Un polo tecnologico Multi Energy Hub
Presso il sito produttivo V-Zug di Zugo si sta realizzando il progetto Technologiecluster Zug, un sistema di approvvigionamento energetico sostenibile e innovativo, coerente con i principi di trasformazione dell’area. Oltre alla funzione produttiva, in futuro si prevede che verranno ospitate anche attività di ricerca e sviluppo, spazi commerciali, edilizia residenziale. L’obiettivo è quello di ottenere un approvvigionamento energetico neutrale in termini di emissioni di CO2 entro il 2050, utilizzando principalmente il potenziale presente sul sito, come ad esempio lo sfruttamento del calore di scarto dei processi produttivi, le acque sotterranee, le acque superficiali (lago) e l’energia solare. L’obiettivo è creare un Multi Energy Hub (MEH) in grado di fornire energia non solo al centro del quartiere di V-Zug, ma anche ai consumatori limitrofi. L’obiettivo è garantire uno scambio, un trasferimento e un immagazzinamento ottimali per tutte le forme di energia, in modo da «chiudere» i flussi energetici a livello locale e ridurre al minimo l’apporto di exergia (ovvero l'energia che un sistema termodinamico può erogare all'esterno) nel sistema complessivo. Un’altra componente fondamentale è la generazione e la distribuzione di elettricità sul sito, che mira al massimo autoconsumo combinando la produzione mediante fotovoltaico, l’accumulo di elettricità e la mobilità elettrica, e in futuro con il power-to-gas.
Il cuore del MEH è la centrale termica di ZugGate. Qui vengono gestiti le fonti e i pozzi termici (utilizzatori) e, se necessario, regolati su tre diversi livelli di temperatura per fornire agli edifici connessi calore e raffreddamento. In dettaglio sono disponibili due reti di teleriscaldamento, una a bassa temperatura (BT) a 45 °C e una a media temperatura (MT) a 70 °C. La rete di teleraffreddamento a 12 °C è disponibile per dissipare il calore residuo in eccesso o, in altre parole, per coprire le necessità di raffreddamento. L’energia utile corrispondente è fornita da tre pompe di calore. Nella fase finale, possono essere prodotti 5 MW di potenza di raffreddamento e 6 MW per il riscaldamento. Per motivi di ridondanza e sicurezza dell’approvvigionamento, il sistema mette a disposizione circa 2 MW aggiuntivi, mediante caldaie a gas. L’acqua di falda o l’acqua del lago possono essere utilizzate direttamente per coprire il fabbisogno di raffreddamento attraverso il geocooling, a condizione che la temperatura del fluido sia inferiore agli 11 °C.
Le fonti e i pozzi di calore del sistema sono l’elemento centrale. Grazie al proprio pozzo di acqua sotterranea profonda, il calore residuo può essere trasferito o immagazzinato stagionalmente e quindi reso disponibile in base alle necessità. Questa componente richiede una gestione attiva durante tutto l’arco dell’anno. Con l’aiuto del collegamento alla rete di Circulago, il riscaldamento e il raffreddamento possono essere coperti in qualsiasi momento dissipando il calore residuo in eccesso o utilizzandola come fonte per la pompa di calore. In questo modo è stato possibile rinunciare esplicitamente ai refrigeratori. L’integrazione nel sistema complessivo e la gestione di fonti di calore di scarto più grandi provenienti dall’industria o da nuove tecnologie, come l’idrogeno, viene effettuata sul lato sorgente/pozzo, tenendo conto del livello di temperatura, se questo calore di scarto non può essere utilizzato direttamente. La distinzione tra il calore di scarto di valore, cioè utilizzabile, e la pura dissipazione di calore (caso di raffreddamento) è fondamentale, soprattutto nel periodo di transizione tra periodi di riscaldamento e raffreddamento.
L’energia utile viene distribuita dalla centrale energetica attraverso tre reti locali. Il perimetro della zona centrale V-Zug è collegato con un sistema a sei tubi. Gli edifici adiacenti sono alimentati esclusivamente a media temperatura. Sul lato sorgente/pozzo, è previsto un ulteriore collegamento alla rete anergetica per distribuire il calore di scarto che non può essere utilizzato direttamente in modo più efficiente energeticamente e, ad esempio, permettere alle pompe di calore di operare con migliori rendimenti.
Oltre alla rete termica, la rete elettrica è il secondo elemento chiave del MEH. L’intero perimetro del nucleo è collegato in modo intelligente alla rete elettrica. L’elettricità è distribuita nel sito da una rete a media tensione (MT), verso diverse stazioni di trasformazione, che alimentano gli edifici in bassa tensione (BT). Gli impianti fotovoltaici decentralizzati, installati su tetti e facciate degli edifici, la mobilità elettrica e altri consumatori/fornitori (come i futuri sistemi a idrogeno) sono elementi fondamentali della rete elettrica e devono essere integrati in modo ottimale. L’intero perimetro del nucleo è ottimizzato in base alle possibilità di Raggruppamento ai fini del consumo proprio (RCP).
Fondamento essenziale per il dimensionamento e la definizione delle specifiche dell’intero MEH è l’insieme dei principi energetici che devono essere rispettati da tutte le parti coinvolte. Il principio di base è quello di chiudere il più possibile i cicli energetici a livello locale. Il calore di scarto deve essere prioritariamente utilizzato in modo decentrato o valorizzato localmente. Solo successivamente l’energia viene scambiata utilizzando la rete locale. Lo stoccaggio decentralizzato (attivazione di massa termica negli edifici, serbatoi ecc.) dovrebbe essere utilizzato e ottimizzato ove possibile. I profili di temperatura delle reti di distribuzione devono essere adeguati il più possibile alle necessità dei consumatori finali. Gli effetti in termini di riduzione delle emissioni di CO2 sono notevoli. In presenza di una domanda di calore in continuo aumento, le emissioni di CO2 diminuiscono drasticamente. Le emissioni di CO2 residue provengono dalle necessità di copertura dei picchi di richiesta termica.
La scommessa del MEH-TCZ è quella di garantire la modularità con un alto grado di flessibilità per la copertura delle differenti necessità energetiche, seguendo il percorso di trasformazione del quartiere nei prossimi 30 anni. Oltre alla fornitura e alla continua sostituzione degli edifici esistenti, è importante anche creare condizioni ottimali per l’adozione di nuove tecnologie. I progetti relativi alla centrale termica e alla rete di quartiere sono attualmente in fase di realizzazione. L’espansione a tappe deve essere continuamente valutata e il processo di trasformazione deve essere allineato all’orientamento strategico. La messa in funzione della centrale termica ZugGate è prevista per la fine del 2022, in modo che una parte del sito possa già essere alimentata in modo sostenibile per le necessità di riscaldamento e raffreddamento.
Traduzione AR
