Con le temperature estive che diventano intollerabili e le estati che durano sempre più a lungo, il raffreddamento degli ambienti diventa sempre più necessario e urgente e il teleraffrescamento può fornire una soluzione a minor impatto energetico rispetto alle tecnologie attualmente utilizzate per la climatizzazione degli edifici. Ne abbiamo parlato con Francesco Fossati, Business development manager di MAYA Spa.
1. Il cambiamento climatico e l’aumento delle temperature sono sotto i nostri occhi, in questi giorni più che mai. Come possono, i sistemi di teleraffrescamento, fornire una soluzione alla necessità di raffrescare e decarbonizzare al contempo?
Le condizioni climatiche estive che si sono consolidate negli ultimi anni hanno trasformato il condizionamento degli ambienti domestici e dei luoghi di lavoro da semplice esigenza di comfort a stringente necessità. Oggigiorno nessuna nuova costruzione o riqualificazione di immobile viene pensata e realizzata senza considerare l’aspetto del raffrescamento estivo tanto quanto quello del riscaldamento invernale. Questa tendenza non è solo Italiana ma sta coinvolgendo l’intera Europa che spesso si trova impreparata perché i metodi e le tecnologie costruttive degli edifici sono storicamente state sviluppate per ottimizzare ed efficientare solamente gli aspetti di climatizzazione invernale.
Il bisogno di climatizzazione estiva ora è diventato strutturale e quindi anche la risposta lo deve essere.
L’utilizzo sistematico dei sistemi di condizionamento estivo ad alimentazione elettrica, come i sistemi ad espansione diretta ed i chiller idronici, scarica tutto il gravoso compito di sostenere questa evoluzione tecnologica sulla rete elettrica che già sta subendo una grande trasformazione con l’elettrificazione dei consumi finali.
Questo comporta inevitabili sovraccarichi delle reti elettriche con conseguenti possibili blackout nelle aree ad elevata concentrazione dei consumi.
Le reti di teleriscaldamento rappresentano un potente alleato per il bilanciamento ed il peak shaving delle reti elettriche anche nel periodo estivo grazie alla possibilità di allacciare i refrigeratori ad assorbimento che trasformano l’energia termica già disponibile, distribuita nelle reti e spesso sottoutilizzata in estate, in acqua refrigerata per il condizionamento estivo con consumi elettrici estremamente contenuti.
A parità di energia frigorifera prodotta il consumo elettrico necessario per alimentare un chiller ad assorbimento è circa ¼ rispetto a quello necessario per produrre la stessa quantità energia frigorifera con un sistema totalmente elettrico.
Inoltre, il percorso segnato dalle direttive europee per le reti di teleriscaldamento efficiente garantisce già che il calore utilizzato dai refrigeratori ad assorbimento contribuisca al raggiungimento degli obbiettivi di de-carbonizzazione. Infine, i gruppi ad assorbimento utilizzano l’acqua stessa come refrigerante, eliminando ogni rischio di emissioni climalteranti da perdite di gas.
2. Gli impianti associati a Fiper hanno una potenza media di caldaia che varia tra i 5 e i 20 MW. Quali sono le taglie che permettono di ottenere economie di scala?
E’ più corretto parlare di “fattore di utilizzo ottimale” più che “taglia ottimale”. Cerco di spiegare meglio questo concetto.
Nel contesto italiano è difficile parlare di teleraffrescamento inteso come una grossa centrale di produzione di acqua refrigerata che poi viene distribuita verso le utenze da una rete simile e parallela a quella dell’acqua calda. Questo approccio significherebbe lavori di scavo e posa di una seconda rete con costi ed impatto sulle nostre città difficilmente giustificabili. Molto più interessante e percorribile è invece un approccio che utilizzi i refrigeratori ad assorbimento come utenze periferiche, direttamente posizionati vicino agli edifici da condizionare ed allacciati alla rete esistente esattamente come tutti gli altri carichi termici già collegati. I refrigeratori ad assorbimento andrebbero così a rappresentare un nuovo carico periferico estivo aumentando il fattore di utilizzo della rete proprio nel periodo estivo quanto la stessa è sottoutilizzata.
I refrigeratori ad assorbimento hanno un costo per kW frigorifero più alto rispetto ad i sistemi elettrici tradizionali ma un consumo elettrico nettamente inferiore.
A questo punto la convenienza o meno dell’inserimento dell’assorbitore è data principalmente dal numero di ore/anno di utilizzo del condizionamento estivo, peraltro in crescita costante per i fattori climatici di cui abbiamo già parlato. Maggiore è il numero di ore/anno di utilizzo più breve è il tempo di ritorno dell’investimento, fatto salvo i benefici già menzionati per il sistema elettrico.
3. Quali sono le best practice in Italia e quali settori coinvolgono?
Attualmente in Italia abbiamo numerosi esempi di best practice che dimostrano la bontà e l’affidabilità della soluzione. Ricordo che la vita attesa di un refrigeratore ad assorbimento supera i 20 anni poiché all’interno dei chiller non ci sono sostanzialmente parti in movimento, se non delle piccole pompe, e le manutenzioni sono molto semplici.
Attualmente i chiller ad assorbimento sono utilizzati sia collegati a reti “tradizionali” sia a reti alimentate da calore di scarto da waste to power. Molto interessante è anche la recente applicazione degli assorbitori allacciati a reti di teleriscaldamento collegate al recupero termico da cogeneratori alimentati biogas generato da un depuratore di acque reflue urbane. Quest’ultima applicazione è interessante in quanto i depuratori sono spesso collocati in prossimità dei plessi urbani e potrebbero rappresentare una ulteriore fonte termica da allacciare a reti esistenti in logica di smart grid. Esistono poi una serie di progetti in cui le reti si integrano con impianti solari termici che raggiungono la massima produzioni termica proprio d’estate e nelle ore più calde. In questo caso si raggiunge un perfetto sincronismo fra la massima produzione del campo solare termico, quindi la massima potenza termica resa disponibile all’assorbitore, ed il massimo carico frigorifero richiesto dall’utenza.
In generale è il mix delle diverse tecnologie che risulta vincente: non esiste la ricetta perfetta per tutte le reti, la scelta migliore dipende dalle fonti disponibili, dalla morfologia della rete, dai carichi attesi e quindi dalle utenze collegate.
4. Quali sono i vantaggi del district cooling rispetto alle altre tecnologie di raffrescamento?
Il principale vantaggio del distric cooling è l’estensione dell’utilizzo di una infrastruttura termica già esistente come la rete di teleriscaldamento, pronta per essere utilizzata sin da subito, proprio nel periodo estivo durante il quale a è largamente sottoutilizzata. Consente inoltre di utilizzare il calore di scarto che normalmente sarebbe dissipato in atmosfera riducendo così l’impronta di carbonio marginale della produzione di freddo.
Spostando la domanda di raffrescamento dal vettore elettrico a quello termico, si effettua una vera e propria operazione di peak shaving (smorzamento dei picchi di domanda) sulla rete elettrica nazionale e locale proprio nelle ore centrali delle giornate estive, riducendo il rischio di blackout e la necessità di accendere centrali elettriche di picco (spesso alimentate a combustibili fossili).
5. Quali sono le eventuali barriere da rimuovere e quali le prospettive di sviluppo potenziali?
Le barriere tecnologiche attualmente sono molto limitate, dal punto di vista tecnico l’interfacciamento degli assorbitori con le reti di teleriscaldamento e gli edifici è molto semplice e del tutto simile a quanto comunemente viene realizzato per allacciare le normali utenze termiche e frigorifere.
Ricordo che i sistemi ad assorbimento sono sistemi idronici quindi è necessario che l’edificio a cui vengono collegati disponga di un sistema centralizzato di distribuzione dell’acqua refrigerata. Casi tipici di utenze sono gli ospedali, le RSA, i centri commerciali, gli hotel, i centri direzionali….
L’unico aspetto tecnologico che necessita di una maggiore attenzione riguarda la condensazione ad acqua dei chiller ad assorbimento. Spesso questo aspetto suscita qualche diffidenza che può essere agevolmente superata con la giusta progettazione, una corretta manutenzione programmata ed eventualmente introducendo tecnologie più evolute per la condensazione come i raffreddatori adiabatici.
La vera barriera da abbattere sta invece nell’approccio verso questa tecnologia: fino a quando l’introduzione degli assorbitori nelle reti di teleriscaldamento verrà vista come “casi studio” ovvero singoli interventi non armonici, il vantaggio marginale di ciascun intervento risulterà diluito e percepito come poco rilevante.
La vera svolta potrà avvenire solo a fronte di una analisi di dettaglio da parte dei gestori delle esigenze frigorifere raggiungibili dalla rete, andando a identificare la tipologia, il numero e la consistenza delle possibili utenze target e sviluppando su di esse un progetto ed una proposta commerciale dedicata per l’introduzione del district cooling come elemento strutturale della propria proposta di servizi energetici.
D’altra parte, l’esigenza del condizionamento estivo è ormai ineluttabile e attualmente risolta dagli utenti affidandosi ai sistemi elettrici tradizionali: il district cooling è la sfida e l’opportunità poter fornire un servizio che copra con la stessa efficacia sia l’esigenza invernale sia l’esigenza estiva valorizzando e rendendo ancora più attrattiva la propria infrastruttura termica.
MAYA Spa è un’azienda italiana con sede a Milano che gestisce da oltre 40 anni la vendita e l’assistenza in Europa dei refrigeratori ad assorbimento costruiti dalla multinazionale giapponese Yazaki.
I sistemi frigoriferi ad assorbimento rappresentano un’interessante alternativa ai chiller tradizionali per il condizionamento estivo riducendo drasticamente i consumi elettrici quando è disponibile una sorgente termica in grado di fornire acqua calda nel range di temperatura dai 65 ai 95 °C.