Piattaforma per acqua, gas e calore
Di grande attualità era il tema promosso dalla conferenza tecnica sul teleriscaldamento 2024, come dimostra anche il gran numero di partecipanti: con 180 persone l’evento che si è tenuto il 31 ottobre a Bienne presso la Maison du peuple ha registrato il tutto esaurito. La giornata è stata condotta da Bernhard Feuerhuber, specialista in riscaldamento presso l’Ufficio SVGW. Michael Sarbach, Amministratore di Regionalwerke AG Baden, Vicepresidente SVGW e Capo della commissione principale per il teleriscaldamento, ha accolto gli ospiti e introdotto l’argomento, presentando le varie sfide che devono essere affrontate sulla strada verso la rete ideale: costruzione e ampliamento, aumento della densità , esercizio, costi, tempi, personale qualificato e, infine, ottimizzazione. Tra le possibilità disponibili per raggiungere quest’ultimo obiettivo ha citato la pianificazione delle reti, lo stoccaggio, la gestione, l’accoppiamento dei settori, i cosiddetti «gemelli digitali» comprese le simulazioni, la riduzione della temperatura, i piani per le stazioni di trasferimento e l’ottimizzazione dei sistemi di riscaldamento degli edifici. Il programma prevedeva diverse presentazioni su tutti questi aspetti attraverso i quali è possibile far leva sull’ottimizzazione.
I riferimenti vigenti nel Cantone di Neuchâtel sono la legge cantonale sull’energia (LCEn) e il corrispondente regolamento d’esecuzione (RELCEn), ha spiegato Jean-Baptiste Clolus di Viteos SA. L’azienda Viteos potenzierà quindi il teleriscaldamento e di pari passo smantellerà gradualmente le reti del gas, attualmente più importanti e di maggiori dimensioni. Per meglio prepararsi a far fronte al futuro, i reparti «Gas» e «Teleriscaldamento» sono stati accorpati e formano ora il settore «Reti termiche». Ciò dovrebbe consentire di cogliere sinergie sia a livello di risorse che di competenze, oltre a semplificare lo sviluppo di progetti congiunti. Jean-Baptiste Clolus ha inoltre riferito di vari progetti di ottimizzazione, tra cui l’ulteriore sviluppo del SIG in un cosiddetto Full SIG, nel quale sono mappate non solo le reti esistenti, ma anche la pianificazione direttrice per le reti del gas e del teleriscaldamento e altre pianificazioni. Nel sistema sono memorizzati anche i contatti con i clienti. Clolus ha più volte sottolineato l’importanza della comunicazione degli imminenti cambiamenti all’opinione pubblica e, naturalmente, ai clienti interessati.
Poiché le fonti di calore rinnovabili nel Cantone di Ginevra hanno una temperatura di produzione limitata, l’unico modo per soddisfare le esigenze dei clienti – predeterminato dalla fisica – è quello di ridurre la temperatura di ritorno, come ha spiegato Gautier Falize (SIG) all’inizio della sua presentazione sulla riduzione della temperatura nella rete di riscaldamento ginevrina. Per raggiungere questo obiettivo, i servizi SIG stanno perseguendo tre approcci:
Nella presentazione successiva Hermine Wöhri ha spiegato che un elemento centrale di quest’ultimo approccio è il programma SIG éco21, che mira a ottimizzare impianti di riscaldamento di edifici. Comprende diversi strumenti, tra cui
Il programma, in corso dal 2007, ha riscosso un grande successo. I rapporti con le amministrazioni e i proprietari degli edifici come pure con gli specialisti in riscaldamenti sono stati consolidati o avviati. Diventa così più facile sensibilizzare gli operatori del lato secondario a rispettare meglio le prescrizioni/i requisiti del lato primario delle stazioni di trasferimento del calore. Hermine Wöhri ha sottolineato il successo di éco21 fornendo alcuni dati:
I sistemi di stoccaggio sono fondamentali per l’ampliamento e la decarbonizzazione delle reti di teleriscaldamento; a questa conclusione è giusto Andreas Peter (IWB), che ha parlato di ottimizzazione dell’esercizio attraverso l’uso di questi sistemi. La costruzione dell’impianto di accumulo di calore Dolder a Basilea nel 2020 ha consentito di livellare l’andamento giornaliero degli impianti di produzione della rete di teleriscaldamento IWB, riducendo il consumo di gas naturale per la copertura dei picchi giornalieri (e quindi le emissioni di CO₂). L’ingente investimento sostenuto per la realizzazione dell’impianto di stoccaggio è stato compensato dai bassi costi d’esercizio, ha proseguito Peter. L’impianto richiede poca manutenzione. Già oggi è chiaro che la capacità di stoccaggio di 130 MWh creata con il sistema Dolder è insufficiente rispetto alle dimensioni della rete, soprattutto se si tiene presente che entro il 2037 il teleriscaldamento di Basilea sarà ampliato in misura ragguardevole. È quindi in fase di progettazione un ulteriore impianto di accumulo per l’acqua calda (400 MWh).
I sistemi di stoccaggio presentano nel complesso diversi vantaggi: oltre al livellamento dei carichi e alla rapida disponibilità di energia, potrebbero essere utilizzati anche come riserva idrica d’emergenza, per l’accoppiamento dei settori, per l’intercettazione o la fornitura di potenza (ad es. in caso di prove dei bruciatori, interruzioni, crolli della temperatura ecc.) e, insieme alle pompe di calore, per mettere a disposizione energia di regolazione. Tuttavia, trovare una sede e costruire nelle aree urbane è una sfida. I progetti devono essere compatibili in termini di sviluppo urbanistico.
Kevin Moret di Gruyère Energie SA ha presentato idee e soluzioni per la configurazione ottimizzata delle stazioni di trasferimento, da un lato per controllare gli investimenti e in particolare ridurre i costi d’esercizio e, dall’altro, per garantire la fornitura ai clienti. Le condizioni tecniche di raccordo (Technische Anschlussbedingungen, TAB) sono fondamentali per definire le indicazioni generali utili per una pianificazione efficiente e l’esercizio delle stazioni di trasferimento. Moret ha presentato configurazioni di stazioni di trasferimento (con o senza accumulo dell’acqua calda) adatte a svariati tipi di impiego. Oltre alla conformazione tecnica, in particolare degli scambiatori di calore, anche la messa in funzione e l’esercizio della stazione di trasferimento sono fasi fondamentali per ottenere una soluzione ottimale a lungo termine, ha sottolineato Moret, che ha anche consigliato: «Create un protocollo per la messa in servizio. Per il tecnico sarà uno strumento utile con cui eseguire il controllo autonomo». Tra i punti principali della messa in servizio ha indicato:
Moret ha inoltre raccomandato di installare in ogni caso un sistema di sorveglianza a distanza sul lato primario e, ancora meglio, anche sul lato secondario. Con tale sistema diventa più semplice controllare la stazione durante il funzionamento. In mancanza di sorveglianza remota, è necessario pianificare visite di controllo periodiche (una volta all’anno o ogni due anni).
Per le operazioni di riorganizzazione e ampliamento di sistemi di teleriscaldamento che si fanno sempre più complessi può essere utile disporre di un cosiddetto «gemello digitale», che consente di progettare e simulare reti future. Lo stesso gemello può essere utilizzato anche per ottimizzare le operazioni in tempo reale. Volker Clauß di Gradyent GmbH (Berlino) ha presentato lo sviluppo e l’applicazione di un «gemello digitale» illustrando l’esempio del teleriscaldamento nella città di Flensburg, nella Germania settentrionale: al momento il teleriscaldamento di Flensburg comprende una rete molto fitta da 1 TWh, con numerose stazioni di pompaggio. L’obiettivo è ridurre la temperatura nella rete per poter immettere calore più favorevole con le pompe di calore. Sulla base dei dati SIG e dei dati di misura esistenti è stato creato un modello fisico, ossia il «gemello digitale» del sistema di teleriscaldamento, per il cui addestramento sono stati utilizzati dati ottenuti dall’immissione in rete, dai contatori di calore di 80 stazioni di trasferimento e di alcuni punti finali della rete, le pressioni delle stazioni di pompaggio e i dati di fatturazione dei clienti finali (presso i clienti finali non sono presenti contatori di calore digitali). Con il «gemello digitale» sono stati simulati dieci scenari relativi alla temperatura e all’idraulica (simulazioni per tutto l’anno, esercizio reale, risoluzione oraria), dai quali è stato possibile ricavare varie possibilità di riduzione della temperatura con e senza misure strutturali.
Anche il Groupe E utilizza i cosiddetti «gemelli digitali» per la modellazione e la simulazione dei propri sistemi di teleriscaldamento. Simon Rime del Groupe E ha elencato gli strumenti a tal fine utilizzati: Fluidit Heat, Thermos, Customer Relationship Management (CRM) del Groupe E, nonché MapEdit, QGIS, Excel e Python. Pur essendo convinto che, con l’evoluzione verso reti energetiche sempre più complesse e integrate, le simulazioni numeriche saranno uno strumento indispensabile, Rime ha anche aggiunto che non riusciranno mai a sostituire lo sguardo critico e le conoscenze di un ingegnere. Il sapere specialistico umano continua a essere un elemento di fondamentale importanza per interpretare i risultati, convalidare i modelli e prendere le giuste decisioni. Gli ingegneri svolgono un ruolo importantissimo quando si tratta di adattare le simulazioni alle condizioni locali e integrare restrizioni specifiche.
Insieme a due impianti svizzeri di incenerimento dei rifiuti urbani (IIRU), la Rytetec AG ha creato Energy Cockpit, uno strumento di ottimizzazione per l’esercizio degli impianti di incenerimento dei rifiuti, degli impianti di produzione di energia e dei fornitori di teleriscaldamento. Theodor Baumhoff (Volue Energy GmbH) e Jörg Boltshauser (Rytec AG) hanno mostrato come è possibile progettare e realizzare l’esercizio degli impianti di recupero energetico in modo ottimale da un punto di vista energetico ed economico. L’hanno fatto sull’esempio della Renergia Zentralschweiz AG, azienda responsabile della valorizzazione dei rifiuti della Svizzera centrale e fornitrice di vapore di processo alla Perlen Papier AG e di acqua calda alle reti di teleriscaldamento di Zugo, nella Rontal e a Emmen/Lucerna, come pure di elettricità per le economie domestiche e l’industria. Riassumendo dodici mesi di esperienza con l’Energy Cockpit di Renergia, Boltshauser ha così concluso: «L'immissione nelle reti di teleriscaldamento ha raggiunto una qualità di pianificazione elevata e affidabile».
Nel piano energetico 2050 della città di San Gallo l’accoppiamento forza-calore svolge un ruolo centrale: generare elettricità e calore a livello locale con la cogenerazione. Peter Härtsch delle St. Galler Stadtwerke (SGSW) ha descritto l’ottimizzazione intelligente dell’esercizio degli impianti ad accoppiamento di settori (IIRU e diversi impianti di cogenerazione) come pure i sistemi di accumulo presenti nel sistema; presso le SGSW tutto questo è definito «esercizio ottimizzato a livello centrale». La particolarità è costituita dall’interazione di tre programmi – automazione di processo, sistema OPT (Optimized Production Technology) e simulazione di rete – in un esercizio online permanente. Nel campo dell’ottimizzazione è necessario valutare costantemente quale prodotto (elettricità o calore) deve essere realizzato in quale momento: principalmente calore in inverno ed elettricità in estate. L’ottimizzazione del Load Manager consente quindi di ottimizzare l’impiego a livello intersettoriale. Le analisi possono essere di tipo ecologico o economico. L’ottimizzazione integrale dei costi e dell’esercizio nella produzione di teleriscaldamento e nella strategia di rete come pure la sicurezza dell’approvvigionamento si tradurranno in programmi per il recupero dell’energia elettrica e per la garanzia della stabilità della rete elettrica. Allo stesso tempo, viene rilevato il fabbisogno di vapore, gas naturale e olio da riscaldamento per il prossimo futuro. Nella modalità di funzionamento offline dei programmi si potrebbero eseguire pianificazioni degli investimenti a lungo termine basate su analisi di scenario, ha poi aggiunto Härtsch, grazie alle quali è inoltre possibile reagire anche a situazioni di penuria di elettricità .
In conclusione, Diego Modolell, responsabile del settore Gas/Calore della SVGW, ha presentato una sintesi della giornata e ha illustrato una prospettiva sugli eventi ERFA in programma, in particolare il corso di certificazione «Specialista in reti termiche» il cui modulo base della durata di 15 giorni si terrà per la prima volta l’anno prossimo (inizio 1° turno 2025: 16 gennaio; inizio 2° turno 2025: 27 agosto) e, da ultimo ma non meno importante, il corso sulle direttive F1 e F2 «Teleriscaldamento, teleraffreddamento e anergia nella Svizzera romanda» che si terrà dal 24 al 26 marzo 2025.
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