte per un ciclo frigorifero ad assorbimento (funzionamento trigenerativo). Rispetto ai cicli frigoriferi a compressione i COP dei cicli ad assorbimento sono molto più bassi (orientativamente 1,3 contro 3,5), ma la sorgente energetica è il "poco pregiato" calore di scarto (proveniente dal processo di generazione elettrica) rispetto alla pregiata energia elettrica (migliore rendimento energetico). 9

10 2.5.2 Teleraffrescamento Una nuova prospettiva che si affianca al teleriscaldamento è quella del teleraffrescamento: l uso del calore prodotto dagli impianti di cogenerazione per la produzione di acqua refrigerata, mediante gruppi frigoriferi ad assorbimento. Il teleraffrescamento può essere utilizzato sia a livello di centrale, distribuendo acqua refrigerata presso le utenze (ad una temperatura di 6 C), oppure attraverso un gruppo frigorifero presso l utente finale. Il teleraffrescamento vero e proprio si ha nel primo caso: l acqua refrigerata, prodotta in centrale dai gruppi frigoriferi, è distribuita alle utenze attraverso una rete dedicata. Vi sono tuttavia diversi problemi economici e tecnici a cui far fronte: posa di una ulteriore rete o adattamento della rete che trasporta calore ad una rete per trasportare freddo; perciò si preferisce installare il gruppo frigorifero ad assorbimento presso l utenza finale. I gruppi ad assorbimento si basano sulla condensazione e sull evaporazione per produrre freddo. Come i gruppi ad assorbimento a gas, essi hanno un evaporatore ed una serpentina di raffreddamento che espande il refrigerante per produrre freddo. Diversamente da un compressore meccanico, questi gruppi impiegano una fonte di calore che è alimentata direttamente usando un bruciatore od indirettamente utilizzando vapore, acqua calda o calore di residuo. In altre parole le macchine ad assorbimento sono motorizzate dal vapore, dall acqua calda o da gas di combustione. Nel suo semplice disegno la macchina ad assorbimento consta di un evaporatore, di un condensatore, di un assorbitore, di un generatore e di una pompa di soluzione. In un gruppo frigorifero di qualsiasi tipo, il freddo è prodotto dall evaporatore dove il fluido frigorigeno evapora sottraendo calore all ambiente circostante, mentre il calore è rilasciato all ambiente dal condensatore dove il fluido frigorigeno condensa. Nel ciclo a compressione l energia, che porta il fluido da una temperatura ed una pressione più basse ad una temperatura e pressione più alte, è fornita come energia meccanica dal compressore. Nel ciclo ad assorbimento invece, il passaggio del fluido refrigerante da uno stato a temperatura e pressione inferiori (lo stato di uscita dall evaporatore) ad uno stato caratterizzato da temperatura e pressione maggiori (lo stato di ingresso nel condensatore) è prodotto dall azione combinata dell assorbitore, della pompa di soluzione e del generatore, invece che dal compressore meccanico. Il vapore del fluido frigorigeno uscente dall evaporatore è assorbito da una soluzione liquida nell assorbitore. Tale soluzione, raccolto il refrigerante, è spinta da una pompa (che ne aumenta la pressione) verso il generatore dove la soluzione viene scaldata ed il refrigerante è rilasciato sotto forma di vapore (alla temperatura ed alla pressione superiori di ciclo), in questo stato il fluido refrigerante entra nel condensatore. Il liquido assorbente rigenerato (ovvero dopo il rilascio del vapore di fluido refrigerante), è poi ricondotto all assorbitore dove assorbirà di nuovo il vapore del fluido refrigerante. Il calore è fornito al generatore ad una temperatura relativamente alta (attorno ai 100 C) ed è successivamente rilasciato dall assorbitore ad una temperatura più bassa. 10

11 2.5.3 Biomassa Il principale utilizzo del cippato è la combustione in caldaia per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento. Ma grazie all'estrema economicità di questo combustibile e al funzionamento automatizzato delle caldaie, si possono avere soluzioni impiantistiche più 11

12 complesse che vanno oltre la semplice produzione di calore. E' possibile infatti sfruttare il cippato per ricavarne calore e/o elettricità, principalmente in due modi: teleriscaldamento a cippato cogenerazione e teleriscaldamento a cippato. Dal punto di vista tecnico, la combustione del cippato avviene di solito all interno di caldaie a griglia mobile, che rispetto a quelle a griglia fissa consentono una migliore qualità della combustione. Tutte le grandi caldaie hanno sistemi automatici di caricamento del combustibile, che viene prelevato da appositi siti di stoccaggio e immesso in camera di combustione attraverso coclee e nastri di trasporto. Le biomasse da legno, come il cippato, sono il combustibile ideale per alimentare reti di teleriscaldamento di piccole e medie dimensioni. Mini reti di teleriscaldamento possono servire un numero limitato di edifici, magari di uso pubblico. La limitata estensione delle reti evita un eccessiva dispersione del calore, che è uno dei principali problemi dei grandi sistemi di teleriscaldamento. In Italia esistono oltre un centinaio di impianti di teleriscaldamento alimentati a biomasse, in particolare a cippato, e il loro numero cresce ogni anno. Alcuni di questi producono soltanto calore per il teleriscaldamento, ma molti sono abbinati ad un cogeneratore per produrre anche energia elettrica. Sono concentrati soprattutto lungo la fascia alpina, in particolare in Trentino Alto Adige e Lombardia, ma alcuni impianti sono stati realizzati anche in zone del Centro e del Sud, come in Toscana e Basilicata. I due principali pre-requisiti di fattibilità di un impianto di teleriscaldamento a cippato sono: la necessità di riscaldamento per molti mesi l anno, la disponibilità di materia prima locale, possibilmente con più fonti di approvvigionamento. I vantaggi economici e ambientali sono: risparmio in bolletta, grazie agli alti rendimenti dell impianto, riduzione delle emissioni di CO2, grazie all utilizzo di una fonte rinnovabile, utilizzo razionale di biomassa di scarto, riduzione delle emissioni inquinanti, conseguenti la sostituzione di una molteplicità di piccole caldaie spesso inefficienti, sicurezza e affidabilità della fornitura, assenza delle spese di gestione e manutenzione proprie degli impianti termici individuali. 12