Contrastare il cambiamento climatico con l'innovazione nel teleriscaldamento
27 Jun 2022
La temperatura globale sta aumentando e la necessità di ridurre significativamente le nostre emissioni di anidride carbonica (CO2) per proteggere meglio il pianeta è un fatto ormai indiscutibile. Quindi, che ruolo può avere la tecnologia di GEA applicata a progetti di teleriscaldamento congiunti?
Nei Paesi di tutto il mondo, il dibattito sulle emissioni di CO2 continua ad essere acceso. Proprio l'anno scorso, in occasione della COP26 a Glasgow, nel Regno Unito, decine di governi hanno ribadito il loro impegno a ridurre i livelli di emissioni con ogni mezzo possibile. Oltre ai significativi impegni ambientali assunti dalle industrie alimentari e da altre industrie influenti, responsabili di gran parte delle emissioni nocive, i sistemi di teleriscaldamento stanno rapidamente diventando una soluzione per affrontare il problema delle emissioni di CO2 non solo semplicemente a livello domestico o aziendale ma anche per intere comunità.
Le pompe di calore non sono una novità, ma con il rapido aumento dell'uso delle energie rinnovabili hanno assunto un'importanza sempre maggiore nella lotta alle emissioni di CO2. Combinando questo metodo altamente efficiente di conversione del calore con progetti di sviluppo di sistemi di teleriscaldamento per edifici domestici e municipali, è possibile ottenere risultati rivoluzionari. Se a questo si aggiunge l'uso crescente di refrigeranti naturali, come l'ammoniaca, si può dire che tutta la tecnologia è pronta per una soluzione di teleriscaldamento veramente "verde".
Inutile dipendenza dal gas
Secondo Eurostat, il 27,2% di tutta l'energia in Europa è utilizzata in ambito domestico. Di questa, quasi l'80% è utilizzato per l'acqua calda e il riscaldamento1. Secondo una recente indagine (marzo 2022) di Statista, l'87% del riscaldamento domestico nel Regno Unito è a gas2. Se a questo si aggiungono tutti gli edifici civili - tra cui uffici, biblioteche, tribunali, piscine, scuole e così via - il livello di dipendenza dal gas per il riscaldamento è decisamente elevato.
Ma, secondo Kenneth Hoffmann, Product Manager Heat Pumps, GEA Heating & Refrigeration Technologies, ciò non è affatto necessario: "Se la casa viene mantenuta a una temperatura regolare, ad esempio tra i 18 e i 21 °C, non è necessario bruciare gas a 600 °C per renderla confortevole. Utilizzando le pompe di calore, possiamo aumentare la temperatura dell'aria portata dall'esterno per rendere la casa molto confortevole senza utilizzare il gas".
Applicare lo stesso concetto a un maggior quantitativo di abitazioni, sarebbe un passo significativo verso la riduzione delle emissioni complessive; se lo si facesse su scala industriale, per interi quartieri e comunità, si avrebbe una svolta epocale!
Perché le pompe di calore sono meglio?
Se si sta cercando di decarbonizzare la produzione di elettricità, ma le pompe di calore funzionano a elettricità, perché la situazione dovrebbe essere migliore di quella attuale? Kenneth Hoffmann spiega che il sistema elettrico semplicemente non è sostenibile. "Non sarebbe mai in grado di soddisfare il maggior fabbisogno di potenza", afferma. "Ma utilizzando le pompe di calore, che generano fino a cinque volte più energia termica per kWh di energia primaria (elettricità) rispetto alla combustione di gas o alle caldaie elettriche dirette, il consumo elettrico totale può essere mantenuto entro limiti accettabili".
Poiché l'elettricità è sempre più generata da fonti rinnovabili, le emissioni di carbonio di una pompa di calore installata oggi diminuiranno di anno in anno fino a quando l'elettricità non sarà prodotta al 100% da fonti rinnovabili. "Combinando l'efficienza energetica con una minore combustione di gas, possiamo raggiungere la decarbonizzazione che desideriamo", aggiunge Kenneth.
Il sistema di teleriscaldamento
Un sistema di teleriscaldamento moderno ed efficiente, che utilizza pompe di calore ad ammoniaca, è la miglior forma di espressione concreta di questo concetto. Con un ridotto consumo di elettricità (idealmente rinnovabile), una soluzione di questo tipo è in grado di generare calore da svariate fonti, tra cui l'aria, il terreno, una fabbrica, una rete metropolitana o un impianto di trattamento delle acque, solo per citarne alcune. Questo può poi essere portato a temperature fino a 95 °C per fornire riscaldamento o acqua calda (o entrambi) direttamente alla zona circostante.
Il sistema funziona meglio nelle aree ad alta densità di popolazione ed è economicamente più conveniente se viene installato in fase di sviluppo iniziale di un'area o nel corso di grandi progetti infrastrutturali, anche se non è un prerequisito indispensabile. A Malmö, nel sud della Svezia, ad esempio, quattro pompe di calore GEA da 10 MW sono installate accanto a un impianto di trattamento delle acque reflue e a un inceneritore di rifiuti vicino al porto. Oggi provvedono all'8% del fabbisogno energetico totale di circa 100.000 abitazioni, con un risparmio di quasi 50.000 tonnellate di CO2 all'anno.
GEA potenzia le pompe di calore standard per temperature fino a 95 °C
La tecnologia GEA e l'importanza dell'ammoniaca
L'uso dell'ammoniaca è un progresso fondamentale nello sviluppo della tecnologia di teleriscaldamento. Molti sistemi di vecchia concezione utilizzano ancora per la refrigerazione gas fluorurati (F) che sono in fase di eliminazione in tutta Europa. A differenza dei gas fluorurati, l'ammoniaca è rispettosa del clima, ampiamente disponibile, poco costosa e non ha alcun impatto sul riscaldamento globale. Negli ultimi anni GEA è stata all'avanguardia nello sviluppo di questa tecnologia.
Dopo aver studiato e perfezionato la metodologia, gli ingegneri di GEA hanno applicato la tecnologia in modi che fanno davvero la differenza in termini di miglioramento del servizio alle comunità locali e di riduzione drastica del livello di CO2 generato dalle utility.
GEA è costantemente impegnata nell'innovazione per espandere la propria gamma di pompe di calore e rimanere all'avanguardia nel settore del teleriscaldamento. A breve presenteremo altri progressi di questa tecnologia innovativa, tra cui un ordine recentemente acquisito per una pompa di calore da 22 MW in Europa orientale, che include il nostro nuovo compressore a vite ad alta pressione.
La tecnologia in opera
Per ora, diamo un'occhiata ad alcune incredibili innovazioni che stanno già aiutando l'ambiente. L'enorme pista di pattinaggio di Marienlyst a Drammen, in Norvegia, offre una superficie ghiacciata per competizioni a livello agonistico durante l'inverno, un circuito di gara di 400 metri e un campo da calcio di grandezza regolamentare in estate. Il calore recuperato durante la produzione di ghiaccio viene utilizzato dalle pompe di calore GEA per fornire calore alla città locale. Quando arriva l'estate, la temperatura sotto la struttura viene aumentata e la pompa di calore viene alimentata dalle falde sotterranee per fornire alle abitazioni acqua calda a zero emissioni.
Nel frattempo a Turku, in Finlandia, GEA ha fornito un sistema di teleriscaldamento da 10 MW che utilizza il calore residuo di un impianto di cogenerazione. Le pompe di calore ad ammoniaca aumentano il calore da circa 25 °C a 85 °C per rifornire i 190.000 abitanti della città attraverso la rete di riscaldamento domestico. Anche in questo caso, a parte una piccola componente di energia elettrica, che sempre più spesso proviene da fonti rinnovabili, l'intero processo è a zero emissioni di carbonio.
Nel quartiere londinese di Islington, Bunhill Heat and Power Network (BHPN) utilizza il calore di scarto della metropolitana di Londra - tramite pompe di calore GEA - per fornire riscaldamento e acqua calda a circa 1350 abitazioni, una scuola e due centri ricreativi, contribuendo così in misura significativa al raggiungimento dell'obiettivo di zero emissioni di carbonio entro il 2030 del quartiere.
Questi sono solo alcuni esempi dell'instancabile lavoro che gli ingegneri GEA svolgono ogni giorno in tutto il mondo per sfruttare i vantaggi delle pompe di calore ad ammoniaca GEA nei sistemi di teleriscaldamento.
Pompa di calore GEA installata presso il Bunhill 2 Energy Centre per riutilizzare il calore di scarto della metropolitana di Londra.
Fatti, non parole
Il riscaldamento rappresenta più della metà del consumo energetico globale, quindi influisce indubbiamente in misura enorme sulle emissioni di CO23. Non bisogna sottovalutare l'importanza dell'integrazione e di un approccio sistematico per aumentare significativamente l'utilizzo delle energie rinnovabili in combinazione con la disponibilità di calore che altrimenti andrebbe sprecato. Allo stesso modo, eliminare gradualmente il carbone e gli altri combustibili fossili, investendo al contempo in innovazione per il futuro, è un imperativo assoluto. L'uso delle pompe di calore nel teleriscaldamento non solo aiuta l'ambiente globale, ma ha effetti anche a livello locale; a differenza delle caldaie a gas, le pompe di calore non emettono ossidi di azoto (NOx). Pertanto, consentono di avere un'aria più pulita nelle città e in altre aree urbane e offrono anche vantaggi economici.
Torniamo agli impegni globali per l'ambiente: secondo la COP26, un eventuale aumento di 2 °C della temperatura globale avrebbe un impatto grave e diffuso sia sulle persone che sulla natura. Con 1,5 °C, gli effetti sarebbero seri ma meno gravi. Quest'ultimo è l'obiettivo attualmente in vigore ma non è escluso che in futuro vengano imposti requisiti ancora più severi.
Una strategia sostenibile
GEA è già al lavoro, e da molti anni. La nostra iniziativa Sustainable Energy Solutions (SEnS) svolge un ruolo chiave in questa strategia, rivoluzionando l'integrazione di processi e servizi (raffreddamento e riscaldamento) per ridurre i consumi energetici, le emissioni di anidride carbonica e i costi in diversi settori.
La collaborazione e l'innovazione sono essenziali per affrontare le sfide climatiche che ci attendono. Ciò spiega il nostro investimento multimilionario in nuovi centri di prova che saranno operativi nel 2023 e ospiteranno impianti all'avanguardia basati sull'uso di refrigeranti naturali, automatizzati al 90%, in grado di funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e pronti per Industry 4.0.
I sistemi di teleriscaldamento alimentati dalle pompe di calore GEA sono solo una parte, seppur significativa, dell'intera soluzione. Inoltre, non dobbiamo mai sottovalutare il potere della persuasione: se un utente nota che grazie al teleriscaldamento le sue bollette energetiche e le sue emissioni si riducono, è più probabile che promuova altre iniziative sostenibili e incoraggi le grandi imprese a essere parte della soluzione, non del problema.
Per raggiungere l'obiettivo di zero emissioni di carbonio entro il 2050, non rimane molto tempo. GEA possiede le conoscenze, la tecnologia e la capacità di implementare con successo progetti per generare soluzioni di riscaldamento più pulite che contribuiscono a garantire la conformità agli attuali e futuri obiettivi sulle emissioni e a fare una vera differenza per l'ambiente per le prossime generazioni.
