Analisi e valutazione dell'integrazione di prosumer termici in una rete di teleriscaldamento = Analysis and evaluation of thermal prosumer integration in a district heating network

L’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile individua tra gli obiettivi l’energia pulita ed accessibile (SDG7) e l’azione per il clima (SDG 13), riconoscendoli come elementi chiave per la transizione energetica. Nel settore del riscaldamento, le reti di teleriscaldamento rappresentano oggi l’infrastruttura più efficace per decarbonizzare i centri urbani: il 72% delle reti in Italia risulta “efficiente”, ossia caratterizzato da una quota di produzione termica proveniente per almeno il 50% da fonti rinnovabili, calore di scarto o cogenerazione. Nonostante ciò, le fonti fossili alimentano ancora l’82% della potenza. Si prevede perciò una maggiore attenzione allo sviluppo di reti di teleriscaldamento più sostenibili, che integrino fonti rinnovabili e calore di scarto per ridurre le emissioni. Il prosumer termico è un elemento chiave per questa transizione, in quanto permette di decentralizzare la produzione di calore e ridurre la dipendenza da grandi centrali in contesti urbani a grande densità abitativa. L'elaborato si inserisce in uno studio dedicato all'analisi di soluzioni innovative volte a favorire la transizione energetica della rete di teleriscaldamento della città di Torino. In questo lavoro di tesi è stato effettuato uno studio su una rete di distribuzione, con un focus sul periodo estivo, fase in cui le portate risultano ridotte (vi è solo consumo di acqua calda sanitaria) e le perdite termiche proporzionalmente più elevate. Tale analisi consente di valutare l’integrazione di fonti rinnovabili per alimentare parti di rete che possono essere svantaggiate dal punto di vista della posizione. Dopo una preliminare classificazione delle utenze con richiesta di acqua calda sanitaria, è stato analizzato il funzionamento della rete mediante un modello termofluidodinamico. Dapprima ne è stato studiato il comportamento attuale: sono state valutate le perdite termiche, che si attestano in media intorno al 25% dell’energia totale erogata. È stato ipotizzato l'inserimento di un prosumer caratterizzato da pompa di calore e sono stati analizzati diversi scenari, con taglie crescenti per la pompa di calore, diverse strategie di funzionamento e l’integrazione di un sistema di accumulo per valutarne l’impatto sulle prestazioni stagionali del sistema. Per ogni scenario sono stati identificati degli indicatori di efficienza stagionali utili al fine di valutare parametri quali immissione e autosufficienza della rete. Infine è stata eseguita una simulazione della rete nella nuova configurazione: la generazione distribuita di calore permette di ridurre la portata circolante nella rete e favorisce un abbassamento della temperatura di mandata, con una riduzione delle perdite termiche, migliorando l'efficienza complessiva del sistema. I risultati ottenuti evidenziano come l'inserimento di un prosumer termico all'interno di una rete di distribuzione rappresenti una strategia efficace per migliorare le prestazioni del sistema. Con una pompa di calore da 200 kW, la rete di distribuzione raggiunge un livello di autosufficienza del 64%: oltre la metà della domanda viene coperta localmente dal prosumer. Si verifica inoltre una significativa riduzione della portata richiesta dalla rete di trasporto; per una tipica giornata di luglio, si osserva una riduzione media dell’86% rispetto al caso di riferimento. Questo lavoro dimostra la fattibilità dell’integrazione di prosumer basati su pompa di calore nella rete analizzata e fornisce spunti utili per la futura pianificazione di reti più sostenibili ed efficienti.