3 vie verso la decarbonizzazione

Recupero di calore nella centrale di Rozzano

Solitamente, una parte del calore generato negli impianti di cogenerazione viene dispersa e rilasciata nell’ambiente sotto forma di calore di scarto. Ciò implica non solo una perdita di energia, ma anche un inutile impatto negativo sull’ambiente.

Per trasformare questo problema in una soluzione, nell’ammodernamento del sistema di teleriscaldamento di Rozzano puntiamo, accanto ad altre fonti termiche, sul recupero del calore di scarto da impianti di cogenerazione. Il momento è ideale: la sede italiana, situata in un punto caldo a livello sociale alle porte di Milano, è attualmente in fase di ristrutturazione e aggiornamento con tecnologie innovative. Parti del progetto consistono nell’uso ottimizzato dell’impianto CHP sfruttando la potenza elettrica in eccesso e l’uso (cioè il recupero) del calore di processo da altri impianti di produzione nelle vicinanze.

A tal fine, le tubazioni della rete di teleriscaldamento vengono estese fino alle aziende dove il calore, invece di essere dissipato, verrà immesso nella rete attraverso stazioni locali di scambio termico e di pompaggio dell’acqua.

In questo modo è possibile sfruttare l’energia prodotta con l’ausilio della cogenerazione (CHP) – 1200 kWe, 613 kWt (vapore), 630 kWt (acqua calda). La riduzione di CO2 realizzata nella prima fase in futuro aumenterà a circa
905 t CO2 all’anno con il collegamento e la fornitura del calore in eccesso per il distretto di Rozzano. Questi valori permettono di offrire alla popolazione socialmente vulnerabile di Rozzano prezzi più bassi per il riscaldamento.

Un mix di innovazione per Raunheim

Gli abitanti dell’insediamento sulla circonvallazione di Raunheim erano sempre più insoddisfatti ogni anno che passava. Il motivo: il quartiere era stato costruito negli anni 60 ed era vistosamente invecchiato sia sul piano tecnico che su quello estetico. Nel 2001, l’insediamento fu incluso nel programma “Città Sociale” e ricevette un manager di quartiere che avrebbe dovuto migliorare la qualità della vita dei residenti. Una delle misure della nuova gestione del quartiere fu il miglioramento dell’approvvigionamento energetico: efficiente, sostenibile, conveniente – il nuovo mix energetico doveva avere queste caratteristiche. GETEC sviluppò quindi un concetto moderno per le circa 1500 unità abitative (fabbisogno termico fino a 24.000 MWh) e ottenne l’incarico. Nel febbraio 2022 sono state messe in funzione le centrali termoelettriche a blocco e il modulo Power-to-Heat. L’avvio della pompa di calore nel 2023 ha coinciso con la messa in servizio permanente dell’intero impianto iCHP. L’idea di base del concetto innovativo di cogenerazione: dotare la rete di teleriscaldamento esistente, più precisamente due caldaie a gas (5,8 MW) e una caldaia a pellet (4 MW), di una produzione di calore più sostenibile (vedere grafico a destra). In questo modo, il calore poteva essere generato con una percentuale significativamente maggiore di energia rinnovabile ed inoltre si poteva generare anche energia elettrica. A tale scopo sono state installate due centrali termoelettriche a blocco (ciascuna da 2,3 MW). Le centrali termoelettriche a blocco convertono il gas in calore E in elettricità. Il calore residuo viene utilizzato per riscaldare l’insediamento e l’elettricità viene immessa nella rete per essere venduta. Il secondo modulo è una pompa di calore aria-acqua (1,9 MW). Ha bisogno di energia elettrica, ma la gestisce in modo molto efficiente grazie al suo principio di funzionamento intelligente. Nella migliore delle ipotesi, produce da tre a quattro chilowatt di calore da circa un chilowatt di elettricità. Il calore può quindi essere immagazzinato, ad esempio, nelle calde giornate estive ed è di nuovo disponibile la sera quando i residenti vogliono utilizzare l’acqua calda. Poiché la pompa di calore è estremamente ecologica, il suo utilizzo si ripercuote positivamente sul bilancio di CO2. Il terzo impianto è il modulo Power-to-Heat (1,6 MW). Questo generatore di calore funziona fondamentalmente come uno scaldacqua elettrico istantaneo. Nel migliore dei casi, il modulo offre la possibilità di generare molto calore dall’elettricità a breve termine in caso di surplus nella rete elettrica. La prestazione non è particolarmente efficiente: genera un kilowatt di calore da un kilowatt di elettricità. Tuttavia, l’installazione di questo modulo rappresenta un requisito normativo, in quanto può essere utilizzato in qualsiasi momento e in quasi tutte le circostanze. Il concetto è completato da due serbatoi tampone (80 m³/250 m³). La caldaia a pellet del vecchio stock è ormai superflua ed è stata smantellata. I diversi moduli hanno tutti i loro vantaggi e svantaggi. La scelta dipende dall’attuale prezzo di mercato dell’energia richiesta/venduta o dalle condizioni climatiche. Pertanto, gli impianti non funzionano in contemporanea, ma alternativamente a seconda delle esigenze. Il controllo avviene tramite una tabella di marcia che interroga le rispettive borse dell’energia in brevi periodi di tempo. Viene sempre attivato il vettore energetico che al momento risulta essere il più economico. Questo processo è in gran parte automatizzato e nel frattempo si è dimostrato più volte efficace. L’impianto è quindi sostenibile da due punti di vista: ecologico ed economico. Considerando i 1500 abitanti dell’insediamento della circonvallazione, è importante per GETEC – proprio come per i committenti – mantenere sempre il giusto equilibrio tra pulito e conveniente. In questo modo la trasformazione energetica può avere successo anche a medio termine. Perché per gli abitanti dell’insediamento sulla circonvallazione la sostenibilità significa soprattutto due cose: prezzi accessibili ed energia pulita.

Carbon Capture in Svizzera

Una delle maggiori sfide del cambiamento climatico è l’alta percentuale di CO2 nella nostra aria atmosferica. Ecco perché la riduzione delle emissioni di CO2 è al centro della protezione del clima. Per questo esistono processi innovativi definiti CCUS (Carbon Capture, Utilisation and Storage). In questi processi, la CO2 viene rimossa direttamente dall’aria atmosferica (Direct Air Capturing - DAC) o da flussi di CO2 più concentrati (Point Source Capture) e quindi riciclata o stoccata in modo permanente. Sulla piattaforma GETEC Svizzera ci sono iniziative con approcci diversi su questo importante argomento. Uno dei progetti più interessanti è nato dalla collaborazione con l’Università di Scienze Applicate e Arte della Svizzera nordoccidentale (FHNW). Qui GETEC insieme a giovani esperti sviluppa una propria soluzione per i clienti del parco industriale. L’iniziativa, avviata nel febbraio 2023, è molto progredita grazie a un intenso lavoro con gli studenti del Master. Il compito iniziale era uno studio di plausibilità per la cattura di CO2 sull’esempio di un impianto di combustione più piccolo (Point-source capture). Di conseguenza, si è sviluppata una soluzione concreta che ora è nella fase test di attuazione: in un processo, la CO2 non solo viene separata e stoccata in modo permanente, ma viene anche ulteriormente trasformata in una sostanza commerciabile. Il risultato del processo è il metanolo, che può essere utilizzato nell’industria chimica o nell’industria dei trasporti. I responsabili del progetto hanno optato per il flusso di valore con il prodotto metanolo. Da un lato perché è difficile vendere all’industria alimentare la CO2 di un parco industriale. D’altra parte, le quantità di CO2 ottenute dall’impianto di combustione “più piccolo” superano la domanda di CO2 residua delle altre industrie. Il risultato soddisfa tutti gli stakeholder: aria più pulita (società), nuovo flusso di valore (GETEC) e basso valore di CO2 (clienti). “I nostri clienti in Svizzera trovano il tema della cattura del carbonio molto interessante, perché tutti sanno che tra una decina d’anni ci saranno normative più severe sulle emissioni di CO2. Vogliamo quindi essere in prima linea nell’ambito di questo sviluppo. Per farlo crescere, adesso abbiamo bisogno di un impianto dimostrativo. Ce ne occuperemo il prima possibile”, afferma lo sponsor del progetto Arthur Gebhardt.