PROGETTO PRELIMINARE NUOVO IMPIANTO DI...

PROGETTO PRELIMINARE NUOVO IMPIANTO DI TELERISCALDAMENTO INTERCOMUNALE CON RECUPERO ENERGETICO DALLE CARTIERE

COMUNE DI VILLA LAGARINA

RELAZIONE TECNICO ECONOMICA

AZ STUDIO TECNICO ING. ANDREA ZORER 1

INDICE

1. PREMESSA 3

1.1. - COGENERAZIONE E TELERISCALDAMENTO 3

1.2. - IMPATTO SOCIALE DEL NUOVO SISTEMA DI COGENERAZIONE E

TELERISCALDAMENTO 4

2. RIFERIMENTI NORMATIVI 7

3. COMPATIBILITA’ URBANISTICA 10

4. CARATTERISTICHE ARCHITETTONICHE ED IMPATTI AMBIENTALI 11

5. CRITERI DI PROGETTO 13

6. RICERCA DELLA CONFIGURAZIONE D’IMPIANTO 15

7. DIAGRAMMA ASSORBIMENTO POTENZE TERMICHE 16

8. SCELTE IMPIANTISTICHE 20

8.1 CENTRALE TERMICA DI RECUPERO CALORE: 20

8.2 - RETE DI TELERISCALDAMENTO 21 8.2.1. - Configurazione della rete 21 8.2.2. - Schematizzazione della rete 22 8.2.3. - Attribuzione delle portate 23 8.2.4. - Impostazione dei diametri 23 8.2.5. - Determinazione delle perdite di carico 24 8.2.6. - Pressione massima di esercizio e pressione differenziale 25





8.2.7. - Risultati pressioni differenziali ed assolute, volumetria complessiva rete e verifica

termica. 27 8.2.8. – Verifica termica rete teleriscaldamento. 28

8.3 - SOTTOCENTRALI TERMICHE 30

9. BILANCI ENERGETICI E PRODUZIONI ANNUE 32

10. PREVENTIVO DI SPESA 33

11. VERIFICA ECONOMICO-FINANZIARIA 34

11.1 ASSUNTI GENERALI: 34

11.3 PIANO DI FINANZIAMENTO DEGLI IMPIANTI 35

11.4 RISULTATI ANALISI ECONOMICA 35 IPOTESI CON CONTRIBUTO PAT 70% 35 IPOTESI CON CONTRIBUTO PAT 90% 36

12. ANALISI DI SENSIBILITÀ 36

13. CONCLUSIONI 37





1. PREMESSA

La presente relazione intende illustrare in forma generale il Progetto Preliminare per la

realizzazione di un impianto di teleriscaldamento intercomunale con recupero di calore dalle

cartiere nel Comune di Villa Lagarina in provincia di Trento a servizio delle utenze pubbliche

dei comuni di Villa Lagarina, Nogaredo e Pomarolo.

Le soluzioni tecniche, che vengono qui descritte, sono state individuate sulla base dei

fabbisogni di calore ricostruiti in riferimento alle volumetrie ed ai dati dei consumi energetici

forniti dai 3 Comuni delle proprie utenze dotate di riscaldamento centralizzato.

1.1. - COGENERAZIONE E TELERISCALDAMENTO

In molti settori industriali (cartiere), civili e commerciali vi è la necessità di utilizzare sia

energia elettrica che energia termica (calore).

Queste due forme di energia sono usualmente considerate come indipendenti:

l'energia elettrica è prodotta in grandi centrali termoelettriche o idroelettriche, in genere

localizzate a grande distanza dalle utenze;

l'energia termica viene invece prodotta dall'utente stesso in centrali termiche molto vicine

al punto di utilizzo.

Il processo di produzione di energia termica è solitamente efficiente, in quanto si riesce a

recuperare fino a circa l'8590% dell'energia associata al combustibile utilizzato. Al contrario,

nella produzione di energia elettrica si utilizza mediamente solo il 3545% circa dell'energia

immessa come combustibile, mentre la parte rimanente si trasforma in calore di scarto, che

deve essere dissipato in aria o acqua (questa è la ragione per cui le centrali termoelettriche

tradizionali sono localizzate vicino ai corsi d’acqua).

Si definisce "cogenerazione" la produzione combinata, in un unico impianto, di energia

elettrica e di calore utilizzabile; l'esperienza ha mostrato che negli impianti di cogenerazione

è possibile produrre le stesse quantità di energia elettrica e termica utile con risparmi del

2030% nella quantità di combustibile, dato che si riesce ad utilizzare una parte del calore

residuale del processo di produzione dell'energia elettrica.





Negli impianti di cogenerazione assume particolare importanza l'utilizzo del calore, in quanto

esso non è facilmente trasportabile. Nei casi in cui la centrale di cogenerazione debba

distribuire l'energia termica a più utenze, occorre creare una “rete di teleriscaldamento",

ovvero un circuito di tubazioni che convogli un fluido riscaldato (vapore, olio diatermico,

acqua calda, a seconda delle temperature di utilizzo) alle utenze poste a relativa distanza

dalla centrale.

Allo stato dell’arte, un tipico sistema di cogenerazione con teleriscaldamento comprende una

turbina a gas alimentata a metano collegata meccanicamente a un generatore per produrre

energia elettrica; i fumi di scarico della turbina, prodotti a una temperatura che sfiora i 500°C,

passano attraverso un particolare dispositivo, chiamato caldaia di recupero, e riscaldano

l’acqua della rete di teleriscaldamento prima di essere emessi dal camino.

La rete di teleriscaldamento è il sistema che permette il trasporto dell’energia termica dalla

centrale di produzione agli edifici utilizzatori: essa è costituita dallo sviluppo di due tubazioni

(mandata e ritorno), nei quali viene mantenuta in circolazione l’acqua, che rappresenta il

fluido termovettore.

L’acqua, riscaldandosi nella caldaia di recupero, accumula un certo quantitativo di calore che

cederà ai vari circuiti degli utilizzatori per mezzo di opportuni apparecchi (scambiatori di

calore) installati negli edifici da riscaldare in sostituzione delle tradizionali caldaie (sono

allacciabili alla rete di teleriscaldamento solo gli edifici dotati di riscaldamento

centralizzato).

Gli scambiatori di calore sono dei dispositivi molto semplici, compatti, e grazie alle loro ridotte

dimensioni (assai inferiori a quelle dell’equivalente caldaia), possono essere facilmente

installati in piccoli locali (cantine o centrali termiche esistenti). Essi rappresentano il confine

fisico tra la rete di teleriscaldamento e l’impianto dell’utente e possono fornire sia l’acqua

calda per l’impianto di riscaldamento dell’edificio sia l’acqua igienico - sanitaria.

1.2. - IMPATTO SOCIALE DEL NUOVO SISTEMA DI COGENERAZIONE E

TELERISCALDAMENTO

Il teleriscaldamento associato alla cogenerazione risulta un chiaro esempio di efficiente,

integrata e pulita gestione dell’energia sul territorio. I vantaggi per l’utenza conseguenti





all’entrata in servizio della nuova centrale di cogenerazione possono essere riassunti come

segue:

A. con l’eliminazione delle caldaie dagli edifici verranno a mancare tutti i relativi oneri di

manutenzione;

B. si conseguirà una maggiore sicurezza eliminando tutti i rischi di cattivo funzionamento

della caldaia stessa o della canna fumaria;

C. la fornitura di calore avverrà attraverso un vettore energetico utilizzabile direttamente

senza ulteriori trasformazioni: l’utente non dovrà più autoprodursi localmente il calore, ma

lo acquisterà direttamente da un’azienda distributrice come avviene per l’energia

elettrica;

D. i costi del calore ceduto tramite la rete di teleriscaldamento urbano saranno equivalenti ai

costi del metano necessario per le attuali caldaie condominiali e quindi, per la mancanza

degli oneri di gestione della centrale termica, globalmente inferiori.

Ai vantaggi per i singoli utilizzatori di energia termica che si allacceranno alla rete di

teleriscaldamento si deve aggiungere, a beneficio della collettività di tutto il comune, un

notevole contributo al miglioramento della qualità dell’aria come descritto al successivo cap.

7.

Va inoltre notato che parecchie possibili utenze evidenziano spesso grossi problemi di

adeguamento normativo delle proprie centrali termiche e delle relative canne fumarie, con

conseguenti prospettive di notevoli oneri di ristrutturazione a breve e medio termine.

In tutti questi casi il passaggio al teleriscaldamento costituisce dal punto di vista tecnico-

economico la soluzione ottimale: la cessione del calore avviene infatti per mezzo di

dispositivi (scambiatori di calore) molto semplici, compatti e di dimensioni molto ridotte (assai

inferiori a quelle dell’equivalente caldaia), tanto che possono essere facilmente installati in

piccoli locali (cantine o centrali termiche esistenti) senza richiedere nessun onere particolare

per adeguamenti normativi.

Le singole sottocentrali termiche verranno installate direttamente dalla società fino ai limiti di

fornitura posti a monte delle pompe del Cliente; la gestione della Centrale Termica di ogni

utente, sarà telecontrollata direttamente dalla Centrale di produzione.





L’iniziativa della cogenerazione abbinata al teleriscaldamento è generalemnte accolta molto

positivamente, per i suoi benefici influssi sull’ambiente (qualità dell’aria), per il notevole

sfruttamento energetico del metano dovuto agli elevati rendimenti e per la versatilità del

nuovo servizio calore che libera l’utente dagli impegni di gestione manutenzione e verifiche

periodiche, richieste dalle centrali termiche tradizionali (basate su caldaie).





2. RIFERIMENTI NORMATIVI

Quando, nel presente Progetto, si fa riferimento a normative particolari, nazionali od estere,

se non differentemente specificato, il componente in questione risponde completamente a

tutti i requisiti della specifica stessa, anche se nel testo ne vengono richiamati e riassunti gli

elementi essenziali.

Tutti i materiali dovranno essere in accordo, oltre con il presente Progetto Preliminare e con

le norme in esso citate, anche con le leggi italiane vigenti.

Per quanto concerne le caratteristiche dei materiali, le proprietà meccaniche e le prescrizioni

riguardanti la progettazione, la costruzione, i metodi dei tests di prova dei materiali, il

collaudo e la marcatura, l’installazione delle apparecchiature, si dovranno rispettare le norme

e leggi vigenti in Italia; in particolare Per quanto concerne le caratteristiche dei materiali, le

proprietà meccaniche e le prescrizioni riguardanti la progettazione, la costruzione, i metodi

dei tests di prova dei materiali, il collaudo e la marcatura, la realizzazione del presente 1°

lotto della rete di teleriscaldamento civile è in accordo con l’edizione più recente delle Norme

CEN (Comitè Européen de Normalisation), le Norme UNI EN ed in particolare con l’edizione

più recente delle:

UNI EN 253 Sistemi bloccati di tubazioni preisolate per reti interrate di

acqua calda. Assemblaggio di tubi di servizio di acciaio con

isolamento termico di poliuretano e tubo esterno di

polietilene.


acqua calda. Assemblaggio di raccordi per tubi di servizio

di acciaio con isolamento termico di poliuretano e tubo

esterno di polietilene.






acqua calda. Assemblaggio di valvole per tubi di servizio di

acciaio con isolamento termico di poliuretano e tubo

esterno di polietilene.


acqua calda. Assemblaggio-giunzione per tubi di servizio di

acciaio con isolamento termico di poliuretano e tubo

esterno di polietilene..

Per quanto non previsto dalle Norme sopra citate, la realizzazione del presente progetto è in

accordo con l’edizione più recente delle normative tecniche seguenti:

DIN Deutsches Institut fur Normung;

UNI Enti Italiano Unificazione;

ISO International Organization for Standardization;

ANSI American National Standard Institute;

ASME American Society of Mechanical Engineers;

ASTM American Society for Testing and Materials;

AWS American Welding Society;

CEI Comitato Elettrotecnico Italiano;

ISPESL Istituto Superiore per la Prevenzione e la Sicurezza del Lavoro.

SIS Swedish Standards.

ISA Instrument Society of America

NEMA National Electrical Manufacturer Assoc.

ASA American Standard Association

IEC International Electrotechnical Commission

ANCC Associazione Nazionale Controllo Combustione

USL Unità Sanitarie Locali

CTI Comitato Termotecnico Italiano

CNR-UNI Centro Nazionale Ricerche - Ente Nazionale Unificazione

API American Petroleum Institute

EN Normativa Europea.





Saranno inoltre rispettate le eventuali norme imposte dal regolamento igienico sanitario del

Comune di Villa Lagarina.

In caso di contrasto e/o di molteplice interpretazione tra le prescrizioni contenute nelle norme

applicabili e quelle contenute nel presente Progetto Preliminare, prevarrà quest’ultimo.





3. COMPATIBILITA’ URBANISTICA

L’ubicazione degli impianti di recupero calore, essendo ubicati all’interno della cartiera, non

determinano alcun impatto dal punto di vista urbanistico.

Il calore viene totalmente recuperato dai 2 turbogas già esistenti all’interno della cartiera;

Una caldaia a gas con funzioni di bak up ed i gruppi di espansione e pompaggio trovano

alloggio all’interno della cartiera stessa, oppure in una struttura prefabbricata esterna.

Il sistema di distribuzione del calore, trattandosi di opera interrata a sviluppo lineare secondo

il tracciato di posa studiato, non è in contrasto con gli strumenti urbanistici e regolamenti

vigenti sull’area interessata dai lavori.

La sottocentrale termica (punto di consegna calore), essendo installata nelle centrali

termiche d’utenza al posto delle caldaie esistenti, non è in contrasto con gli strumenti

urbanistici e regolamenti vigenti sull’area interessata dagli interventi.

P

P

P

PIAZZO

A B

C

D

F

G

H1

2

PALESTRA

SCUOLA

ASILO NIDO5300 mc

CASA DELLA MUSICA

SCUOLA MATERNA8500 mc

COMUNE3500 mc

CENTRO CIVICO2000 mc

28000 mc

VILLA LAGARINA

NOGAREDO

POMAROLO

CARTIERA VILLA LAGARINA

STAZIONE DI POMPAGGIOE CONSEGNA CALORE

3

4

5

67

8

9

10

11

12

13

14

15

1617

1819

20

21

22

23

24

25

262728

29 3031

32 33

35

36

37 3839

40

4142

44

34

45

46

43





4. CARATTERISTICHE ARCHITETTONICHE ED IMPATTI AMBIENTALI

Per quanto concerne i gruppi di recupero calore, sono ubicati all’interno della cartiera e,

come già detto, la posizione definitiva nonché la struttura architettonica, avranno l’obiettivo di

inserirsi nel contesto ambientale generando il minor impatto possibile.

La rete di teleriscaldamento, essendo interrata ed a sviluppo lineare non determina alcun

impatto visivo in fase di esercizio sul contesto circostante.

Ogni sottocentrale termica infine, andando a sostituire la caldaia esistente di ogni edificio,

non determina alcun impatto visivo sul contesto circostante.

In generale gli edifici con centrali termiche a gas/gasolio, denotano problemi di adeguamento

normativo, con conseguenti oneri di ristrutturazione spesso molto pesanti.

In tutti questi casi il passaggio al teleriscaldamento costituisce dal punto di vista tecnico-

economico la soluzione ottimale: la cessione del calore avviene infatti per mezzo di

dispositivi (scambiatori di calore) molto semplici, compatti e di dimensioni molto ridotte (assai

inferiori a quelle dell’equivalente caldaia), tanto che possono essere facilmente installati in

piccoli locali (cantine o centrali termiche esistenti) senza richiedere nessun onere particolare

dal punto di vista normativo.

Inoltre il nuovo servizio calore libera l’utente dagli impegni di gestione manutenzione e

verifiche periodiche, richieste dalle centrali termiche tradizionali.

Dal punto di vista ambientale, il teleriscaldamento associato alla cogenerazione risulta un

chiaro esempio di efficiente, integrata e pulita gestione dell’energia sul territorio.

Oltre ai vantaggi per i singoli utilizzatori di energia termica che si allacceranno alla rete di

teleriscaldamento, descritti nella premessa, si deve aggiungere, a beneficio della collettività,

un notevole contributo al miglioramento della qualità dell’aria nella città per effetto di:

totale eliminazione delle emissioni dalle centrali termiche condominiali;

miglioramento della resa energetica degli impianti a turbo gas a servizio della cartiera;





Per l’impianto di cogenerazione di Villa Lagarina, il bilancio ambientale è assolutamente

positivo in quanto tutto il calore viene recuperato dai fumi degli esistenti turbo gas a servizio

della cartiera di Villa Lagarina, eliminando tutte le emissioni dovute alle attuali centrali

termiche comunali, attualmente alimentate a gasolio.





5. CRITERI DI PROGETTO

I criteri di base su cui viene elaborato il presente progetto sono i seguenti:

a) Utenza termica allacciabile costituita da impianti termici centralizzati Pubblici e nuove

edificazioni Pubbliche di sicura esecuzione nell’area dei 3 Comuni.

b) Fabbisogno medio di calore calcolato sulla base dei consumi storici di gas e delle relative

volumetrie.

c) Disponibilità della fornitura di energia termica per 8.760 ore/anno, comprendendo quindi

anche la fornitura di calore per produzione di acqua igienico sanitaria nel periodo estivo.

d) Potenza termica dell’utenza prevista basata sui dati climatici della località e sulle

volumetrie riscaldate;

e) Dimensionamento idraulico della rete di teleriscaldamento, considerando:

coefficiente di contemporaneità = 1 (prudenziale);

salto termico mandata/ritorno = 25°C (prudenziale);

Temperatura di mandata = 90°C;

Temperatura di ritorno = 65°C;

Pressione nominale circuito idraulico = 16 bar;

Pressione differenziale minima sottocentrale = 15 m c.a.

f) Gruppi di recupero calore e pompaggio esenti da presidio fisso (per contenere i costi di

gestione);

g) Stima dei costi per la realizzazione delle reti di distribuzione calore e sottocentrali

termiche, basata su computo metrico e su costi lineari calcolati tramite offerte reali pesati

con opportuni coefficienti cautelativi.

h) Stima dei costi per la realizzazione delle opere di recupero e pompaggio, basata su

impianti simili già realizzati.





i) Contributo PAT previsto pari al 70% della spesa;

j) Tutti i dati di produzione e consumo sono stati ricavati in base ad un programma di calcolo

dei bilanci annui dell’impianto.





6. RICERCA DELLA CONFIGURAZIONE D’IMPIANTO

Al fine di scegliere la configurazione più adatta all’impianto in questione, sia riguardo la resa

economica che l’ottimizzazione del ciclo termodinamico, sono state analizzate più soluzioni,

tenendo anche presente il punto di vista ambientale (emissioni).

L’impianto in questione si inserisce nel ciclo produttivo della cartiere Vallagarina, dotate di 2

turbogas in ciclo combinato su un’unica turbina vapore TV, con produzione di vapore dalle 2

caldaie a recupero, ed utilizzo nel ciclo produttivo. Dalle 2 caldaie a recupero, inserendo un

opportuno scambiatore recuperatore di calore sui fumi di scarico dei TG, è possibile

recuperare una potenza termica di circa 1,58 MWt, in grado di coprire oltre il 90% del

fabbisogno degli edifici comunali: il rimanente fabbisogno termico può essere coperto da una

caldaia a gas di risrerva (prevista in progetto) o da serbatoi di accumulo calore nelle ore

notturne.

Per contenere i costi di esecuzione della rete di teleriscaldamento e relative sottocentrali

termiche, quale fluido termovettore, si è optato per l’acqua calda (T < 100°C), con

conseguente semplificazione dell’impianto termo/idraulico di centrale.

A tale scopo, per mantenere l’impianto esente da presidio, sono stati previsti tutti i relativi

dispositivi e requisiti richiesti dalla normativa ISPESL nazionale.

Una caldaia a gas metano della potenza di 2 MW termico è posta in parallelo al recupero

termico con funzioni esclusivamente di riserva e punta.





7. DIAGRAMMA ASSORBIMENTO POTENZE TERMICHE

Come già accennato, il fabbisogno medio di calore è stato calcolato sulla base dei consumi

storici di gasolio e della volumetria riscaldata degli edifici comunali dotati di riscaldamento

centralizzato.

Tali edifici sono riassunti nelle tabelle sottostanti in cui sono riportati i dati dei consumi storici

di gas metano e la potenzialità termica stimata.





C O M U N E D I N O G A R E D O

UTENZA EX

MUNICIPIO VIA VERDI, 3

UTENZA SPOGLIATOI VIA

LAVINE, ANC

UTENZA SCUOLE VIA

LAVINE, 5

UTENZA COMUNE PIAZZA

CENTRALE, 7

TOTALI

Sm3 Sm3 Sm3 Sm3 Sm3 gen-10 1 909 247 6 984 1 769 10 909 feb-10 1 469 224 5 780 1 548 9 021

mar-10 1 011 247 4 495 1 126 6 879 apr-10 460 136 2 501 683 3 780

mag-10 21 74 1 287 211 1 593 giu-10 - 71 815 1 887 lug-10 - 74 401 - 475

ago-10 - 74 586 - 660 set-10 18 76 776 24 894 ott-10 567 78 2 844 772 4 261

nov-10 1 055 76 4 638 1 236 7 005 dic-10 1 805 200 6 775 1 937 10 717

TOTALE 8 315 1 577 37 882 9 307 57 081

COSTO ANNUALE GAS € 5 986,80 € 1 135,44 € 27 275,04 € 6 701,04 € 41 098,32

TARIFFA RIFERIMENTO GAS IVA INCLUSA

€/Smc € 0,72

TERZO RESPONSABILE € 2 000,00

100% € 2 000,00

TOTALE COSTO EVITATO DA TELERISCALDAMENTO € 43 098,32 IVA INCLUSA





C O M U N E D I P O M A R O L O

UTENZA SCUOLA

ELEMENTARE PIAZZA

ANGHEBEN, 5

UTENZA SALETTA COMUNALE VIA 3

NOV. 10

UTENZA SALETTA

AMBULATORIO VIA 3 NOV. 10

UTENZA ASILO FOND. PIAZZA

ANGHEBEN, ANC

UTENZA

MUNICIPIO PIAZZ

A ANGHEBEN, ANC

TOTALI

Sm3 Sm3 Sm3 Sm3 Sm3 Sm3

gen-10 9 853 152 200

3 756

1 959 15 920

feb-10 8 193 101 97

3 111

1 544 13 046

mar-10 6 364 98 71

2 580

1 371 10 484

apr-10 3 330 95 69

1 381

742 5 617

mag-10 1 224 98 71

702

333 2 428

giu-10 947 47 36

592

299 1 921

lug-10 949 6 7

369

278 1 609

ago-10 973 6 7

404

299 1 689

set-10 1 103 6 7

615

317 2 048

ott-10 4 214 29 30

1 411

704 6 388

nov-10 7 590 110 125

2 140

1 571 11 536

dic-10 8 865 147 194

3 535

1 497 14 238

TOTALE 53 605 895 914

20 596

10 914 86 924

COSTO ANNUALE GAS € 38 595,60 € 644,40 €

658,08 € 14 829,12

€ 7

858,08 € 62 585,28

TARIFFA MEDIA RIFERIMENTO GAS IVA INCLUSA

€/Smc € 0,72

TERZO RESPONSABILE € 2 940,00 100% € 2 940,00

TOTALE COSTO EVITATO DA TELERISCALDAMENTO

€ 65 525,28 IVA INCLUSA





Per il Comune di Villa Lagarina, la spesa annuale evitata dal servizio di teleriscaldamento è

pari ad € 100.000,00 IVA inclusa secondo le indicazioni date dal Comune stesso.

Per quanto concerne i fabbisogni di potenza termica dei vari edifici, si è fatto riferimento ad

una potenza media pari a 25 W/m3, tenuto conto della quota e delle temperature minime di

progetto della località.

E’ poi stato tarato l’andamento medio settimanale del prelievo di calore per essere il più

possibile vicino alla realtà nelle simulazioni dei bilanci energetici.

L’andamento del carico termico settimanale così ricostruito, è stato quindi tarato, all’interno

di ogni mese, tenendo presente le condizioni climatiche tipiche di ogni periodo (gradi giorno).

In questo modo si sono ottenuti gli andamenti dei carichi termici visti dalla centrale in cartiera

in tutte le condizioni climatiche dell’anno, tenendo anche presente il coefficiente di

contemporaneità di prelievo.

In questo modo tutte le simulazioni effettuate con il programma di calcolo, su cui si basa il

presente studio, rappresentano in modo molto realistico l’esercizio dell’impianto in questione.





8. SCELTE IMPIANTISTICHE

8.1 CENTRALE TERMICA DI RECUPERO CALORE:

La configurazione generale della centrale è costituita da un recupero di calore di 1,58 MW

dal preriscaldatore di uno dei TG con disponibilità di fornitura 24 ore su 24 365 giorni/anno a

parte i momenti di fermo macchine e manutenzione.

In parallelo viene installata una caldaia a gas metano da 2 MW con funzione di riserva nei

casi di blocco o manutenzione del turbogas.

La tipologia di caldaia ad acqua calda permette, secondo la normativa ISPESL nazionale, di

evitare l’obbligo del presidio in centrale, altrimenti molto pesante dal punto di vista

economico.

La funzione di pompaggio è affidata a 2 pompe al 100% (una di riserva), mentre la funzione

di reintegro in rete di acqua trattata è coperta da un addolcitore montato su skid

preassemblato.





8.2 - RETE DI TELERISCALDAMENTO

8.2.1. - Configurazione della rete

La rete di distribuzione del calore, a sviluppo ramificato, prevista per il servizio alle utenze,

risulta essenzialmente costituita da un feeder DN150, dagli stacchi e diramazioni secondarie

e dagli allacciamenti d’utenza delle utenze pubbliche nei 3 comuni.

La posizione abbastanza baricentrica della centrale di cogenerazione, impone per un breve

tratto un feeder DN150 di trasporto calore.

L’intero sistema di distribuzione calore è stato dimensionato in modo da poter distribuire una

potenza termica massima di circa 2 MW, mantenendo la rete ad un dimensionamento di

pressione PN16.

Tale dimensionamento permetterà di coprire eventuali aumenti dei fabbisogni termici

derivanti dall’estensione futura della rete.

II tracciato della tubazioni è riportato nella planimetria e tavole allegate.

La verifica fluidodinamica della rete per il trasporto e la distribuzione del calore nella

configurazione di saturazione dell'utenza è stata appunto effettuata per le condizioni di

esercizio invernali di punta, nel rispetto delle seguenti ipotesi di progetto:

assicurare alla rete una capacità di trasporto e distribuzione del calore tale da soddisfare il

massimo carico termico di dimensionamento pari a 2.000 kW con un coefficiente di

contemporaneità (assai prudenziale) pari ad 1;

contenere la pressione massima in rete entro valori compatibili con l'impiego di

componenti in esecuzione PN 16.





8.2.2. - Schematizzazione della rete

Ai fini della verifica idraulica, la rete di distribuzione è stata schematizzata in nodi e tronchi di

rete con i relativi diametri tramite la suddivisione della rete in tronchi e nodi.

Ogni utente assorbe una portata d’acqua dipendente dalla potenza termica richiesta dalla

propria sottocentrale d’utenza.





8.2.3. - Attribuzione delle portate

L'attribuzione delle portate d'acqua, immesse in rete dalla centrale di produzione ed erogate

ai singoli nodi, è stata effettuata con riferimento alla seguente ipotesi :

temperatura di mandata alle utenze : 90 °C

temperatura di ritorno dalle utenze : 65 °C

L'assegnazione a ciascuno stacco d’utenza della portata d'acqua erogata è stata effettuata

tenendo presente la singola potenza, il salto di temperatura ed il calore ed il volume specifici

dell’acqua.

8.2.4. - Impostazione dei diametri

Per la definizione dei diametri delle condotte di trasporto si è fatto riferimento a cadenti

piezometriche di circa 10 m c.a./km con velocità comprese tra 0,4 e 1 m/s (per i diametri più

grandi), normalmente adottate per il dimensionamento di reti di teleriscaldamento urbano

tenendo conto delle possibili ipotesi di espansioni future e facendo l’ottimizzazione

economica tra il costo della rete e gli oneri del pompaggio (costo energia elettrica).

Nelle pagine successive sono riassunti i risultati delle verifiche idrauliche e termiche di tutta

la rete, compresi gli allacciamenti.

Per quanto concerne la verifica termica, questa è stata effettuata considerando sia le perdite

di calore delle tubazioni preisolate, sia la conducibilità termica del terreno che la profondità di

interramento, prendendo a riferimento una temperatura esterna di -5°C.





8.2.5. - Determinazione delle perdite di carico

Per il calcolo delle perdite di carico è stata utilizzata la nota formula di Darcy-Weisbach della

teoria fluido-dinamica, così espressa:

gV

ddeJ

2);(Re

2

dove:

J = perdite di carico sulla tubazione per unità di lunghezza;

= funzione di resistenza (attrito);

V = velocità media del fluido;

Re = numero di Reynolds;

e = scabrezza interna assoluta della tubazione;

d = diametro interno della tubazione;

Il numero di Reynolds risulta a sua volta così definito:

tdV

Re

dove:

(t) = viscosità cinematica dell’acqua pari al rapporto tra la viscosità dinamica ( e la densità

) valutando ogni parametro tenendo presenti le reali temperature di progetto:

ttt

La funzione di resistenza risulta invece definita da:





= funzione di resistenza espressa dalla formula di Colebrook:

d

es

71,3Re51,2lg21

es = scabrezza assoluta della tubazione ( assunta pari a 0,100 mm )

Per tenere conto delle resistenze localizzate (curve, riduzioni, organi di intercettazione ecc.)

e dell'invecchiamento delle tubazioni, la caduta di pressione calcolata come sopra è stata

opportunamente maggiorata (30%).

8.2.6. - Pressione massima di esercizio e pressione differenziale

La pressione che si instaura in un punto generico di un impianto di riscaldamento a circuito

chiuso dipende:

dal posizionamento del gruppo di pompaggio e del vaso di espansione;

dall'altezza geodetica rispetto al punto più basso del circuito;

dalla pressione di carica del vaso di espansione;

dalle perdite di carico;

dalla pressione differenziale da garantire allo stacco d’utenza idraulicamente più sfavorito.

Ai fini del calcolo delle pressioni disponibili ai nodi sulla mandata della rete, i parametri

indicati al punto precedente sono stati cosi' considerati :

posizionamento pompe e vaso di espansione: le pompe sono state posizionate sulla

mandata della rete mentre il vaso d’espansione sul ritorno;

pressione di carica del vaso di espansione: visto l’andamento geodetico della rete, è

necessaria una pressione di circa 4 bar.

perdite di carico: per quanto concerne la rete, queste sono calcolate come

precedentemente esposto.





pressione differenziale: allo stacco d’utenza idraulicamente più sfavorito, al fine di

garantire un adeguato esercizio delle sottocentrali di scambio termico, è stata attribuita

una pressione differenziale cautelativa di 15 m di colonna d’acqua.

Le pressioni riportate negli elaborati di calcolo sono espresse in valore relativo e per

tubazione singola.





8.2.7. - Risultati pressioni differenziali ed assolute, volumetria complessiva rete e

verifica termica.

Dal calcolo fluido dinamico si ricava che la massima pressione differenziale globale richiesta

in centrale, in condizioni di punta con contemporaneità pari ad 1, dalle dorsali di

distribuzione, dagli allacciamenti e sottocentrali d’utenza, risulta di 40 m c.a.

Tale valore permette di mantenere con opportuno margine di sicurezza la pressione

massima assoluta al di sotto del dimensionamento PN16.

La volumetria complessiva della rete per il dimensionamento del vaso di espansione è di

circa 85 m3, mentre la lunghezza totale della rete (doppia tubazione) risulta di circa 5,4 km

allacciamenti compresi.





8.2.8. – Verifica termica rete teleriscaldamento.

I criteri e le ipotesi di base su cui è stato elaborato il calcolo di verifica termica, eseguito

tramite l’ausilio di un programma di calcolo automatico specifico per la progettazione di reti di

teleriscaldamento, sono i seguenti:

1. Isolamento tubazioni preisolate: secondo serie 1

2. Conduttività termica dell’isolamento in poliuretano: = 0,030 W/mK

3. Conduttività termica del guaina esterna in PEHD: = 0,450 W/mK

4. Conduttività termica del del tubo di servizio in acciaio: = 55 W/mK

5. Conduttività termica del terreno: = 1,500 W/mK

6. Temperatura fluido termovettore in uscita dalla centrale: T = 95 °C

7. Salto termico sulle sottocentrali d’utenza: t = 25 °C

8. Profondità di posa tubazioni (estradosso): H = 1,00 m

9. Temperatura media del terreno: t = 2°C 10. Situazione di carico termico relativa alla potenza globale di dimensionamento (2.000 kW).

Gli spessori dell’isolamento relativo alla serie 1 sono riportati nella seguente tabella:

SPESSORI ISOLAMENTO TUBAZIONI SERIE 1

DN TUBO DI SERVIZIO

De PE TUBO GUAINA spessore PE spessore isol.

mm mm mm

50 125,0 2,5 29,9

65 140,0 3,0 29,0

80 160,0 3,0 32,6

100 200,0 3,2 39,7

125 225,0 3,5 39,2

150 250,0 3,9 37,0

200 315,0 4,4 43,6

250 400,0 5,0 58,5

300 450,0 5,4 57,7





In relazione alla verifica termica, i risultati evidenziano il fatto con una temperatura di

mandata pari a 90°C, considerando DT=25°C, e le perdite di calore nella rete di

distribuzione, la temperatura di ritorno è di circa 63°C.

Le perdite di calore in condizioni invernali sono di circa 230 kW..

Particolari costruttivi tubazioni preisolate





8.3 - SOTTOCENTRALI TERMICHE

Le sottocentrali termiche costituiscono gli impianti che vanno a sostituire presso i clienti i

generatori di calore tradizionali (caldaie) alimentati a gas o gasolio.

Esse rappresentano il punto di consegna dell’energia termica permettendo la separazione

fisica dei due fluidi termovettori lato teleriscaldamento e lato cliente.

Nei costi considerati per la loro realizzazione sono comprensivi tutti gli interventi di fornitura e

messa in servizio compresi i colegamenti al circuito dell’utente.

Le condizioni nominali considerate per il loro dimensionamento sono:

DATI GENERALI:

fluido primario: acqua calda trattata

fluido secondario: acqua calda non trattata

temperatura di esercizio massima sulla mandata del primario: 90°C

fattore di sporcamento: 6x10-5 m2h°C/kcal

P max tra primario e secondario: 16 bar

perdita di carico max globale sottocentrale

lato primario (valvole comprese) 15 m c.a.

perdita di carico max globale sottocentrale

lato secondario con T = 10°C (valvole comprese) 2 m c.a.

SEZIONE RISCALDAMENTO

temperatura di esercizio normale ingresso primario 89 °C

temperatura di esercizio normale uscita primario 64 °C circa

temperatura di esercizio normale ingresso secondario 60 °C circa

temperatura di esercizio normale uscita secondario 80 °C circa

pressione nominale primario: PN16 (ad eccezione delle valvole che saranno PN25).

SEZIONE ACQUA IGIENICO SANITARIA

temperatura di esercizio normale ingresso secondario 30 °C circa

temperatura di esercizio normale uscita secondario 50 1 °C





pressione nominale primario: PN16 (ad eccezione delle valvole che saranno PN25).

pressione nominale lato secondario: PN10

Il fluido termovettore sul primario costituito da acqua calda trattata.

Il fluido termovettore sul secondario è costituito da acqua non trattata.

Schemi tipici di sottostazioni teleriscaldamento e particolari costruttivi





9. BILANCI ENERGETICI E PRODUZIONI ANNUE

L’impianto, per soddisfare i fabbisogni di energia termica dell’utenza sottesa e massimizzare

la resa economica, viene esercito recuperando sempre calore dal preriscaldatore del

turbogas. Durante le manutenzioni, la quota parte di calore da produrre viene prodotto dalla

caldaia a gas di riserva.

L’impianto presenta una potenza termica lorda di circa 2 MW.

In condizioni di regime, con queste ipotesi di funzionamento l’impianto presenta questi bilanci

energetici:

consumo evitato di combustibile annuo pari a circa 290.000 Smc/anno.;





10. PREVENTIVO DI SPESA

Il costo ipotizzato dell’impianto risulta così suddiviso (vedere prospetto allegato):

I prezzi si basano su computo metrico e su offerte reali di caldaie, reti di teleriscaldamento e

sottocentrali termiche, nonché su dati rilevati nella costruzione di impianti simili pesati con

opportuni coefficienti cautelativi.

TOTALE LAVORI (IVA ESCLUSA) € 2.436.751,21

TOTALE SOMME A DISPOSIZIONE(IVA INCLUSA) € 755.968,10

TOTALE GENERALE (IVA INCLUSA) € 3.192.719,31

CONTRIBUTO PAT PREVISTO (70%) € 2.234.903,52

TOTALE A CARICO (IVA INCLUSA) € 957.815,79





11. VERIFICA ECONOMICO-FINANZIARIA

La verifica economica è stata condotta ipotizzando 24 anni di vita dell’impianto (anni di

esercizio) più 1 necessario alla realizzazione dell’opera.

Nelle valutazioni sono stati ipotizzati periodi i flussi di cassa ante imposte.

11.1 ASSUNTI GENERALI:

Le condizioni di riferimento utilizzate nella presente verifica sono inclusive di IVA ipotizzando

che il proprietario/gestore dell’impianto sia il Comune stesso, e sono:

- costi evitati dal Comune di Pomarolo: 65.525 € /anno IVA incl.

Tale valore è relativo al costo evitato di gas metano unitamente alle funzioni di terzo

responsabile, svincolando totalmente il cliente da ogni incombenza;

- costi evitati dal Comune di Nogaredo: 43.098 € /anno IVA incl.



- costi evitati dal Comune di Villa Lagarina: 100.000 € /anno IVA incl.



- spese per manutenzioni varie centrale e rete TLR: 12.000,00 €/anno IVA incl

Tale valore è relativo ai componenti di centrale di scambio e pompaggio e della rete

di teleriscaldamento, comprese le sottocentrali termiche dell’utente.

- spese personale: 24.000,00 €/anno IVA incl





- costo energia elettrica pompaggio: 12.000,00 €/anno IVA incl

- costo gas caldaia di riserva: 6.000,00 €/anno IVA incl

11.3 PIANO DI FINANZIAMENTO DEGLI IMPIANTI

L’investimento si ipotizza venga effettuato nell’arco dei 1 anno di costruzione dell’impianto

(sufficienti 6 mesi) nel seguente modo:

1° anno 100%

E’ stato ipotizzato di godere del contributo Provinciale in conto capitale pari al 70%

della spesa complessiva; viene anche fatta una simulazione con un contributo provinciale

del 90%.

11.4 RISULTATI ANALISI ECONOMICA

L’analisi è stata condotta col metodo del D.C.F. (Discaunt Cash Flow) ipotizzando un tasso di

attualizzazione del 3,5%: si è valutato il tempo di ritorno dell’investimento, il risultato

economico attualizzato (REA) ed il tasso interno di redditività (TRI) con contributo PAT

valutando i flussi di cassa ante imposte IVA inclusa.

IPOTESI CON CONTRIBUTO PAT 70%

- Tempo di ritorno dell’investimento: 8° anno di esercizio

- R.E.A. al 19° anno di esercizio: 1.525.186 €

- T.R.I. al 19° anno di esercizio: 11,74 %





IPOTESI CON CONTRIBUTO PAT 90%

- Tempo di ritorno dell’investimento: 3° anno di esercizio

- R.E.A. al 19° anno di esercizio: 2.163.730 €

- T.R.I. al 19° anno di esercizio: 43,41 %

Le tabelle di valutazione sono riportate alle pagine seguenti.

12. ANALISI DI SENSIBILITÀ

L’analisi di sensibilità è stata condotta, relativamente alle valutazioni effettuate col metodo

del DCF nell’ipotesi del finanziamento P.A.T., considerando separatamente l’effetto sul T.I.R.

(%) e sul Risultato Economico Attualizzato, dovuto a variazioni (%) dei seguenti parametri:

investimento;

percentuale di finanziamento PAT;

Dai risultati si deduce che gli indicatori economici dipendono in massima parte dalla

percentuale di contributo PAT e dall’investimento.

Il contributo PAT al di sotto del 60-65% genera un crollo della redittività





13. CONCLUSIONI

L’iniziativa dal punto di vista economico evidenzia buone garanzie di solidità.

Prudenzialmente non sono stati considerati gli introiti derivanti dai “certificati bianchi” di

efficienza energetica, che premiano gli impianti che ottimizzano i rendimenti energetici

(risparmio di combustibile e di emissioni).

La redditività complessiva dell’investimento risulta comunque legata alla concessione

del contributo Provinciale (ipotizzato nella misura del 70%) la cui garanzia dovrebbe

essere preliminarmente accertata.

La redditività economica sarebbe molto superiore nel caso di estensione del servizio alle

utenze private, ridimensionando l’intero progetto.

Dal punto di vista ambientale infine, l’iniziativa avrà un impatto notevolmente

favorevole nei confronti delle emissioni in atmosfera nell’ambito locale, offrendo

all’utenza un servizio affidabile, pulito ed economicamente conveniente.





TABELLE RIASSUNTIVE

VALUTAZIONI ECONOMICO/FINANZIARIE

PROGETTO PRELIMINARE NUOVO IMPIANTO DI...

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