Analisi e simulazione dinamica di uno scenario per l’efficientamento energetico della rete di distribuzione del calore di un grande aeroporto. = Analysis and dynamic simulation of an energy efficiency scenario for the district heating network in a big airport.

La tesi, svolta presso il CR ENEA di Saluggia, si pone come obiettivi la modellazione della rete di teleriscaldamento dell’aeroporto di Roma - Fiumicino e lo studio di uno scenario di efficientamento per valutare i risparmi energetici che ne conseguono. La rete di teleriscaldamento dell'aeroporto di Fiumicino, il più grande in Italia per numero di passeggeri, ha una lunghezza totale di circa 30 km ed è composta da due anelli di mandata e due di ritorno, aventi diametri diversi, e 14 camere di misurazione, da cui partono le diramazioni verso le sottostazioni di utenza dell’aeroporto. Il calore distribuito è utilizzato per fini di riscaldamento e di produzione di acqua calda sanitaria, ma anche per il raffrescamento degli ambienti grazie alla presenza di 3 macchine frigo ad assorbimento a doppio effetto (potenza frigo totale installata pari a 8 MW) localizzate presso due delle utenze. In centrale termica sono installate 3 unità di cogenerazione con motore a combustione interna, 4 serbatoi di accumulo da 250 m3 ciascuno e 5 caldaie di integrazione. Il combustibile utilizzato è il gas naturale. Ogni unità di cogenerazione possiede una potenza termica nominale di 8 MW e una potenza elettrica nominale di 8,5 MW; la potenza termica totale delle caldaie integrative è pari a 29 MW. Durante l'attività sono stati in primo luogo analizzati i dati di monitoraggio delle grandezze energetiche forniti dal gestore dell'impianto (Aeroporti di Roma SpA), utilizzando i software Matlab e Excel. Dopodiché è stato possibile implementare un codice di calcolo della rete mediante TRNSYS, un software di simulazione dinamica che consente di riprodurre il funzionamento di sistemi energetici dal punto di vista termico. Una volta validato il modello, tramite il confronto dei risultati ottenuti dalla simulazione con i dati di monitoraggio, è stato possibile utilizzarlo per studiare lo scenario di efficientamento. Nello scenario di efficientamento i due anelli della rete, attualmente gestiti come un unico anello e con temperatura di mandata pari a 120-130°C, sono separati idraulicamente in modo da ottenere due diversi livelli di temperatura. L’anello dove circola la portata di acqua con temperatura di mandata più bassa, pari a circa 85°C, è collegato alla produzione di acqua calda sanitaria e a due nuove macchine frigorifere ad assorbimento a singolo effetto, in sostituzione di due chiller. L’altro anello, con temperatura di mandata pari a circa 120°C, è collegato a tutte le altre utenze (macchine frigo ad assorbimento a doppio effetto e scambiatori per il riscaldamento) presenti nella situazione attuale. La gestione dei cogeneratori è mantenuta invariata rispetto alla situazione attuale, utilizzando gli stessi valori di carico elettrico. A conclusione del lavoro, si ottiene, nello scenario efficientato, un risparmio energetico dovuto all’abbassamento di temperatura di mandata di una parte della rete. Infatti, una minore temperatura del fluido termovettore circolante determina perdite di energia termica per dispersione in rete più basse. Inoltre, l’abbassamento di temperatura permette il recupero di una parte aggiuntiva del calore disponibile dalle unità di cogenerazione, che è attualmente dissipata in aria perché il suo livello termico è incompatibile con l’attuale gestione della rete con temperatura di mandata pari a 120-130°C. Questo calore aggiuntivo, disponibile a bassa temperatura, è impiegato per far funzionare le due nuove macchine frigo a singolo effetto.