Smart and flexible 100% renewable district heatingand cooling systems for European cities

17‐01‐2017 1

Teleriscaldamento per comuni al 100% rinnovabili

Mappatura calore di scarto lungo la direttrice Milano – Cassano A2A

A. Dénarié, M. Muscherà, M. Calderoni - Politecnico di Milano – AIRU

Il progetto SmartReFlex• Come:

‒ Costruzione di un gruppo di lavoro con forte connotazione locale che coinvolga tutti i principali stakeholder: amministrazioni locali, pianificatori, tecnici, utility, fornitori di energia.

‒ Attività di formazione e workshop del gruppo di lavoro ( materiale sul web)

‒ Analisi di casi studio locali

Contesto• Italia

D. lgs. n. 102/2014 (recep. 2012/27/EU)promuove il TR efficiente:• 50% energia rinnovabile;• 50% di calore di recupero;• 75% di calore cogenerato;• oppure il 50% di un mix

PEAR Lombardia pag 175Fonte: AIRU

A. DENARIE

4Descrizione dello studioValutazione del potenziale di recupero del calore di scarto industriale nella regione del possibile collegamento A2A fra le città di Cassano d’Adda e la rete di Milano.

Fonte immagine [1]

Cassano d’Adda: • CHP (820 MWel) con una rete di

TR molto piccola ~ 80% calore è buttato in ambiente.

• Potenziale recuperabile ~ 1 TWh/a

Milano: • Energia primaria riscaldamento

~ 1,1 MTEP/a ~13 TWh/a [1]• Energia termica fornita TR

850 GWh/a (2012) < 10% [1]• Potenziale teleriscaldabile

~4-6 TWh/a

A. DENARIE

5Localizzazione

A. DENARIE

6Obiettivi dello studio

Valutare le possibili fonti di recupero di calore di scarto lungo il potenziale percorso: Dove possibile valutare la quantità e la qualità Dove non possibile, fare un censimento

• Industrie• Centrali produzione energetica• Ospedali• Depuratori• Crematori• Reti esistenti di TR

A. DENARIE

7Metodologia

• Ricerca siti produttivi e altre possibili fonti sul territorio

• Analisi del processo produttivo e dei consumi

• Stima calore di scarto

• Calcolo potenziale di recupero

A. DENARIE

8Localizzazione

A. DENARIE

9Localizzazione

Fascia 5

Fascia 4

Fascia 3

Fascia 2

Fascia 1

A. DENARIE

10Recupero cascame industriale -Metodologia

Dati di consumo energetico

Coefficienti di recupero

Calore di scarto:• Non recuperabile• Recuperabile

Livello di temperatura

TEORICAMENTE disponibile, ovvero la quota di calore che non viene inglobata nel prodotto finale («Embedded Energy»)− internamente

− esternamenteTECNICAMENTE disponibile, ovvero la quota di calore che è plausibilmente recuperabile tenendo conto di vincoli tecnici-tecnologici

A. DENARIE

11Consumo complessivo (AIA)

Fascia Cons. Termico (MWh/a) Cons. Elettrico (MWh/a)1 656 6.4112 12.207 8.5413 57.228 44.8844 106.362 69.4455 45 303

Totale 176.498 129.584

Fascia 5

Fascia 4

Fascia 3

Fascia 2

Fascia 1

A. DENARIE

12Metodi

Input dati di consumo:

ETS/E-PRTR Emissioni «Heat Roadmap Europe»Pro: dati aggiornatiContro: stime, non dati reali

AIA: • Fumi «recupero fumi»• Consumi energetici «Heat Roadmap Europe»

«Esperienza francese» «Ecoheatcool» «Mc Kenna»

Pro: documento dettagliato, dati consumo aggiornatiContro: descrizione testuale datata

A. DENARIE

13AIA «Heat Roadmap Europe»

AIA Consumi energeticiSi riapplicano i coefficienti di «Heat Roadmap Europe» ma a partire dal dato di energia

1. Emissioni Energia primaria

2. Energia primaria Calore recuperabile ·

Main activity sector category ηheat(%)Thermal power – main activity 50

Thermal power – auto-producer 60Thermal power – waste-to-energy 60

Fuel supplyandrefineriesa 50Chemical and petrochemical 25

Iron and steel 25Non-ferrous metals 25

Non-metallic mineralsd 25Paper, pulp and printing 25

Food and beverage 10

A. DENARIE

14AIA Fumi «Recupero fumi»

AIA Dati su emissioniPer sistemi di combustione:• Temperatura fumi• Portata fumi• Periodo accensione

, · , , , ,

A. DENARIE

15AIA «Esperienza francese»

AIA Consumi energeticiAnche in questo caso si applicano coefficienti di recupero all’energia primaria.Coefficienti derivano da stima del calore recuperabile sulla base di questionari inviati al 70% delle industrie francesiEnergia primaria Calore recuperabile ·

SettoreScarto

[%]Alimentare 52

Cartiero, tipografico 46Chimico 13

Fumi [%]

Raffreddamento [%]

Processi a vapore [%]

7 54 3517 1 7843 25 32

Bassa T Recupero internoRecuperabile

50% fattibilità tecnica di recupero

A. DENARIE

16AIA «Ecoheatcool»

AIA Consumi energeticiAnche in questo caso si applicano coefficienti di recupero all’energia primaria.Coefficienti derivano da stima del calore recuperabile sulla base di esperienze esistenti di recupero termico industriale in reti di TR in Svezia.Energia primaria Calore recuperabile ·

Tenendo conto della fattibilità tecnica

Settore Recuperabile [%]Alimentare 3,6Cartiero,

tipografico 2,4Chimico 12,2

A. DENARIE

17AIA «Mc Kenna»

AIA Consumi energeticiAnche in questo caso si applicano coefficienti di recupero all’energia termica consumata.Coefficienti derivano da analisi di processi industriali inglesi.Energia finale Calore recuperabile ·

Tenendo conto della fattibilità tecnica: ipotesi secondo cui il calore tecnicamente recuperabile sia pari al 50% del calore di scarto disponibile

Settore Recuperabile [%]Alimentare 5,0 – 10,0Cartiero,

tipografico 0,0 – 5,0Chimico 5,0 – 10,0

A. DENARIE

18Complessivo tutti i metodi

Variabilità dei risultati a seconda del metodo

A. DENARIE

19Risultati

A. DENARIE

20A - Farmaceutica

Laboratorio chimico farmaceutico• Variabilità: diversi coefficienti

in funzione del tipo di processo

• Incertezza: Sì, dati AIA obsoleti (nuove caldaie e cogeneratore), consumi attuali dimezzati

• Distanza: 600 m

Da contattare

A. DENARIE

21B – Stampa riviste

Stampa riviste• Variabilità: limitata• Incertezza: No, situazione

stabile come da descrizione AIA

• Distanza: 1,3 km

Da contattare (potenziale limitato per Melzo, ma Pozzo D’Adda potenziali 6GWh recupero da fumi – 5km)

A. DENARIE

22C - Chimica

Laboratorio chimico• Variabilità: diversi coefficienti

in funzione del tipo di processo

• Incertezza: Sì, consumi attuali duplicati rispetto a quelli della data di presentazione AIA

• Distanza: 100 m

Da contattare

A. DENARIE

23D - Alimentare

Alimentare• Variabilità: diversi coefficienti

in funzione del tipo di processo

• Incertezza: Bassa, consumi attuali simili a quelli della data di presentazione AIA (-10% cca)

• Distanza: 1 km

A. DENARIE

24E - Alimentare

Alimentare• Variabilità: diversi coefficienti

in funzione del tipo di processo

• Incertezza: Sì, generatori diversi rispetto quelli descritti nel documento AIA (-10% cca)

• Distanza: 800 m Azienda contattata conferma la possibilità teorica di vendere ~2 GWh annui

A. DENARIE

25F - Chimica

Chimica• Variabilità: diversi coefficienti

in funzione del tipo di processo (poliuretani)

• Incertezza: Sì, consumi +150% rispetto a situazione AIA

• Distanza: 2,3 km

A. DENARIE

26I – Produzione elettrica biogas

Impianto a biogas produzione elettrica senza recupero termico• Variabilità: considerando o

meno riutilizzo interno calore• Incertezza: Bassa• Distanza: 1,9 km

A. DENARIE

27Complessivo

Senza tenere conto delle fasce, il potenziale teorico totale sul terrritorio è:• Min: 15 GWh• Max: 45 GWh

A. DENARIE

28Complessivo tutti i metodi

Variabilità dei risultati a seconda del metodo Come combinarli ?

A. DENARIE

29Metodo decisionali

Obiettivi:• Quantificare un unico valore di potenziale recupero sul territorio• Valutare fascia che lo sfrutta meglio

Fattori:• Variabilità dei risultati a seconda dei metodi applicati• Incertezza dei dati di partenza• Distanza del potenziale recupero dai tracciati

MCDA

A. DENARIE

30Complessivo tutti i metodi

Variabilità dei risultati a seconda del metodo Come combinarli ?

Fascia

Consumo energiaprimaria (GWh/a)

Calore recuperabilenel TR (GWh/a)

1 47 92 19 1,63 160 6,84 170 10,7

5

4

3

2

1

Milano – Potenzziale di recupero per percorso

9 GWh

1,6 GWh

6,8 GWh10,7 GWh

Recuperotecnico

A. DENARIE

32Conclusioni

• Aleatorietà dei dati nei documenti AIA (no sempre aggiornati, completati in modo diverso)

• Variabilità a seconda dei metodi• Risultato basso relativamente ai fini dell’integrazione sulla

rete di Milano (1%) ma in valore assoluto rilevante (10,7 GWh)

Possibili sviluppi futuri:• Verifica di dettaglio dei processi analizzati• Studio di fattibilità di sfruttamento del calore di scarto con

nuove iniziative locali di rete • Mappatura della domanda nello stesso territorio

smartreflex.eu

alice.denarie@polimi.it