PROGETTO CLIMARE SAN BENIGNO Dimensionamento tecnico-economico complessivo Relazione di sintesi Aggiornamento al 28/02/2014

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1 PROGETTO CLIMARE SAN BENIGNO Dimensionamento tecnico-economico complessivo Relazione di sintesi Aggiornamento al 28/02/2014 Premessa Il Progetto per la realizzazione di una infrastruttura di servizio di teleclimatizzazione ad idrotermia marina a beneficio del quartiere di San Benigno è stato completamente revisionato allo scopo di massimizzare i benefici e minimizzarne i costi. Il nuovo progetto concettuale, che non stravolge le precedenti soluzioni, è messo a confronto, in termini di costi-benefici con altre soluzioni tecniche possibili e, nella presente nota sono riportati, oltra alla descrizione della nuova configurazione, i confronti tecnico economici con la configurazione di base. La nuova soluzione di riferimento mantiene il tracciato precedentemente previsto per l infrastruttura (percorso da calata Inglese a WTC interrato utilizzando il rio San Bartolomeo e da WTC a Torre Nord sospeso sotto sopraelevata). La distribuzione alle varie utenze è realizzata con un unico circuito di circolazione d acqua di mare prelevata nella zona di calata Inglese e restituita a mare in zona portuale nell area del terminal traghetti utilizzando esistenti condotti di scarico pluviale. Nella precedente configurazione i circuiti erano due, un primario ad acqua di mare ed un secondario a due tubi in acqua dolce. Con la configurazione proposta, oltre a semplificare l impianto dal punto di vista funzionale, si rende meno complicato il termoacquedotto (che ora è ad acqua di mare) e, per buona parte del tracciato è costituito da un singolo tubo. Le fig. 1 e 2 mostrano la nuova configurazione. Allo scopo di avere la massima comprensione dei vantaggi della soluzione scelta, si è condotto un confronto tecnico-economico tra questa, la configurazione precentemente considerata, una nuova configurazione con pompe di calore ad alimentate elettricamente da un cogeneratore dedicato (auto-cogenerazione). Questa ultima soluzione progettuale è la più efficiente tra le varie possibili configurazioni con pompe di calore aria-acqua.. La descrizione tecnica delle varie alternative prese a riferimento con i confronti ed i parametri tecnico economici relativi è riportata in Allegato. Fig. 1 Tracciato dell infrastruttura

2 Fig. 2 Schema concettuale dell infrastruttura

3 1. Dimensionamento dell infrastruttura (termo-acquedotto marino) L infrastruttura prevede un anello aperto che collega le utenze di primo insediamento (WTC, Torri gemelle, Torre Francia, Torri Piane, Torre Nord). Un singolo tubo, partendo dalla stazione di pompaggio percorre in cunicolo il rio San Bartolomeo per circa 700m. Nella zona di distribuzione alle utenze il termo-acquedotto è a doppio tubo e collocato sotto sopraelevata per restanti 600m. La restituzione a mare avviene nello scarico pluviale in zona Torre Nord (Matitone). La fattibilità di questo percorso è soggetta ad approvazione da parte di varie amministrazioni ed enti pubblici (Autorità Portuale, Provincia, Comune, Autostrade) e richiede ulteriori approfondimenti. La stazione di presa a mare, costituita da un gruppo di pompe di circolazione ad immersione e da un sistema di acidificazione ad idrolisi parziale, è localizzata in prossimità di Calata Inglese in area gestita dall Autorità Portuale. (Vedere figg. 1 e 2). La potenza termica da distribuire alle utenze, tenuto conto di una potenziale espansione futura della domanda rispetto al primo insediamento è fissata in KW termici (le cinque utenze di primo insediamento richiedono KW). Le condizioni di progetto del termo-acquedotto sono riportate in tabella A. La portata del termo-acquedotto è regolata in funzione della domanda. La stima del costo di esercizio medio per la completa infrastruttura gestita sulle sole utenze iniziali è di /anno e di /a per la manutenzione ordinaria. Tab. A - Funzionamento del termo-acquedotto alla potenza di primo insediamento Portata acqua mc/h Salto termico C 3 Diametro condotto mm 450 Pressurizzazione MPa 0,12 Perdita di carico max Pa Potenza pompaggio max KW el 100 La stima di costo di realizzazione per l infrastruttura è di (per i dettagli vedere l Allegato). 2. Impianti interni alle singole utenze Le singole utenze saranno dotate di pompe di calore elettriche acqua-acqua in sostituzione degli attuali refrigeratori occupando le stesse aree nelle quali questi sono installati. Caldaie a gas e scambiatori del teleriscaldamento verranno scollegati. La distribuzione interna di acqua calda ed acqua refrigerata non viene modificata anche se la temperatura di fornitura dell acqua calda da parte delle pompe di calore è inferiore rispetto a quella attualmente fornita da caldaie e TLR. Malgrado il fatto che in alcuni casi siano possibili retrofit che portino al recupero delle macchine attuali, nel dimensionamento che segue, tenuto conto della vetustà dei macchinari presenti (molti sono quasi a fine vita) si è prevista la loro integrale sostituzione. Si è considerato di usare un modulo di PdC standardizzato da 500 KW per i fabbisogni di tutte le utenze di primo insediamento. Con 9 moduli uguali si riesce a coprire tutto il fabbisogno di potenza delle utenze di primo insediamento. Con questo accorgimento si può ottenere una sostanziale riduzione dei costi di investimento. La tabella B riporta per le singole utenze il fabbisogno di potenza aggiornato e la risposta, con l impiego dei moduli standard, a questa domanda, il costo stimato dei materiali ed il costo stimato delle modifiche circuitali da apportare al sistema per il collegamento con il termo-acquedotto. La stima è complessiva. Per le singole utenze la situazione potrebbe risultare relativamente modificata anche per tenere conto di eventuali necessità di manutenzione straordinaria non dipendenti dall intervento in esame.

4 TAB. B Potenze e costi delle modifiche interne alle utenze n. Moduli Pot. Installata KW Costo unitario modulo Costo centrale termica Modifiche circuitali WTC Matitone A Matitone (SPIM) Gemelli Piane Francia (CNR+Cond) TOTALE TOT 3. Analisi complessiva costi-benefici L analisi costi-benefici è attuata a valori costanti cioè non tiene conto degli oneri finanziari derivanti dall impegno del capitale iniziale ne della previsione della variazione dei costi di acquisto dell energia elettrica nel tempo. Di questi parametri dovrà tenere conto l eventuale attore di Project Financing nel caso si adotti questa metodologia di realizzazione/gestione. Tuttavia è abbastanza ragionevole pensare che gli interessi sul capitale investito ed il costo dell energia primaria abbiano andamenti di crescita nel tempo abbastanza simili per cui i termini relativi non dovrebbero cambiare sostanzialmente. TAB C consumi e confronti tra le varie soluzioni (*) valori mediati tra le differenti utenze La tabella C riporta la valutazione dei consumi e dei costi di esercizio integrati per l intero comprensorio (solo le utenze di primo insediamento) mettendo a confronto i valori attuali con quelli della configurazione impiantistica proposta (evidenziata in giallo indicata con 1c), della configurazione precedentemente studiata (soluzione a due circuiti 2c) e della soluzione con pompe di calore ad aria con auto-cogenerazione. Tutti i dettagli del confronto sono reperibili nell Allegato Sotto le ipotesi precedenti l analisi costi-benefici risulta quella rappresentata in fig. 3.

5 FIG. 3 Analisi complessiva costi-benefici Ne risulta una diminuzione dei costi di esercizio, medi del comprensorio, di circa il 25% tenendo conto dell ammortamento sia dell infrastruttura che del rinnovo degli impianti interni alle singole utenze. Qualora l investimento complessivo fosse attuato dagli stessi utenti la minore spesa annua per la conduzione sarebbe dell ordine di grandezza indicato. Nel caso fosse adottata una soluzione di configurazione finanziaria che prevedesse l intervento di una ESCo in regime di Project Financing parte di questo risparmio sarebbe, evidentemente, da riconoscere a questa società per tutto il periodo di ammortamento con termini di dettaglio da concordare.

6 ALLEGATO Progetto Climare San Benigno Confronto tra diverse soluzioni e dimensionamento tecnico-economico Aggiornamento del 28/02/ Disponibilità di energia rinnovabile sul sito L energia rinnovabile sul sito è costituita dal contenuto entalpico del mare e da quello dell aria atmosferica. L impiego delle tecnologie solari o di quelle geotemiche non è permesso dalla struttura edilizia del comprensorio. La fig. A.1 mostra la disponibilità della sorgente idrotermica marina e di quella aerotermica atmosferica. Nella stessa figura sono indicate le medie stagionali delle due sorgenti. Fig A.1 Fig. A.2

7 Le sorgenti idrotermica e aerotermica possono essere utilizzate per la climatizzazione edilizia mediante l uso di pompe di calore. La fig A.2 mostra l andamento dell efficienza in riscaldamento (COP) di pompe di calore di commercio in funzione della temperatura della sorgente termica. Nella stessa figura sono indicati i valori che corrispondono alle temperature medie stagionali del sito come riportate in fig A.1. Si nota come l uso diretto dell acqua di mare (MARE) senza l intermediario di un secondo circuito ad acqua dolce (TER.ACQ) comporti un notevole incremento di efficienza. L etichetta (ARIA) si riferisce al punto di funzionamento di pompe di calore aerotermiche. Lo schema funzionale per una infrastruttura di teleclimatizzazione di quartiere ad idrotermia marina a due circuiti è rappresentato in fig. A.3. FIG. A.3. Mentre lo schema relativo alla distribuzione diretta dell acqua di mare con un solo circuito è rappresentato in fig. A.4. FIG. A.4.

8 Nel caso di utilizzo della sorgente aerotermica la soluzione tecnica più efficace prevede l accoppiamento di pompe di calore (PdC) elettriche con un cogeneratore a gas la cui produzione elettrica è interamente dedicata all alimentazione delle stesse PdC. La configurazione generale di questo sistema è rappresentata in fig. A.5. FIG A. 5 In quest ultima configurazione durante il raffrescamento estivo, se non esistono necessità di fornitura di acqua calda, il cogeneratore viene spento e le pompe di calore sono alimentate dalla rete elettrica. Nella fase di riscaldamento il cogeneratore contribuisce alla produzione di calore delle PdC. La fig. A.6 mostra il modello di calcolo dell efficienza di sistema in fase di riscaldamento e la fig. A.7 in fase di raffrescamento. FIG A.6

9 FIG A.7 L investimento per la realizzazione dell infrastruttura comune è riportato, secondo una valutazione analitica in Fig. A.8. FIG. A.8 Per quanto riguarda i costi dell infrastruttura comune, questo risulta nullo per quanto concerne il sistema ad aria autocogenerativo in quanto con questa tecnologia ogni utenza è indipendente energeticamente. Per quanto riguarda i costi delle modifiche interne alle singole utenze la fig. A.9 riporta quelli stimati per il sistema ad idrotermia marina (che sono gli stessi per il sistema ad 1 ed a 2 circuiti).

10 FIG A.9 Le modifiche interne alle singole utenze nel caso del sistema ad aria ad autocogenerazione presentano costi stimati riportati in fig. A.10. FIG A.10 Per quanto riguarda le prestazioni delle tre possibili soluzioni tecniche esse sono confrontate tra loro ed anche con le configurazioni tecniche attualmente presenti presso le utenze. La fig. A.11 mostra i confronti tra le prestazioni :

11 FIG. A. 11 La fig. A.12 mette a confronto i consumi specifici (intesi come rapporto rispetto ai consumi attuali) ed i corrispondenti costi specifici rispetto al MWh generato. FIG. A. 12 Ne deriva un confronto tra le varie soluzioni in termini di consumi energetici e spesa annua di esercizio. Questi sono riportati in fig A. 13. La situazione più favorevole è quella dell idrotermia marina con la soluzione ad un solo circuito di distribuzione ad acqua di mare.

12 FIG A. 13 Con i parametri relativi alle tre configurazioni è possibile costruire il quadro costi-benefici tenendo conto sia degli investimenti che dei costi di esercizio. La fig. A. 14 rappresenta l analisi costi-benefici per il sistema ad aria ad autocogenerazione. FIG. A. 14 La fig. A. 15 si riferisce alla configurazione idrotermica a due circuiti.

13 FIG A. 15 La configurazione più vantaggiosa è quella idrotermica ad un solo circuito il cui quadro costi-benefici è rappresentato in fig. A.16 FIG. A.16 I quadri di analisi costi-benefici sono ricavati a valori monetari costanti: cioè non tengono conto degli oneri finanziari sul capitale investito e delle ipotesi di variazioni nel tempo dei costi dell energia primaria.

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