Esperienze nell impiego di pompe di calore acqua/acqua di media e grossa taglia

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1 FONDAZIONE DELL ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA MILANO SEMINARIO UTILIZZO RAZIONALE DELLE ACQUE DEL RETICOLO IDRICO SUPERFICIALE A SCOPO ENERGETICO. PROBLEMATICHE E VANTAGGI AMBIENTALI Esperienze nell impiego di pompe di calore acqua/acqua di media e grossa taglia Ing. Carlo Piemonte Past president UGI Università degli Studi di Brescia Studio Associato di Ingegneria - Milano Ing. Andrea Masella Ing. Mauro Piemonte

2 TELERISCALDAMENTO IMPIANTO DI TELERISCALDAMENTO: SISTEMA DI PRODUZIONE E DISTRIBUZIONE SU AREA URBANA (INTERA CITTA' OPPURE UNO O PIU' QUARTIERI) DI UN FLUIDO TERMOVETTORE. TALE FLUIDO CEDE CALORE ALLE UTENZE, COSTITUITE DAI FABBRICATI, MEDIANTE SOTTOCENTRALI DI SCAMBIO TERMICO. IL FLUIDO TERMOVETTORE OGGI GENERALMENTE UTILIZZATO NELLE RETI DI TELERISCALDAMENTO E' COSTITUITO DA ACQUA CALDA. TEMPERATURE TIPICHE DI MANDATA E RITORNO DELLA RETE ALLA PUNTA DI CARICO SONO RISPETTIVAMENTE 90 C E 60 C.

3 TELERISCALDAMENTO - VANTAGGI ELIMINAZIONE DELLE CALDAIE DI UTENZA BENEFICI AMBIENTALI (RIDUZIONE, CONTROLLO E MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI IN ATMOSFERA) POSSIBILITA DI IMPIEGO DI SOLUZIONI IMPIANTISTICHE A MAGGIORE EFFICIENZA ELEVATA AFFIDABILITA SICUREZZA (NON OCCORRONO IMPIANTI DI COMBUSTIONE PRESSO LE ABITAZIONI) VANTAGGI ECONOMICI PER L UTENZA (MINORI COSTI DI MANUTENZIONE, IVA AL 10%, MINOR COSTO DEL CALORE, ECC )

4 VANTAGGI DI UTILIZZO DI RISORSE SUPERFICIALI LE RISORSE SUPERFICIALI SONO FACILMENTE ACCERTABILI ASSENZA O COMUNQUE RIDUZIONE DEL RISCHIO MINERARIO MINORI COSTI DI INVESTIMENTO PER L APPROVVIGIONAMENTO ASSENZA DI RISCHIO DI DEPRIMERE CON L EMUNGIMENTO ALTRE ATTIVITÀ (AD ESEMPIO, ATTIVITÀ TERMALI) CHIMISMO IN GENERE MENO PROBLEMATICO PROCEDURE AUTORIZZATIVE PIÙ SEMPLICI POSSIBILITÀ DI COMPENSARE IL MINOR SALTO TERMICO RECUPERABILE DALLA SORGENTE FREDDA CON UNA MAGGIORE DISPONIBILITÀ DI PORTATA

5 MOTIVAZIONI PER UN PREVEDIBILE SVILUPPO DI SISTEMI DI TELERISCALDAMENTO GEOTERMICI AMPIA DISPONIBILITÀ SUL TERRITORIO NAZIONALE DI RISORSE GEOTERMICHE TENDENZA A UN CONSISTENTE SVILUPPO DEL TELERISCALDAMENTO PER LA NECESSITÀ DI FIDELIZZAZIONE DEL CLIENTE FINALE DISPONIBILITÀ DI POMPE DI CALORE CHE POSSONO EROGARE ACQUA CALDA ALLA TEMPERATURA DI 90 C TREND DI CRESCITA DEL PREZZO DELL ENERGIA ELETTRICA INFERIORE A QUELLO DEI COMBUSTIBILI FOSSILI CONTRIBUTO A FONDO PERDUTO (CREDITO D IMPOSTA) PER SISTEMI DI TELERISCALDAMENTO GEOTERMICI PARI A 21,95 EURO/MWht IN CONTO ESERCIZIO E 17,56 EURO/kWt IN CONTO CAPITALE (SOLO PER ZONE CLIMATICHE E ED F)

6 POMPE DI CALORE CENTRIFUGHE BISTADIO DI GRANDE POTENZA Teleriscaldamento AEM Milano di Famagosta e Canavese, Italia In funzione solo durante il periodo di riscaldamento Numero di unità 1xFamagosta 1xCanavese Refrigerante R134a Sorgente di calore Acqua di falda Dati tecnici Singola unità Potenza frigorifera kw Temp. in/out acqua fredda 15.0 / 7.6 C Portata acqua fredda m3/h Temp. in/out acqua telerisc / 90.0 C Portata acqua telerisc. 546 m 3 /h Potenza ele. compressore kw Potenza termica kw COP 2.68

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9 LA POMPA DI CALORE DI AOSTA UNITOP 50 FY U R134a 90 C Recupero di calore dall acqua di falda e dal circuito di raffreddamento dell acciaieria Cogne FASE DI COSTRUZIONE

10 LA POMPA DI CALORE DI AOSTA UNITOP 50 FY U R134a 90 C FASE DI PROGETTAZIONE

11 LA POMPA DI CALORE DI AOSTA UNITOP 50 FY U R134a 90 C Potenza termica kw Sorgente fredda Potenza termica recuperata kw Temperatura ingresso sorgente C 18,0 18,0 11,0 Temperatura uscita sorgente C 7,7 8,2 5,1 Portata sorgente fredda m3/h Sorgente calda Temperatura ingresso sorgente C 60,0 65,0 65,0 Temperatura uscita sorgente C 80,0 90,0 87,0 Portata sorgente calda m3/h Potenza elettrica assorbita kwe COP 2,953 2,820 2,799 Esercizio dal lunedì al venerdì, con acqua di falda utilizzata per il raffreddamento prima dell acciaieria prima dell ingresso alla pompa di calore Esercizio sabato e domenica con acqua di falda, più fredda ma con maggior portata

12 SISTEMI DI TELERISCALDAMENTO DA 73 MWt E TELERAFFREDDAMENTO DA 23 MWf A PARIGI

13 CONFIGURAZIONE DEI POZZI DI ACQUA DI FALDA PER IL PROGETTO DI TELERISCALDAMENTO GEOTERMICO A PARIGI Implantation des 18 puits pour l estimation du potentiel géothermique de la Craie Etats de saturation thermique de la Craie (en froid à gauche - en chaleur à droite)

14 POMPE DI CALORE REVERSIBILI CON SORGENTE FREDDA COSTITUITA DA ACQUA DI FALDA PER IL PROGETTO DI TELERISCALDAMENTO GEOTERMICO A PARIGI

15 POMPE DI CALORE REVERSIBILI CON SORGENTE FREDDA COSTITUITA DA ACQUA DI FALDA PER IL PROGETTO DI TELERISCALDAMENTO GEOTERMICO A PARIGI

16 PALAZZO LOMBARDIA NUOVA SEDE DELLA REGIONE LOMBARDIA

17 PALAZZO LOMBARDIA NUOVA SEDE DELLA REGIONE LOMBARDIA

18 PALAZZO LOMBARDIA NUOVA SEDE DELLA REGIONE LOMBARDIA

19 UNITA PACKAGE CENTRIFUGHE Teleriscaldamento per Vaertan, Stoccolma Numero di unità 6 Refrigerante R134a / R22 Potenza termica totale kw Temp. in/out acqua telerisc. 50 / 80 C Sorgente di calore Acqua di mare, diretta Temp. in/out sorgente calore 3.5 / 1.7 C Värtan 6 unità in funzione con successo dal 1985 Serbatoio di accumulo acqua calda

20 Teleriscaldamento per Vaertan, Stoccolma Rielaborazione grafica

21 POMPE DI CALORE DI GRANDE POTENZA COMBINATE CON PRODUZIONE FRIGORIFERA Centrale di teleriscaldamento/teleraffreddamento Katri Vala, Helsinki, Finlandia IL PIU GRANDE IMPIANTO AL MONDO PER LA PRODUZIONE COMBINATA DI ENERGIA TERMICA E FRIGORIFERA

22 POMPE DI CALORE DI GRANDE POTENZA COMBINATE CON PRODUZIONE FRIGORIFERA Teleriscaldamento/teleraffreddamento Katri Vala, Helsinki, Finlandia Progetto Pronta per la coibentazione

23 POMPE DI CALORE DI GRANDE POTENZA COMBINATE CON PRODUZIONE FRIGORIFERA Centrale di teleriscaldamento/teleraffreddamento Katri Vala, Helsinki, Finlandia Estate Numero di unità 5 Refrigerante R134a Sorgente fredda Acqua teleraff. Potenza frigorifera kw Temp.in/out acqua fredda 20.0 / 4.0 C Portata acqua fredda m3/h Temp.in/out acqua telerisc / 88.0 C Portata acqua telerisc m 3 /h Potenza ele. compresore kw Potenza termica kw COP 2.96 Inverno 5 R134a Acq. fognatura, indiretta kw 10.0 / 4.0 C m3/h 50.0 / 62.0 C m 3 /h kw kw unità in funzione con successo dal 2006

24 SISTEMA DI TELERISCALDAMENTO AL SERVIZIO DEL POLO UNIVERSITARIO DI ZURIGO CON POMPE DI CALORE AD ACQUA DI FIUME

25 SISTEMA DI TELERISCALDAMENTO AL SERVIZIO DEL POLO UNIVERSITARIO DI ZURIGO CON POMPE DI CALORE AD ACQUA DI FIUME

26 SPECIFICITÀ E VANTAGGI DELL UTILIZZO DELL ACQUA DI FALDA GIÀ EMUNTA PER ALIMENTAZIONE DI UN ACQUEDOTTO, COME SORGENTE FREDDA PER POMPE DI CALORE NON NECESSITA DI NUOVE PERFORAZIONI PER PRELIEVO E SCARICO DEL FLUIDO, IN QUANTO IL/I POZZI DI PRELIEVO SONO GIÀ ESISTENTI ED IL RECAPITO È IN ACQUEDOTTO NON NECESSITA DI ALCUN PERMESSO O AUTORIZZAZIONE I COSTI DI POMPAGGIO PER IL SOLLEVAMENTO DEL FLUIDO SONO GIÀ CONTEMPLATI PER L USO ACQUEDOTTISTICO L IMPATTO AMBIENTALE DETERMINATO IN QUESTO CASO DALL UTILIZZO INTEGRATIVO DELL ACQUA DI FALDA DESTINATA ALL ACQUEDOTTO ANCHE PER ALIMENTAZIONE DELLA POMPA DI CALORE È NULLO, OVE SI ECCETTUI LA RUMOROSITÀ DELLA POMPA DI CALORE, CHE PUÒ COMUNQUE ESSERE ISOLATA DAL PUNTO DI VISTA ACUSTICO CON UNA CAPOTTATURA FONOASSORBENTE, OVE NECESSARIO.

27 ESEMPIO DI APPLICAZIONE DI POMPE DI CALORE AD UN SISTEMA ACQUEDOTTISTICO

28 TELERISCALDAMENTO GEOTERMICO CON SORGENTE A MEDIA ENTALPIA

29 SISTEMA INTEGRATO POMPA DI CALORE + MOTORE A GAS RECUPERO TERMICO DAL MOTORE ENERGIA TERMICA ENTRANTE ENERGIA ELETTRICA ENERGIA TERMICA UTILE SORGENTE FREDDA GRATUITA

30 COPERTURA DELLA CURVA DI DURATA DEL CARICO TERMICO Potenza termica (kw) Durata (h/anno) Potenza termica alla punta: Fabbisogno termico totale: kw MWh/anno

31 CASO CON IL SOLO MOTORE COGENERATIVO Energia termica da motore cogenerativo: MWh/anno (20%) Energia termica da caldaie: MWh/anno (80%)

32 CASO CON MOTORE COGENERATIVO E POMPA DI CALORE Energia termica da motore cogenerativo: MWh/anno (40%) Energia termica da pompa di calore: MWh/anno (45%) Energia termica da caldaie: MWh/anno (15%)