65° Congresso Nazionale ATI – Domus de Maria (CA), 13-17 Settembre 2010 SOMMARIO Il lavoro proposto intende indagare le potenzialità di sistemi multi energia, parzialmente alimentati a biomassa, a servizio di reti di teleriscaldamento in località alpine. In tali località, quando vi siano domande energetiche consistenti soddisfatte attraverso biomassa legnosa, il teleriscaldamento rappresenta una valida alternativa alla produzione di energia termica a livello delle singole utenze e numerosi esempi si trovano sulle Alpi sia orientali che occidentali, a scale diverse. L’obiettivo che deve essere perseguito è quello di individuare una configurazione del sistema tale da connettere la domanda dell’utente con la fornitura energetica, determinando la distribuzione dei flussi energetici attraverso i differenti convertitori selezionati ed il loro dimensionamento. A tal fine è stata utilizzata la procedura di modellizzazione e selezione di un sistema energetico multi-vettore e multi-convertitore, denominata Energy Hub, già sviluppata per la selezione dei sistemi energetici a servizio degli edifici, la quale consente di selezionare una funzione obiettivo, che può essere di tipo energetico, ambientale od economico, ed effettuare la ricerca del suo minimo una volta identificati i vincoli e le condizioni al contorno. Sono stati implementati sia un modello di Energy Hub su base stagionale, ovvero considerando i consumi complessivi per vettore energetico ed i rendimenti medi nel periodo invernale, sia un modello di Energy Hub orario. Ciò ha permesso di verificare il comportamento delle centrali ed il corretto dimensionamento dei convertitori, valutando la convenienza dello sfruttamento di fonti primarie alternative rispetto a quelle già utilizzate. Le simulazioni offrono la possibilità di confrontare i due modelli e propongono diverse soluzioni, a seconda della funzione obiettivo scelta. In particolare, nel panorama attuale, appare di primaria importanza disporre di strumenti che consentano di analizzare per una centrale di teleriscaldamento a biomassa, anche a livello di pre-fattibilità (ad esempio attraverso il modello stagionale), la convenienza economica e la prestazione energetico-ambientale di sistemi di cogenerazione di energia termica ed elettrica per sfruttare gli incentivi garantiti dalla produzione di energia elettrica da biomassa piuttosto che la produzione di sola energia termica. ANALISI DI SISTEMI MULTIENERGIA ALIMENTATI A BIOMASSA A SERVIZIO DI RETI DI TELERISCALDAMENTO Enrico Fabrizio 1 , Germana Regis 2 , Marco Torbino 2 , Marco Filippi 2 1 Università di Torino, Dipartimento di Economia e Ingegneria Agraria, Forestale e Ambientale, via Leonardo da Vinci, 44 – 10095 Grugliasco (TO); enrico.fabrizio@unito.it 2 Politecnico di Torino, Dipartimento di Energetica, Gruppo di ricerca TEBE, corso Duca degli Abruzzi, 24 – 10129 Torino; germana.regis@polito.it 1. INTRODUZIONE Negli ultimi anni le biomasse legnose hanno riscosso un forte interesse in quanto considerate ad emissione nulla di CO 2 , anche se è ben noto che la combustione di biomassa legnosa produce vari inquinanti, in particolare NO x , SO x e polveri. Piuttosto che la combustione di biomassa legnosa fatta da numerose singole piccole utenze, con i problemi di controllo della qualità del materiale combustibile e delle emissioni dei prodotti della combustione, risulta maggiormente efficiente, dal punto di vista ambientale, la combustione della biomassa legnosa in grandi centrali di teleriscaldamento che poi alimentano una serie di utenze, in quanto i prodotti della combustione possono essere opportunamente filtrati (ad es. attraverso filtri multiciclone) e rientrare nei limiti di legge (parimenti sono più facilmente effettuabili i controlli degli scarichi), in special modo se trattasi di materiale legnoso di scarto o cippato, che può avere un elevato tenore di umidità dando luogo a incombusti. I vantaggi delle reti di teleriscaldamento alimentate a biomassa in località alpine non si limitano agli aspetti connessi con la gestione, più efficiente in termini di rendimento e più controllata in termini di inquinamento atmosferico, della combustione della biomassa. In presenza di un elevato numero di utenze saltuarie (seconde case) le reti di teleriscaldamento comportano anche significative economie di gestione. È piuttosto il problema della disponibilità della quantità di biomassa legnosa necessaria ad alimentare le reti di teleriscaldamento in località montane e della creazione delle filiere foresta-legno-energia, come è stato dimostrato in [1] per una valle trentina, a rappresentare il maggiore problema in queste applicazioni. Rispetto alle reti di teleriscaldamento urbane cogenerative con integrazione mediante generatori di calore alimentati con gas naturale, le reti di teleriscaldamento come quelle in esame hanno una maggiore inerzia ed è per esse più difficile inseguire il carico termico richiesto massimizzando nel contempo il rendimento e minimizzando le emissioni [2]. La recente incentivazione della produzione di energia elettrica da biomassa (0,28 €/kWh e ), confermata dalla legge 23 luglio 2009 n. 99, comporta che nel caso di centrali di teleriscaldamento alpine alimentate a biomassa legnosa, anche in assenza di una significativa domanda di energia elettrica nel territorio di pertinenza della centrale, è opportuno valutare la convenienza economica della opzione cogenerativa (ad esempio attraverso un ciclo Rankine di tipo ORC). Infatti con tale opzione si può scaricare in rete l’eccesso di produzione elettrica e successivamente utilizzare tale eccesso per alimentare una pompa di calore, trasformando così tutta l’energia della biomassa in energia termica ma godendo, nel contempo, del suddetto incentivo economico. In questo lavoro viene proposta l’applicazione di una