PAES ELBA Piano d’Azione per l’Energia Sostenibile (PAES) – Azione 4H – Energia Idrotermica
PAES ELBA Piano d’Azione per l’Energia Sostenibile (PAES)
Asse 4 – Produzione ed utilizzo di energia da fonti rinnovabili
Azione 4H – Energia Idrotermica
Il Piano d’Azione per l’Energia Sostenibile (PAES) dell’Isola d’Elba, contiene le strategie condivise tra le 8 Amministrazioni Comunali, per ridurre le emissioni di gas serra dell’intero territorio dell’Isola.
Gli 8 Comuni elbani si sono impegnati a ridurre le emissioni di CO2 entro il 2020 (almeno del 30% rispetto al 2004) attraverso il coinvolgimento degli attori principali del territorio, sia pubblici che privati per attivare azioni di sviluppo locale, in una logica di partnership pubblico – privato capace di aggregare risorse tecniche e finanziarie.
Per quanto riguarda il progetto si prevede una riqualificazione energetica, ambientale ed urbanistica dell’intero Centro Storico di Portoferraio.
La riqualificazione energetica, ambientale ed urbanistica passa attraverso l’uso della tecnologia dell’idrotermia marina associata a pompe di calore con l’attuazione del tele – condizionamento degli edifici pubblici e privati (disponibilità di energia rinnovabile a buon mercato, ed a Km zero).
Le pompe di calore verranno alimentate con pannelli fotovoltaici integrati, posti nei lucernai del mercato coperto, i quali serviranno anche per alimentare auto e battelli elettrici di servizio pubblico.
Il nuovo sistema impiantistico permetterà, attraverso la realizzazione di infrastrutture senza impatto paesaggistico (tipo cunicoli tombati), di eliminare tutte le parabole satellitari, le pompe di calore ad aria, le linee telefoniche ed elettriche, fissate alle facciate o poste sopra le coperture degli edifici. Questo permetterebbe di recuperare gli edifici del centro storico, riportando le vie e le scalinate ad un aspetto “ottocentesco”, ottenendo inoltre un importante risparmio energetico ed economico per gli utenti, dovuto all’uso massivo di energia rinnovabile come quella del mare e del sole.
Obiettivo:
Utilizzo dell’energia idrotermica marina per la realizzazione di una rete di teleriscaldamento per il centro storico di Portoferraio
Soggetti coinvolti / interessati:
Comune di Portoferraio
Progetto elaborato con il contributo dell’arch. Massimiliano Pardi, dell’ing. Alessandra Rando e dell’ing. Piergiulio Avanzini (Clenergy)
Descrizione
L’energia idrotermica marina rappresenta una fonte di energia rinnovabile locale che può essere utilizzata, attraverso scambiatori di calore, per la realizzazione di una rete di teleriscaldamento per il centro storico di Portoferraio impiegando le vecchie cisterne dell’acqua esistenti come accumuli e sorgente termica per le pompe di calore utilizzate per la climatizzazione degli ambienti.
Questa fonte energetica può essere integrata con pannelli fotovoltaici posizionati sulla copertura del mercato coperto per alimentare in parte le pompe di calore.
Inoltre, con la realizzazione del teleriscaldamento a idrotermia marina è possibile ottenere l’eliminazione di tutte le parabole satellitari, delle pompe di calore ad aria, delle linee telefoniche ed elettriche, tutte attaccate alle facciate e alle coperture degli edifici. Questo permetterebbe il recupero degli edifici del centro storico, riportando le vie e le scalinate ad un aspetto “ottocentesco”.
Con un tale intervento si aprirebbe a un mercato di turismo energetico, facendo di Portoferraio una “Comunità Energetica aperta”.
Proposta di intervento
Lo studio di fattibilità per utilizzare l’acqua del mare come fonte energetica rinnovabile per la climatizzazione nel settore edilizio ha l’obiettivo di sostituire l’attuale sistema di riscaldamento con pompe di calore collegate ad una rete di teleriscaldamento che utilizza l’acqua del mare come fonte termica e le cisterne dell’acqua presenti nel centro storico per gli accumuli.
L’uso di pompe di calore che utilizzino il mare come sorgente termica può concorrere a ridurre drasticamente le emissioni di gas serra prodotti dagli impianti di climatizzazione (riscaldamento e raffreddamento) delle strutture edilizie situate in prossimità della costa.
Il mare è un grande volano energetico che in inverno mantiene temperature medie superiori a quelle medie dell’aria e si comporta in maniera opposta d’estate. In queste condizioni le pompe di calore legate all’acqua di mare, invece che all’aria esterna, hanno rendimenti tali da costituire un’alternativa economica, anche dal punto di vista dell’impatto ambientale, ai tradizionali impianti di riscaldamento e climatizzazione basati su sistemi a combustione.
Dal punto di vista meteomarino il mare a Portoferraio è caratterizzato dalla presenza di una corrente, costante per tutto il periodo dell’anno, che lambisce la costa provenendo da sud.
Questa corrente superficiale produce un afflusso continuo di acqua relativamente calda che è responsabile del clima temperato dell’isola.
La temperatura del mare a una profondità media di 10 m, in una fascia larga un km lungo la costa, nei mesi invernali (novembre-marzo) è superiore di circa 6 °C rispetto alla media delle temperature giornaliere dell’aria. Si ha una disponibilità energetica molto superiore a quella richiesta per il riscaldamento edilizio, a temperatura relativamente alta rispetto a quanto di ottiene con l’aria.
Si deve osservare che anche la sottrazione totale di questo calore alla massa d’acqua non
avrebbe influenza sensibile sulla temperatura del mare in quanto, proprio per effetto della
presenza della corrente marina costante, l’acqua si ricambia completamente in poche ore.
La figura che segue mostra l’andamento medio delle temperature dell’acqua del mare, comparato con le medie della temperatura dell’aria.
Limitandosi ad esaminare la situazione invernale, si può osservare che se si adotta come sistema di riscaldamento la pompa di calore, questa deve innalzare la temperatura della sorgente di 4÷6 °C se utilizza il mare e di 9÷14 °C se utilizza l’aria. Questa situazione rende la pompa di calore ad acqua di mare economicamente ed energicamente competitiva con i sistemi di riscaldamento a combustione.
L’efficienza di una pompa di calore è misurata dal Coefficiente di Prestazione (COP) definito come rapporto tra la quantità di calore rilasciato e la quantità di energia elettrica utilizzata. Il COP di una pompa di calore risente moltissimo della differenza di temperatura alla quale si trovano i due ambienti tra i quali il calore deve essere scambiato. Se si ha a disposizione un pozzo termico con temperatura elevata, così come è per il mare che al minimo è a 13 °C, il COP che ne risulta è circa pari a 5, quindi, con un consumo per la produzione elettrica di 1 unità di calore se ne rilasciano 5.
Lo stesso impianto utilizzato per il riscaldamento invernale viene utilizzato per il raffrescamento estivo mediante la semplice apertura e chiusura di alcune valvole.
Nel caso del condizionamento estivo è altrettanto evidente il vantaggio dell’uso del mare come pozzo termico, tenuto conto che il pompaggio in mare realizza un’economia energetica attorno al 50% rispetto al pompaggio in aria.
Il Progetto prevede la messa in opera di un’infrastruttura di teleclimatizzazione a pompe di
calore utilizzando il mare come sorgente termica.
La realizzazione prevede l’installazione di uno scambiatore di calore in mare, ad una certa
distanza dalla costa, e la circolazione di acqua dolce a temperatura prossima a quella del mare in un circuito di distribuzione cittadino in modo da permettere l’inserzione, su di esso, dei condensatori delle pompe di calore delle utenze che intenderanno allacciarsi al sistema ed impiegando le cisterne dell’acqua presenti nel sottosuolo del centro storico di Portoferraio come accumuli.
Nella immagini che seguono, si può notare la distribuzione delle cisterne per l’accumulo dell’acqua nel centro storico di Portoferraio e la capacità di ognuna di queste.
L’uso di pompe di calore acqua/acqua con COP pari a 5, viste le caratteristiche meteomarine dell’area considerata, in sostituzione di caldaie tradizionali a gasolio potrebbe condurre a risparmiare circa 213 TEP/anno solo per la fase di riscaldamento invernale, con molti vantaggi economici per gli utenti degli impianti.
Si può stimare che in questa area siano residenti stabilmente 1.000 persone (dei circa 2.000 residenti ufficiali circa la metà è domiciliata altrove).
L’energia termica impiegata per il riscaldamento utilizzando caldaie a gasolio con rendimento complessivo dell’85% è pari a circa 5.295 MWhTH/anno (455 TEP/anno) considerato un impiego di volume edilizio per abitante di 150 m3 ed una domanda di 30 MWh/a/m3 che tiene conto del clima invernale particolarmente mite.
Passando alle pompe di calore, la suddetta domanda di energia si tradurrebbe in 4.500
MWhTH/anno (pari ad una potenza termica media richiesta per 160 giorni e 12 h/giorno di
2.344 kW; la potenza di picco termica da considerare può essere fissata in 1.000 kWTH,
mentre la potenza media stagionale è di 260 kWTH ). Il COP = 5 richiederebbe un consumo elettrico di 900 MWh/anno che potrebbero aumentare, effettuando una stima conservativa, a circa 980 MWh/anno per tener conto delle spese energetiche di circolazione per la distribuzione dell’acqua nella infrastruttura costituita da condotti e cisterne di accumulo (il massimo dislivello da raggiungere con il termo acquedotto è circa 70 m).
Il risparmio annuo complessivo di energia conseguibile è di 2.844 MWh.
Le emissioni di CO2 diminuirebbero di 794 ton/anno (assumendo che si sostituiscano generatori a gasolio, per il quale si considera un fattore di emissione di 0,279 tonCO2/MWh).
I costi di investimento stimati possono essere quantificati complessivamente in circa 2.500.000 €, di cui 1.500.000 € per la realizzazione delle infrastrutture (1.500 €/kWTER installato) e 1.000.000 € per modifiche interne alle utenze.
Si rimanda ad una successiva fase di dettaglio per l’analisi economico-finanziaria di questo intervento.
Per questo tipo di intervento è possibile richiedere i “Certificati bianchi” (Titoli di efficienza Energetica), incentivi riconosciuti per 5 anni in base al risparmio energetico effettivamente conseguito con la realizzazione effettuata (in relazione ai TEP risparmiati ammonterebbero a circa 80.000 € complessivamente per i 5 anni).
Per la copertura, in parte, dei fabbisogni elettrici ausiliari dell’impianto si può ipotizzare l’impiego di pannelli fotovoltaici da posizionare sulla copertura del mercato in sostituzione
dei 2 lucernari attualmente presenti che hanno una superficie di 120 mq ciascuno. Verrebbe impiegata come tipologia di pannello il vetrocamera fotovoltaico trasparente.
Con la realizzazione del teleriscaldamento a idrotermia marina è possibile ottenere l’eliminazione di tutte le parabole satellitari, delle pompe di calore ad aria, delle linee telefoniche ed elettriche (facendo passare cablaggi all’interno delle canalizzazioni legate all’intervento dell’idrotermia), presenti sulle facciate e sulle coperture degli edifici. Questo permetterebbe il recupero degli edifici del centro storico, riportando le vie e le scalinate al loro aspetto “ottocentesco”.
Aspetti economici e finanziari
Per la realizzazione di un impianto che utilizza l’acqua del mare come fonte energetica rinnovabile per la climatizzazione edilizia è necessario individuare le possibili modalità per conseguire eventuali finanziamenti, in conto capitale e/o in conto interessi, a favore dei soggetti o gruppo di soggetti (privati e/o pubblici) che decidono di effettuare un intervento di questo tipo. I contributi e gli incentivi attivabili per sostenere l’operazione potrebbero essere sia a fondo perduto, per ridurre i costi di investimento degli interventi da effettuare, sia in conto interessi, per la copertura dei costi finanziari che dovranno essere sostenuti in modo da ridurre il costo di produzione dell’energia elettrica e fornire la stessa a prezzi concorrenziali ad utenze pubbliche o private.
In questo tipo di intervento è possibile utilizzare i “Certificati bianchi” o il “Conto Termico”: regime di sostegno introdotto per l’incentivazione di interventi per l’incremento dell’efficienza energetica e per la produzione di energia termica da fonti rinnovabili. Il meccanismo di incentivazione è rivolto sia alle Amministrazioni Pubbliche che alle utenze private ed è utilizzabile per la durata di 5 anni.
Risparmi energetici attesi Totale energia risparmiata (tep/Mwh) 2.844 Mwh
Stima riduzione CO2 Stima totale CO2 ridotta (ton) 794 ton
Costo totale 2.500.000 €
Costo di progettazione 100.000 €
Costo di realizzazione 2.400.000 €
Modalità di finanziamento Certificati Bianchi Detrazione fiscale
