Energie alternative: la cogenerazione
Il testo riguarda un intervento immobiliare a carattere residenziale in fase di realizzazione nel Comune di Rosciano (PE), località Villa Uliveti. L’intervento, finalizzato al risparmio energetico, secondo il D. Lgs. 311/06 e il D. Lgs. 8 Febbraio 2007 n. 20, consiste nella realizzazione di un impianto di teleriscaldamento e teleraffrescamento collegato ad una centrale di trigenerazione ad alto rendimento, alimentata da fonte energetica rinnovabile a servizio del nuovo polo urbano. Il complesso è interamente concepito nell’ottica della sostenibilità ambientale con tecnologie costruttive all’avanguardia e con l’utilizzo di energie alternative e rinnovabili. Esso si estende su una superficie territoriale di 13 ha e consta di 330 unità immobiliari, 10 unità commerciali e di una zona sportiva per una volumetria totale di 95.000 mc. Il Borgo si caratterizza per l’adesione ai parametri della Bioarchitettura per favorire il risparmio energetico ed il basso impatto ambientale, e per la produzione autonoma di energia proveniente da fonti rinnovabili.
Inoltre, l’intervento propone spazi verdi dotati di percorsi pedonali, di un lago, di zone relax e di strutture sportive dotate di palestra polifunzionale, piscina coperta, centro fitness, oltre a spazi gioco per bambini e relax all’esterno, progettati per favorire i rapporti interpersonali e il benessere dei residenti.
Caratteristiche costruttive e tecniche dell’impianto
Il progetto del complesso è stato curato in ogni aspetto con l’obiettivo di minimizzare il fabbisogno energetico. Per la realizzazione dell’involucro edilizio sono state utilizzate strutture opache e trasparenti a bassa trasmittanza termica (l’edificio, grazie alla tipologia edilizia e impiantistica scelta è classificato di classe A).
Nello specifico le tipologie impiantistiche adottate sono:
con utilizzo di un motore endotermico di cogenerazione ad olio vegetale per la produzione combinata di energia elettrica, termica e frigorifera. Si tratta di un motore a ciclo Diesel a quattro tempi, di tipo pesante a 9 cilindri raffreddati ad acqua;
con utilizzo di una caldaia a condensazione integrativa alimentata a gas per la copertura dei carichi di punta e per far fronte ad eventuali black-out.
La centrale frigorifera è composta da n. 2 refrigeratori ad assorbimento al bromuro di litio collegati a n. 2 raffreddatori centrifughi a circuito chiuso. La torre evaporativa è costituita da due circuiti separati: uno dell’acqua da raffreddare che circola in una serpentina e uno dell’acqua che viene spruzzata sopra la serpentina e che incontra l’aria in controcorrente. In questo modo l’acqua circolante nell’impianto non viene a diretto contatto con l’atmosfera.
Le reti di teleriscaldamento interamente isolate sono costituite da tubazioni di tipo preisolato ad alta resistenza meccanica e alto grado di isolamento termico, fino alle sottocentrali che saranno servite con acqua calda da +90°C a +70 °C.
Le reti di teleraffreddamento interamente isolate sono costituite da tubazioni di tipo preisolato ad alta resistenza meccanica e alto grado di isolamento termico, interfacciate con la centrale frigorifera ad assorbimento, fino alle sottocentrali che saranno servite con acqua da +7°C a 12°C.
Presso ciascun immobile sarà installata una o più sottocentrale di teleriscaldamento e teleraffrescamento. Questa è sostanzialmente costituita da un sistema di scambio termico a piastre, dimensionato per erogare la potenza termica e frigorifera nominale installata presso l’immobile da servire (radiatori, fan coils, unità di trattaemento dell’aria,
pavimenti radianti).
Composizione del parco tecnologico
La centrale di cogenerazione sorgerà al’interno di un’area di 5.000 mq, e sarà localizzata nell’area industriale del Comune di Rosciano a 300 ml di distanza dal centro urbano.
L’orientamento in pianta del fabbricato è tale da consentire il suo ottimale inserimento nell’ambiente circostante in modo da mantenere inalterata la tipologia e la morfologia del territorio: è stata prevista la realizzazione di una cortina perimetrale di essenze arboree di tipo autoctono, con sviluppo vegetativo ad elevata densità per garantire un’opportuna mitigazione visiva, ma anche una notevole naturalizzazione dell’area. All’interno del parco, sviluppato su un unico livello per limitarne l’impatto visivo, sono ubicate tutte le funzioni vitali della struttura quali: il motore endotermico, la caldaia a condensazione, gli assorbitori, la centrale antincendio, la centrale di pompaggio dell’olio
combustibile, il serbatoio di stoccaggio dell’olio vegetale, i camini della caldaia e del cogeneratore, i dissipatori del cogeneratore, le torri evaporative del sistema di trattamento del gas di scarico, il generatore elettrico del tipo trifase sincrono, il sistema di controllo ed automazione del sistema.
Centrale termica e di cogenerazione
Il gruppo cogenerativo è equipaggiato con un motore endotermico a ciclo diesel a 4 tempi, di tipo pesante (medium speed) a 9 cilindri, con pistoni a due pezzi raffreddati ad olio. Esso ha una potenza di 2.3 MW e risulta completo di sistema di recupero globale del calore avente una capacità temica di 1.9 MWt. Il motore, alimentato ad olio vegetale, è racchiuso all’interno di un conteiner insonorizzato.
La centrale è collegata alle utenze da una rete di teleriscaldamento che distribuisce acqua calda da +80 °C a +60°C.
Durante la stagione invernale l’acqua calda prodotta è in grado di coprire il fabbisogno totale di energia termica necessaria al complesso residenziale per il riscaldamento nonché alla produzione di acqua calda sanitaria.
La centrale è integrata da una caldaia a condensazione, prevista come riserva in caso di black out o di manutenzione del cogeneratore, nonché per sopperire alle punte di richiesta di carico termico. La caldaia è alimentata a gas metano ed ha una potenzialità termica di di 2.3 MWt.
Al fine di contenere i costi di gestione e contemporaneamente ridurre la produzione di emissioni inquinanti – con particolare riferimento alla emissione di CO2 che è ritenuta una delle due cause principali di effetto serra – la caldaia installata è ad alto rendimento stagionale, con tipologia costruttiva a 3 giri di fumo effettivi ed elevato contenuto d’acqua (quasi 2 lt/kW): questa importante caratteristica riduce significativamente gli avviamenti del bruciatore e quindi le emissioni di CO2.
Inoltre sulla caldaia è installato un sistema di recupero del calore contenuto nei gas di scarico, utilizzando appositi scambiatori: l’utilizzo di questi scambiatori fumi/acqua di ritorno impianto permette di innalzare il rendimento stagionale di circa il 5% come recupero sul calore sensibile, ed un ulteriore 4% – 5% come recupero del calore latente nel caso in cui la temperatura di ritorno scenda sotto il punto di condensazione.
Centrale frigorifera
Durante la stagione estiva e medio stagionale (autunno/primavera) il carico del cogeneratore sarà destinato, parzialmente o totalmente, alla produzione di acqua refrigerata (+7°C/12°C) attraverso l’utilizzo di 2 gruppi frigoriferi ad assorbimento di calore, con scambio termico con Sali al bromuro di litio, tali da garantire una potenzialità frigorifera stimabile in 1.4 MWF (2×0.7 MWF). Questa tipologia di chiller frigoriferi presenta il vantaggio di essere particolarmente silenziosa e affidabile, non avendo parti in movimento, e di utilizzare quantità minime di energia elettrica.
La centrale frigorifera è ubicata all’interno della centrale di trigenerazione. L’acqua calda proveniente dai condensatori deve essere raffreddata per poter essere impiegata nuovamente. Il suo raffreddamento avviene mediante due torri evaporative centrifughe, super si
lenziate, a circuito chiuso, della potenza di 1.490 kW, installate all’esterno del fabbricato centrale. Ciascuna torre è costituita da un involucro metallico vuoto montato al di sopra di una vasca. All’interno della torre, vi sono due circuiti separati: uno dell’acqua da raffreddare che circola in una serpentina, e uno dell’acqua che viene spruzzata sopra la serpentina e che incontra l’aria fatta fluire tramite ventilatori, in controcorrente. L’acqua viene polverizzata da appositi ugelli spruzzatori, in modo che possa raffreddarsi in maniera migliore ed uniforme. Durante tale doppio flusso, l’acqua, a contatto dell’aria, subisce un raffreddamento, trovandosi ad una temperatura superiore a quella dell’aria ambiente. Da parte sua, l’aria acquista una certa percentuale di acqua sottoforma di umidità. Mentre l’aria che si è riscaldata ed umidificata viene dispersa nell’ambiente, l’acqua raffreddata viene raccolta in un bacino ed inviata nuovamente al condensatore per poter essere impiegata nuovamente. Il raffreddamento dell’acqua avviene a discapito dell’evaporazione di una determinata quantità di acqua stessa, che quindi deve essere opportunamente reintegrata dall’esterno per garantire la medesima capacità di raffreddamento del condensatore. Il reintegro serve anche per compensare l’eventuale quantità di acqua che viene trascinata dalla corrente d’aria verso l’esterno della torre.
Centrale idrico sanitaria
Presso ciascun immobile è installata una o più sottocentrale di teleriscaldamento e teleraffrescamento, sostanzialmente costituita da un sistema di scambio termico basato su scambiatori a piastre, che sostituiscono i generatori tradizionali, dimensionati per erogare la potenza termica e frigorifera nominale installata presso l’immobile da servire. Il riscaldamento dell’acqua calda sanitaria, proveniente dall’acquedotto municipale, avviene per mezzo di uno scambiatore a piastre collegato al serbatoio di accumulo di ciascuna sottocentrale di scambio termico. Gli scambiatori sono dotati di appositi apparati di controllo e di misura oltre che delle valvole d’intercettazione necessarie alla corretta esecuzione.
Lo scambiatore del circuito acqua calda alimenta anche il dispositivo previsto per la produzione di acqua calda igienico-sanitaria. Sui circuiti primari degli scambiatori sono installati sistemi integrati di misura e contabilizzazione del calore: dispositivi di tipo statico con tecnologia ad ultrasuoni (per la misura in continuo della portata di acqua calda nella tubazione); sonde PT 500 (per la misura in continuo del salto termico sullo scambiatore) e unità elettronica di calcolo, memorizzazione e comunicazione remota e continua dei dati via GSM o via radio.
Tipologia impianti termici
La tipologia impiantistica per la parte residenziale è stata scelta con l’obiettivo di raggiungere il massimo risultato sia dal punto di vista del comfort termoigrometrico che dal punto di vista del recupero energetico.
Per questo si è pensato di installare impianti di riscaldamento a pannelli radianti a pavimento, che oltre a garantire il comfort termico assicurano un maggior isolamento acustico e termico dei solai. Per quanto riguarda la ventilazione, il raffrescamento e la deumidificazione degli ambienti, abbiamo previsto un sistema di trattamento aria con recuperatore di calore ad altissima efficienza (90%), in grado di garantire i volumi d’aria necessari a creare un ambiente salubre e confortevole.
