Sistemi di teleriscaldamento geotermici per aree urbane: Ferrara.

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1 Risorse geotermiche di media e bassa temperatura in Italia. Potenziale, Prospettive di mercato, Azioni. Sistemi di teleriscaldamento geotermici per aree urbane: l esperienza e le prospettive di sviluppo della rete di Ferrara. Ing. Fausto Ferraresi -Direttore- Direzione Settore Teleriscaldamento HERA S.p.A Ferrara, 22 Settembre 2010

2 agenda Il Gruppo HERA e il Teleriscaldamento Il Teleriscaldamento a Ferrara Stato di fatto Sviluppo futuro 2

3 Il Gruppo HERA HERA (Holding Energia Risorse Ambiente) è tra le prime Multiutility italiane nei Settori Energetico, Idrico e Ambientale: nasce il 1 Novembre del 2002 dall unione di 12 Aziende di Servizi Pubblici locali, compiendo una delle più significative operazioni di aggregazione realizzate in Italia nel settore delle public utility; ad oggi conta circa 2,5 milioni di Clienti Serviti; opera in oltre 240 Comuni nelle Province di Bologna, Ravenna, Rimini, Forlì- Cesena, Ferrara, Modena, Firenze e Pesaro-Urbino; al suo interno operano circa dipendenti; da Giugno 2003 il titolo HERA è quotato in Borsa. 3

4 Il Territorio di Riferimento ed il Teleriscaldamento Modena Bologna Ferrara Imola Ravenna Faenza Forlì Cesena Coriano (RN) Pesaro TLR in esercizio Rete TLR in progetto 4

5 Le strategie HERA per lo sviluppo del Teleriscaldamento Il Sistema di Teleriscaldamento tradizionale TLR come strumento della Pianificazione Territoriale, in una logica di analisi e valorizzazione delle risorse energetiche presenti nel territorio. Il Sistema di Teleriscaldamento integrato Cogenerazione Termovalorizzatore Geotermia Biomasse legnose SISTEMI ENERGETICI INTEGRATI Solare termico Recupero industriale 5

6 agenda Il Gruppo HERA e il Teleriscaldamento Il Teleriscaldamento a Ferrara Stato di fatto Sviluppo futuro 6

7 Piano Cartografico del Sistema TLR di Ferrara Stato di fatto Sito Geotermia e WTE zona ovest Condotte principali di trasporto calore Città di Ferrara utenze TLR Polo integrazione e riserva c/o Ospedale S.Anna Il Sistema Energetico Integrato di Ferrara si avvale principalmente di tre tipologie di fonti: Geotermia; Recupero da WTE; Centrali termiche di integrazione e riserva a gas metano. 7

8 Sistema Energetico Integrato Rete di Ferrara ET da Geot. Gas Metano CH 4 Centrali Termiche di Integrazione e Soccorso Bacino di utenza Geotermia Rete TLR ET da WTE Perdite di distribuzione EE da WTE in RETE Termovalorizzatore SISTEMA AL 2010 POLO CASAGLIA - Energia rinnovabile e di Recupero - 8

9 Anni 60, località Casaglia: La Fonte Geotermica Un po di storia durante la ricerca di nuovi giacimenti di idrocarburi, si scopre un bacino sotterraneo di acqua calda ad una profondità media di ca m Anni 70: crisi energetica e valorizzazione delle fonti rinnovabili 1981: il Comune di Ferrara avvia il PROGETTO GEOTERMIA Roccia Mantello Condensatore Scambiatore Sorgente GEO Valorizzare la risorsa geotermica come fonte primaria per una rete di TLR a dimensione urbana 9

10 La Fonte Geotermica - Caratteristiche Il fluido geotermico è costituito da acqua calda a forte contenuto salino e alla temperatura di 100 C circa. Il fluido cede energia termica alla rete TLR. Scambiatore di calore Rete TLR Il fluido caldo viene pompato verso la superficie dalla profondità di circa m attraverso 2 pozzi di prelievo. Il fluido viene re-iniettato nel sottosuolo per garantire la stabilità geotecnica. Pozzo di prelievo 1 Pozzo di prelievo 2 Pozzo di reimmissione 10

11 Dati di esercizio dell impianto geotermico Portata complessiva 400 mc/h Temperatura fluido geotermico C Temperatura fluido rete TLR: - in mandata C - in ritorno C Potenza termica nominale 14 MWt Energia prodotta circa MWht/anno 11

12 La Fonte WTE (Waste To Energy) Fin dalla prima predisposizione del Progetto Geotermia, si è considerata l integrazione con il sistema di smaltimento RSU: RIFIUTI SOLIDI URBANI RISORSA ENERGETICA Si concretizza il SISTEMA ENERGETICO INTEGRATO La realizzazione dell impianto WTE è iniziata nel 1989, per andare a regime nel Recentemente l impianto è stato potenziato: da fine 2007 è entrato in esercizio il nuovo impianto WTE. 12

13 Dati di esercizio dell impianto WTE Capacità smaltimento autorizzata: t Potenza elettrica in rete: 13 MWe Energia elettrica in rete: MWhe Potenza termica max per TLR: 29 MWt Energia termica per TLR: ca MWht 13

14 Le Fonti di Integrazione e Riserva Sempre c/o il sito Geotermia, per gestire la variabilità giornaliera della domanda del bacino servito, vi sono 2 CENTRALI TERMICHE (4+3 caldaie a metano) Potenzialità caldaie: 84 MWt I serbatoi d accumulo di integrazione e riserva (ca mc l uno) hanno lo scopo di ridurre l utilizzo delle caldaie durante i picchi giornalieri ottimizzazione dell utilizzo delle fonti rinnovabili e di recupero riduzione del consumo di metano 14

15 Le Fonti di Integrazione e Riserva Sito Geotermia e WTE zona ovest Condotte principali di trasporto calore Città di Ferrara utenze TLR Polo integrazione e riserva c/o Ospedale S.Anna Per garantire l equilibrio idraulico del sistema, sono state aggiunte ulteriori centrali integrative, in posizione opposta rispetto al sito Geotermia Centrale S.Anna Potenzialità scambiatore: 10 MWt 15

16 Benefici Sistema Energetico Integrato di Ferrara nel 2010 Nel 2010, il nuovo Termovalorizzatore è entrato in esercizio a pieno regime maggiore recupero di energia termica miglioramenti dei benefici energetico ambientali. Previsione esercizio Sistema TLR Energia Termica tot. Prodotta: Energia Termica da Geotermia: Energia Termica di Recupero da WTE: 177 GWht 74 GWht 73 GWht Energia Rinnovabile 83% del tot. (+25% vs 2009) Benefici attesi per il 2010 NOx evitate: kg +40% vs (34.617) SO2 evitate: kg + 3 % vs (36.413) CO2 evitata: t +38% vs (29.112) TEP risparmiate: t +45% vs (10.483) Risparmio Energetico equivalente a * Pannelli Fotovoltaici da 1 kw! * calcolato in base al risparmio indicato dall Autorità (Del. EEN 3/08, Scheda tecnica n.7) in 0,266 TEP/anno per kw fotovoltaico 16

17 agenda Il Gruppo HERA e il Teleriscaldamento Il Teleriscaldamento a Ferrara Stato di fatto Sviluppo futuro 17

18 Sviluppo TLR previsto a medio termine Volumetria attualmente servita da TLR: mc + Volumetria potenzialmente allacciabile: ca mc Volumetria potenzialmente servibile a regime: ca mc ( appartamenti equivalenti circa il 40% degli appartamenti presenti nell intera città) Nella logica dei Sistemi Energetici Integrati, per sostenere questo sviluppo, si sta progettando un nuovo sistema di produzione collocato nella zona Est della città. Valorizzare al massimo le risorse del territorio POLO ENERGIE RINNOVABILI 18

19 Piano Cartografico Sviluppo Ferrara Sito Geotermia e WTE zona ovest Condotte principali di trasporto calore Comune di Ferrara utenze TLR Zona est di sviluppo Nuovi collegamenti Polo energie rinnovabili 19

20 Ipotesi di progetto Si prevedono: Nuova fonte geotermica ( progetto di ricerca METAGEO): 2 pozzi di prelievo + 1 di reimmissione per totale 14 MWt; Sistema Solare Termico (SDH), ca. 2 MWt di integrazione alla rete TLR; Sistema ORC di produzione energia elettrica, generatore da 1 MWe; 2+2 serbatoi di accumulo; 1 CT di integrazione e riserva, 3 caldaie da 14 MWt. 20

21 Sistema Energetico Integrato Proposta progettuale sviluppo Ferrara Gas Metano CH4 Centrali Termiche di Integrazione e Soccorso Bacino di utenza Rete di Teleriscaldamento Geotermia ET ET ET ET da WTE CH4 Waste to Energy EE da WTE in RETE Centrale Termica di integrazione e riserva Solar District Heating (integrazione) EE da ORC - Energia rinnovabile - in RETE POLO CANALBIANCO Nuova Fonte Geotermica - Polo delle energie rinnovabili - POLO EST Unità ORC 21

22 Potenziamento Geotermia Il Progetto di Ricerca METAGEO Alla fine del 2008 HERA ha avviato un Progetto di Ricerca di Fonti Geotermiche, con l obiettivo di individuare potenziali serbatoi geotermici. Il Progetto è stato sviluppato in collaborazione con Consorzio Ferrara Ricerche (CFR, ente di ricerca no-profit a partecipazione pubblico privata), di cui fanno parte: Gruppo Idrogeologico dell Università degli Studi di Ferrara (GIF); Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli della Regione Emilia Romagna (SGSS). Zona Est di Ferrara oggetto della ricerca 22

23 Fasi del progetto Pubblicazioni di settore (CNR, UNIFE, ) 1 a fase: ANALISI DATI ESISTENTI Banca dati c/o Regione Emilia-Romagna SGSS; Risultati perforazioni effettuate negli anni 60; Indagini sismiche disponibili c/o il Ministero Sviluppo Economico, UNMIG di Bologna. 2 a fase: ANALISI DIRETTE Monitoraggio con pozzi e piezometri; Prelievo ed analisi campioni d acqua; Installazione di sonde di temperatura. Assetto idrogeologico Assetto geo strutturale e geotermico 3 a fase:realizzazione MODELLO TRIDIMENSIONALE DELL AREA 23

24 Risultati Dagli studi è emerso che sono presenti DUE RESERVOIR. RESERVOIR G2 - Profondità tetto: ca m; - Temperatura: ca C. RESERVOIR G3 - Profondità tetto: ca m; - Temperatura: ca C. G3 FERRARA EST AREA INDAGATA G2 G1 La zona maggiormente favorevole per un eventuale sfruttamento per il TLR è quella del Reservoir G3. 24

25 Mappa isovalore di temperatura per falde confinate 25

26 Il Teleriscaldamento ed il Solare Termico Il SOLAR DISTRICT HEATING (impianto di teleriscaldamento solare) rappresenta un applicazione su larga scala di una tecnologia a energia rinnovabile. In Europa: In Svezia, Danimarca, Austria e Germania esistono impianti SDH che operano fin dai primi anni 80 a costi competitivi. In Italia: Non esistono esperienze significative di impiego del solare termico su reti TLR. Al fine di accrescere la presenza su larga scala del Solare Termico nel Teleriscaldamento, nel 2009 è stato avviato il Progetto SDH-TAKE OFF, promosso da numerose associazioni europee, tra cui figurano anche AIRU ed Ambiente Italia 26

27 Il Teleriscaldamento ed il Solare Termico: esempi di applicazione AUSTRIA DANIMARCA SVEZIA 27

28 Il Teleriscaldamento e i Sistemi a Ciclo Rankine Organico (ORC) Il generatore lavora come una normale turbina a vapore per trasformare energia termica in energia elettrica attraverso un generatore elettrico. Unità ORC Da risorse geotermiche a media entalpia, tra i 90 e i 150 C si può produrre energia elettrica. A Ferrara, quando il sistema TLR non è attivo, si può alimentare l unità ORC dalla fonte geotermica per produrre energia elettrica. Il generatore elettrico avrebbe una potenza netta di 1 MWe. 28

29 Risultati attesi Città di Ferrara Polo Ovest CanalBianco Geotermia Recupero da WTE Polo Est Polo Energie Rinnovabili Con lo sviluppo di un Sistema Energetico Integrato sull intero territorio urbano, si prevede: Energia termica tot. Prodotta: Energia Termica da Geotermia: Energia Termica di Recupero da WTE: 289 GWh 163 GWh 100 GWh Energia Rinnovabile 91% del tot. (+ 32% vs. 2009) 29

30 Benefici Sistema Energetico Integrato Emissioni prodotte* NOx SO2 TLR TLR [kg] Sistema tradizionale [kg] Sistema tradizionale Medio Termine Medio Termine CO2 Energia Primaria (TEP richiesti) TLR Sistema tradizionale TLR Sistema tradizionale [tonn] [tonn] Medio Termine Medio Termine * A parità di fabbisogno energetico, si considera l Energia Termica prodotta con il TLR come sostitutiva di un Sistema Tradizionale costituito da caldaie a gas e gasolio. 30

31 Benefici Sistema Energetico Integrato Emissioni evitate Benefici ambientali e energetico ambientali NOx evitate: kg +152% vs (34.617) SO2 evitate: kg + 25 % vs (36.413) CO2 evitata: t +145% vs (29.112) TEP risparmiate: t +167% vs (10.483) Risparmio Energetico equivalente a Pannelli Fotovoltaici da 1 kw! [kg, tonn] Medio termine NOx SO2 CO2 TEP risparmiate 31

32 Il Primary Resource Factor Per una corretta valutazione, è utile confrontare le diverse alternative del sistema sulla base del contributo alla riduzione dell uso di combustibili fossili riduzione emissioni di CO 2. Bisogna avvalersi di un metodo che tenga conto dell intero ciclo energetico, dalla produzione alla fornitura (incluse quindi le perdite di trasporto). Criterio del Fattore di Energia Primaria PRF (Primary Resource Factor) Il Primary Resource Factor (PRF) è un indice che valuta il rendimento globale dei sistemi di riscaldamento e raffrescamento; si calcola come rapporto tra energia fossile richiesta ed energia consumata. 32

33 Il Primary Resource Factor 3,00 2,50 2,50 2,00 PRF 1,50 1,30 1,00 0,50 0,60 0,58 0,44 0,23 0,20 0,17 0,09 0,00 Boiler elettrico Caldaia a gas metano Ferrara Ferrara (2009) Amburgo Helsinki Stoccolma Brescia (2008)* Goteborg Ferrara Ferrara (Medio termine) Termine) * Fonte: a2a s.p.a 33

34 Grazie per la Gentile Attenzione Ing. Fausto Ferraresi Direttore Direzione Settore Teleriscaldamento HERA S.p.A. via Cesare Diana 34 - località Cassana Ferrara tel cell fax alessandra.fornasier@gruppohera.it 34