CON LE POMPE DI CALORE AD ALTO RENDIMENTO PER LO SFRUTTAMENTO OTTIMALE DELL’ENERGIA GEOTERMICA

Nome del progetto: città di Šal’a

Paese: Slovacchia

Superficie: 44,96 km²

Numero di abitanti: 25.000 abitanti

Costruzione dell’impianto: 2018

Potenza termica: 10-12 MW

Fonte termica: acqua/acqua

Utilizzo: sfruttamento del calore delle acque reflue

Šal’a è una città con quasi 25.000 abitanti. Si trova nella regione di Nitra in Slovacchia, a poco più di 60 km dalla capitale Bratislava. La città tranquilla e affascinante è circondata da una splendida natura attraversata da un fiume. Šal’a è anche nota per la sua architettura storica che risale al 1002, quando fu menzionata e registrata per la prima volta.

AGGIORNAMENTO DEL SISTEMA DI RISCALDAMENTO URBANO

Come molte città, Šal’a ha deciso di aggiornare il suo sistema di riscaldamento urbano con una potenza nominale di 22,5 MW, che fornisce calore a 25.000 persone. Poiché il fiume divide la città in due rami, il sistema di riscaldamento urbano è composto da due circuiti separati: circuito CK 31 e CK 34. Il circuito CK 31 ha una potenza termica totale delle caldaie a gas naturale di 13,7 MW, mentre il circuito CK 34 ha una potenza di 9,75 MW. In futuro, la città intende collegare entrambi i circuiti per stabilire un sistema unificato.

Il sistema di fornitura centralizzata di calore coinvolge la produzione di calore in una fonte termica centrale e la sua distribuzione a varie unità utenti attraverso la distribuzione del calore. Il sistema di riscaldamento urbano di Šal’a alimenta principalmente il settore residenziale e comunale, oltre all’industria locale.

UNA STRAORDINARIA BENDIZIONE NATURALE: UNA CITTÀ RICCA DI GEOTERMIA

Il precedente sistema di riscaldamento della città si basava sul carbone e stava diventando obsoleto, sostituito poi dal gas naturale come successore logico. Tuttavia, questo ha portato con sé nuovi problemi come la dipendenza energetica e le emissioni di gas serra ancora troppo alte secondo le moderne direttive. La soluzione ideale e più logica si è presentata da sola. La regione di Nitra, dove si trova Šal’a, è ricca di energia geotermica, che può essere sfruttata per il riscaldamento urbano. A causa di ciò, la città ha successivamente potenziato il sistema a gas con un sistema di sfruttamento dell’energia geotermica.

Tuttavia, nonostante il passaggio a una fonte di energia più amica dell’ambiente, la città non ha risolto completamente il suo problema energetico. Qual era il problema? Ogni sfruttamento dell’energia geotermica non è necessariamente energeticamente ottimizzato, ed è proprio questo il problema principale del sistema di Šal’a. Certamente, sfruttando l’acqua geotermica attraverso gli scambiatori di calore, che ha una temperatura di 65 °C in superficie, riuscivano a scaldarla fino a 47 °C (corrispondenti a 1,5 MW di calore a pieno carico del pozzo), ma poi scaricavano l’acqua reflua troppo calda nel fiume. L’acqua a 47 °C alla fine dello scambiatore di calore rappresentava un potenziale energetico rinnovabile significativo, ma allo stesso tempo causava danni ecologici al fiume e ingenti perdite finanziarie. Šal’a si trovava in conflitto con se stessa: il suo benintenzionato sforzo di rendere la città a basso impatto di carbonio aveva creato nuovi danni ambientali imprevisti, comportando costi inutili. Se solo ci fosse un modo per sfruttare meglio l’energia geotermica acquisita… Ma in realtà, esiste!

Dove va l’acqua reflua nel riscaldamento con la pompa di calore? Il modo più ecologico è iniettare l’acqua reflua nuovamente nel terreno. Poiché a Šal’a questo non è possibile a causa del terreno ghiaioso impermeabile, l’acqua reflua viene riversata nel fiume. Ci sono regolamenti che stabiliscono a quale temperatura deve essere raffreddata l’acqua reflua prima di essere versata nel fiume, in modo da non compromettere l’ecosistema acquatico (in Slovacchia tra i 25 °C e i 30 °C). Più l’acqua viene raffreddata, minore è la tassa che l’azienda deve pagare!

Come abbiamo risolto il problema dell’energia geotermica parzialmente sfruttata a Šal’a presso KRONOTERM? Il progetto riguardava il circuito CK 31 con quattro caldaie a gas, che era stato potenziato nel 2010 con un sistema di sfruttamento del calore dell’acqua geotermica prelevata da un pozzo geotermico profondo 1800 m. Abbiamo progettato un aggiornamento del sistema con la tecnologia delle pompe di calore per sfruttare al meglio l’energia geotermica, renderla più ecologica, ridurre notevolmente i costi e richiedere una minore quantità di gas per la produzione di calore.

L’implementazione dell’aggiornamento del sistema è avvenuta in due fasi. Nella prima fase sono state condotte una studio e una progettazione dell’integrazione delle pompe di calore nel sistema per ottenere il massimo rendimento. Nella seconda fase è stata realizzata la progettazione di pompe di calore speciali per sfruttare in modo efficiente il calore dell’acqua reflua nel riscaldamento con pompe di calore geotermiche e con la possibilità di riscaldare l’acqua sul lato secondario a oltre 80 °C. Questa tecnologia è stata sviluppata da KRONOTERM nel 2017 in collaborazione con il produttore di compressori partner.

La pompa di calore è stata integrata nel sistema in modo da sfruttare il calore geotermico residuo sul lato primario. L’intero sistema può essere gestito tramite un sistema di controllo centralizzato.

CHE I RISULTATI PARLINO DA SOLI

Il risultato è stato straordinario. L’aggiornamento del sistema di riscaldamento con energia geotermica progettato da KRONOTERM ha notevolmente aumentato l’efficienza dell’utilizzo della geotermia. Ora, prima dello scarico nel fiume, l’acqua ha una temperatura inferiore a 25 °C, ovvero quasi il 50% in meno rispetto a prima dell’aggiornamento. Ciò significa un aumento del 50% dell’efficienza a una temperatura di ingresso invariata.

Ciò ha portato il sistema di riscaldamento urbano a ottenere un’eccezionale efficienza delle pompe di calore. Di conseguenza, tutti gli altri problemi legati all’originario problema di un sistema sfruttato in modo non ottimale sono stati risolti come fiches cadenti: i costi sono diminuiti e Šal’a ha soddisfatto in modo esemplare le richieste ambientali prefissate, diventando un esempio per le altre città all’avanguardia.

Per i più scettici, l’eccezionalità dei risultati può essere illustrata con i numeri: il periodo di prova ha dimostrato che i costi di produzione del calore con le pompe di calore sono più della metà inferiori rispetto alla produzione con il gas, mentre le emissioni di gas serra sono quattro volte inferiori! Quindi, lo studio di KRONOTERM effettuato prima dell’aggiornamento del sistema è stato confermato anche nella pratica.

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