Soluzioni innovative per il riscaldamento green

È partito LombHe@t, un progetto finanziato da Regione Lombardia per il riscaldamento di abitazioni e costruzioni civili, che coniuga sostenibilità ambientale, riduzione dei costi e benessere delle persone

 

È partito LombHe@t – Hub Energetico Lombardo, il progetto finanziato da Regione Lombardia nell’ambito del bando “Call Hub” con l’obiettivo di identificare soluzioni di riscaldamento a basso impatto ambientale, per contribuire a mitigare gli effetti del cambiamento climatico e migliorare la qualità dell’aria in città.
Due grandi player come A2A Calore e Servizi e Ariston Thermo Innovative Technologies, supportati da Fondazione Politecnico di Milano ed Enersem per la ricerca e la modellizzazione, hanno accettato la sfida della sostenibilità.
Parole d’ordine sono “decarbonizzare” e “defossilizzare”, cioè sviluppare tecnologie ad alta efficienza che limitino le emissioni di anidride carbonica e utilizzino fonti di energia rinnovabile o che recuperino calore già prodotto da fonti industriali: tecnologie per il riscaldamento di edifici privati e di condomini nel contesto urbano, e dunque impianti sia di nuova costruzione sia già esistenti. Nel 2050 il 30% degli edifici sarà nuovo ed efficiente, ma il 70% sarà patrimonio già costruito e da efficientare con tecnologie innovative a impatto zero.
Si tratta dunque di una sfida complessa, perché esige ricerca e sviluppo di sistemi in grado di garantire massima efficienza con minimo impatto sull’ambiente e sulle risorse.

Il progetto LombHe@t ha avuto inizio a dicembre 2019 e si svilupperà per 30 mesi. Già in fase di presentazione del progetto sono state individuate quattro azioni cardine:
– Sviluppo di un sistema di teleriscaldamento di quarta generazione
– Efficientamento di pompe di calore elettriche a compressione di vapore (EHP)
– Ricerca e sviluppo su pompe di calore a gas (GAHP)
– Identificazione di scenari di sviluppo attraverso l’elaborazione di un modello del sistema energetico nazionale

Teleriscaldamento di quarta generazione

Per il teleriscaldamento di quarta generazione, A2A Calore e Servizi sviluppa e sperimenta un sistema di recupero di calore da fonte industriale e una rete intelligente per ottimizzare la gestione della distribuzione del calore.

Alessandro Gnatta, A2A Calore e Servizi: “Il nostro contributo al progetto LombHe@t consiste nello sfruttare fonti di energia già disponibili sul territorio per immettere calore nella rete di teleriscaldamento di Milano, incrementando il servizio anche verso nuovi utenti senza costruire impianti da zero. Il recupero di calore da una fonte esistente è già un’attività innovativa, ma vogliamo anche lavorare sull’efficientamento. Pensiamo di installare dispositivi per misurare e monitorare le condizioni di funzionamento della rete e ottenere dati che saranno utilizzati anche dai nostri partner, per sviluppare modelli di simulazione e analisi dei fabbisogni e dei consumi”.

Pompe di calore elettriche a compressione di vapore (EHP)

Ariston Thermo Innovative Technologies lavora su una tecnologia domestica innovativa, mettendo in campo importanti attività di ricerca industriale e sviluppo sperimentale.
Le Pompe di Calore a compressione utilizzano energia elettrica per prelevare energia (rinnovabile) dall’ambiente esterno a bassa temperatura e rilasciarla a più alta temperatura all’ambiente riscaldato. Un utilizzo “smart” di questa tecnologia può contribuire anche a evitare un eccesso di domanda sulla rete nei momenti di picco. Obiettivi specifici del progetto sono l’aumento dell’efficienza energetica, la riduzione dell’inquinamento acustico e la sperimentazione di nuovi gas refrigeranti a basso GWP (Global Warming Potential).

Pompe di calore a gas (GAHP)

LombHe@t non avrebbe potuto tralasciare lo sviluppo di dispositivi specificamente concepiti per gli edifici già esistenti con le loro peculiarità di funzionamento in abbinamento a sistemi di emissione del calore frequentemente basati sui radiatori, un mercato potenziale di grandi dimensioni.
Ariston Thermo Innovative Technologies investe in attività di ricerca e sviluppo delle pompe di calore a gas per identificare, provare e validare tecnologie ad assorbimento che siano più efficienti, più funzionali e sostenibili, riducendo al minimo l’uso di energia primaria.

Stefano Demattè, Ariston Thermo Innovative Technologies: “Le tecnologie che attualmente utilizziamo dovranno evolversi per essere adeguate agli scenari che si presenteranno da qui a 30 anni. Per questo stiamo lavorando per creare soluzioni che al momento sono in fase embrionale o di sviluppo, ma che consentiranno di raggiungere gli ambiziosi obiettivi di defossilizzazione nell’ambito della climatizzazione. Ariston Thermo Innovative Technologies vuole pertanto avanzare lo stato dell’arte su due tecnologie tra loro complementari: le pompe di calore elettriche e quelle a gas. Le prime, già sul mercato, si stanno imponendo come la soluzione tecnologicamente più adeguata per gli edifici di nuova costruzione, che sono frequentemente caratterizzati da emissione a pavimento radiante, una forte coibentazione e necessità di integrare il servizio di condizionamento. Stiamo lavorando per renderle sempre più efficienti e più performanti, più “smart” e facilmente applicabili.
Le pompe di calore a gas, invece, non sono ancora disponibili sul mercato residenziale europeo in quanto si tratta di una tecnologia fortemente innovativa. Questa soluzione si presenta come ulteriore step di sviluppo e miglioramento delle attuali caldaie a condensazione, poiché offre anche agli edifici esistenti la possibilità di utilizzare un’importante quota di energia rinnovabile garantendo contemporaneamente una significativa riduzione dei costi di gestione”.

Analisi e modelli previsionali

La PMI innovativa Enersem si occupa dell’attività di analisi, classificazione e modellazione dei profili di fabbisogno termico delle utenze, con l’obiettivo di affinare la gestione e l’efficienza dei sistemi di riscaldamento, ridurre i costi di generazione e gli sprechi di calore e contribuire alla riduzione dell’impatto ambientale.
Lavorando sull’analisi e sui modelli previsionali del fabbisogno può fornire, con anticipo, gli elementi utili a gestire in modo ottimale la domanda e l’offerta di calore del teleriscaldamento e regolare in ottica predittiva il funzionamento delle pompe di calore. L’analisi dei dati delle utenze del teleriscaldamento supporta inoltre la definizione di azioni di demand side management, quali le politiche tariffarie utili a ridurre le condizioni di stress sulla rete: ad esempio, i picchi mattutini di richiesta di potenza.

Matteo Zanchi, Enersem: “In questa fase iniziale lavoriamo sulla costruzione dei modelli previsionali, analizzando una mole enorme di dati provenienti dalle sottostazioni della rete di teleriscaldamento e dal meteo, per profilare le utenze e modellizzare il fabbisogno di calore. Poi, andiamo a sviluppare concretamente i modelli grazie a tecniche di intelligenza artificiale e alla competenza forte nell’analisi e nei sistemi energetici propria di uno spin-off del Politecnico. I modelli previsionali sono quindi utilizzati dai nostri partner per offrire un servizio sempre più efficiente e sostenibile. Un tema interessante che stiamo affrontando, ad esempio, è quello che riguarda il forte picco di potenza richiesta alla rete nel momento di accensione degli impianti condominiali. È importante trovare soluzioni che garantiscano il comfort, riducano il picco, ma non incrementino la quota di energia complessivamente dispersa dagli edifici. Per questo, lavoriamo a un sistema che si adatti al reale fabbisogno, eliminando gli sprechi di energia”.

Scenari di sviluppo

Con questa azione la partnership guarda oltre le prospettive temporali del progetto, per dotarsi di una serie di studi che possano supportare le future scelte energetiche, regionali e nazionali. I modelli serviranno a identi¬ficare interventi mirati per la decarbonizzazione nel settore civile.
Fondazione Politecnico di Milano sta elaborando un modello orario del sistema energetico nazionale, con un focus sul territorio lombardo relativo alle reti di teleriscaldamento e agli impianti individuali di produzione di calore nel residenziale. Le simulazioni permettono agli operatori energetici di capire quale sia il fabbisogno, se ci siano criticità e quali siano le tecnologie e le infrastrutture su cui investire.

Fabrizio Fattori, Fondazione Politecnico di Milano: “Questo progetto ci offre l’opportunità di costruire un modello energetico nazionale, una simulazione del sistema di tutte le trasformazioni dell’energia, dalla produzione alla distribuzione agli utenti finali. Quale volto potranno avere i consumi futuri e quali risorse energetiche avremo a disposizione per il loro soddisfacimento? Come il settore del riscaldamento interagirà con il sistema elettrico? Con i nostri strumenti modellistici siamo in grado di dare un ventaglio di possibili risposte a queste domande. Possiamo spingerci fino a modelli che rappresentino il mercato energetico nel 2050, quando le emissioni nette dovranno essere pari a zero (decarbonizzazione completa).Questi modelli hanno un potenziale strategico per chi deve prendere decisioni relative alle politiche energetiche del nostro Paese e per i gestori che operano sul territorio”.

In this article