Modulo 6 - Città dell`energia

Informazione per esperti del settore
Pianificazione energetica del territorio
Strumenti per un approvvigionamento energetico all’avanguardia
Modulo 1: Scopo e significato
Modulo 2: Procedimento
Modulo 3: Domanda energetica
Modulo 4: Potenziali energetici
Modulo 5: Produzione di calore
Modulo 6: Teleriscaldamento
Realizzazione e redditività
Modulo 7: Attuazione
Modulo 8: Verifica dei risultati
Modulo 6 in breve
La pianificazione energetica del territorio è
un’importante premessa per la realizzazione di
una rete di teleriscaldamento. Questo sistema
di distribuzione del calore è particolarmente
adatto per l’approvvigionamento di zone urbane
con energia termica ad alta e bassa temperatura
rispettivamente fredda.
Gestione economica
Per valutare la gestione economicamente sostenibile di una rete di teleriscaldamento è necessario
chiarire i seguenti aspetti: i costi risultanti per
l’energia prodotta, la densità di riferimento del
fabbisogno di calore, lo stato del parco edifici
esistente e i costi per la distribuzione dell’energia
nella zona di approvvigionamento. Fondamentale
è inoltre il coordinamento con l’eventuale gestore
della rete di approvvigionamento del gas esistente.
Contracting
La realizzazione di una rete di teleriscaldamento
può essere delegata a un Contractor. In questo
modo le attività di pianificazione, finanziamento,
costruzione, gestione e manutenzione possono
essere gestite da un partner esterno.
Ulteriori informazioni e link
]] Allegato per i moduli da 1 a 8
Necessità di una rete di teleriscaldamento
Una rete di teleriscaldamento permette
di organizzare l’approvvigionamento di
calore e freddo a livello sovraordinato.
La pianificazione delle reti deve tuttavia
avvenire in modo accorto, perché la realizzazione e la gestione sono caratterizzate
da elevati costi di investimento e tempi di
utilizzo e ammortamento a lungo termine.
Reti di teleriscaldamento / raffreddamento
vengono realizzate per i seguenti motivi:
]] Utilizzo di calore residuo disponibile sul
territorio locale, proveniente da IIR, industria, IDA e impianti a cogenerazione
]] Tecnologie per la produzione di energia
quali centrali termiche a cippato, geotermia e impianti a cogenerazione, considerevolmente redditizie.
Evoluzione del fabbisogno di calore
Il criterio più importante per una rete di
teleriscaldamento è il fabbisogno di calore
che caratterizza le zone interessate. Una
sufficiente densità di fabbisogno di calore
è la condizione per la realizzazione di un
sistema di approvvigionamento di questo
tipo. Favoriscono la realizzazione di una
rete di teleriscaldamento le seguenti
ulteriori premesse:
]] Grandi consumatori: Ospedali, case
anziani o lavanderie, che necessitano di
un elevato fabbisogno di calore sull’intero
arco dell’anno.
]] Zone insediative: Ideali sono in questo
caso zone caratterizzate da un’elevata
densità edilizia; nuove zone insediative
con una densità di fabbisogno di calore
minore possono sovente essere approvvigionate tramite reti di teleriscaldamento a
bassa temperatura, alimentate attraverso
pompe di calore decentralizzate negli
edifici.
]] Durata di esercizio: Nell’ambito della
valutazione dell’idoneità delle possibili
zone da allacciare devono essere considerati anche i potenziali di sviluppo futuro
del fabbisogno di calore e di risanamento
del parco edifici esistente. Una riduzione
del fabbisogno di calore potrebbe infatti
compromettere la redditività dell’approvvigionamento energetico.
]] Zone con industria, commerci e
servizi: L’allacciamento di zone industriali
a reti di teleriscaldamento risp. combinate
con raffreddamento deve essere valutata
dettagliatamente in ogni singolo caso.
Domanda di freddo
La domanda di freddo a scopo di climatizzazione per gli edifici del settore dei servizi e dei centri di calcolo aumenta costantemente. In una rete di teleriscaldamento
l’approvvigionamento di calore e freddo
può essere combinato in modo ideale:
]] In una rete di teleriscaldamento con
temperature di mandata elevate (ad es.
IIR), il freddo può essere prodotto in loco
grazie all’impiego di pompe di calore ad
assorbimento.
]] La produzione di freddo convenzionale
– con macchine del freddo alimentate da
elettricità – genera calore residuo che può
essere immesso in modo decentrale ed
utilizzato in una rete di teleriscaldamento.
]] Con una macchina del freddo centralizzata vengono prodotti contemporaneamente calore e freddo, che possono
essere messi a disposizione in una rete di
teleriscaldamento separata.
Coordinamento con l’approvvigionamento di gas
Il coordinamento tra approvvigionamento di gas e reti di
teleriscaldamento è una sfida considerevole per la pianificazione energetica del territorio. Se sul territorio non sono
presenti reti di approvvigionamento energetico, è possibile
definire il vettore energetico ideale per ciascuna zona. La
realizzazione di una rete di teleriscaldamento in aree già approvvigionate con il gas è invece più difficile e se il Comune
è proprietario della rete del gas, può addirittura portare a
conflitti di interesse. È necessario valutare se nella zona con
rete di teleriscaldamento sarà comunque offerto, a lungo
termine, anche il gas. Ridurre l’approvvigionamento di gas in
singoli settori territoriali è un processo a lungo termine che
deve essere pianificato in modo accurato e con sufficiente
anticipo, tenendo in considerazione la durata di utilizzo degli
impianti di riscaldamento. Particolare considerazione deve
inoltre essere data alla corretta informazione della popolazione, in modo da non creare un sentimento di insicurezza negli
abitanti delle altre zone ancora approvvigionate a gas. In
questo ambito è inoltre necessario limitare nuovi allacciamenti alla rete del gas.
Pianificazione energetica del territorio  Modulo 6: Teleriscaldamento
2
Redditività di una rete di
teleriscaldamento
Per valutare l’idoneità all’allacciamento
delle zone interessate, è necessario
prendere in considerazione la redditività
dell’infrastruttura. L’approvvigionamento
attraverso reti di teleriscaldamento è economicamente sostenibile quando i costi
per la produzione di calore e la spesa per
la sua distribuzione sommati insieme non
sono eccessivamente superiori rispetto a
quelli di un sistema di produzione di calore decentralizzato. La redditività dipende:
]] da costi di distribuzione del calore
]] da costi per l‘installazione
]] da densità edilizia
]] da potenza di allacciamento
Produzione e distribuzione
Di regola vale: minori sono i costi di produzione del calore, maggiore può essere
l’investimento per la distribuzione in rete.
Se il calore viene prodotto con pompe
di calore o centrali termiche a legna, i
costi di distribuzione dovrebbero avere
un importo fra 30 e 40 Fr./MWh. I costi di
distribuzione vengono influenzati in modo
decisivo dalla dissipazione termica per
metro di tracciato (Tabella 1).
]] Regola generale: la potenza di allacciamento per il teleriscaldamento (approvviDensità termica in nuove zone insediative
In aree di nuova costruzione realizzate secondo lo standard Minergie il
fabbisogno di energia è basso, aspetto che influenza le esigenze riferite
alla densità edilizia minima. In caso di bassa densità edilizia può essere
realizzata, in alternativa, una rete di teleriscaldamento per l’approvvigionamento di freddo. Un basso fabbisogno di calore può essere riscontrato anche in zone industriali e commerciali, quando il calore residuo generato viene utilizzato internamente. Quando vi è un fabbisogno combinato
di calore e freddo, le reti di teleriscaldamento per l’approvvigionamento
di freddo possono tuttavia costituire un’opzione molto interessante.
Calcolo della densità termica
I.s. x I.o. x G.a.
(I.s.: indice di sfruttamento,
I.o.: indice di occupazione,
G.a.: Grado di allacciamento)
gionamento di calore) di edifici esistenti
è maggiore a 1 kW per metro di tracciato
della rete; per edifici nuovi può essere
inferiore. Al momento della messa in
esercizio, il 75 % della vendita di calore
riferita all’estensione massima possibile
della rete è garantito.
Costi delle condotte
I costi per le condotte di una rete di teleriscaldamento hanno un importo fra 600
e 1500 Fr./m di tracciato. Di seguito sono
riportate alcune variabili da considerare
per la stima dei costi:
]] Livello della temperatura, fluido termovettore (vapore, acqua calda) e pressione
nelle condotte di distribuzione; tipologia di
condotta e diametro
]] Luogo di posa e copertura: La posa di
condotte attraverso prati e giardini è meno
costosa (600 Fr./m di tracciato) rispetto
a quella attraverso strade e marciapiedi
(da 900 a 1200 Fr./m di tracciato) oppure
acciottolato (più di 1500 Fr./m di tracciato)
]] Differenza di altitudine: Differenze di
altitudine di più di 30 m comportano una
pressione maggiore e più costi
]] Reti per l’approvvigionamento di freddo che non necessitano di isolamento
termico sono chiaramente meno costose
rispetto a reti per l’approvvigionamento di
calore
]] Fabbisogno di condotte per l’allacciamento: Da 200 a 300 m di tracciato di
rete circa per ettaro di zona insediativa
]] Densità del fabbisogno di calore: Le
zone idonee sono caratterizzate da un
fabbisogno di calore da 350 a 400 MWh/
ha (indici energetici in base alle classi di
età dell’edificio, v. Modulo 3 «Domanda
energetica», Figura 2)
Edifici esistenti
Nuovi edifici
Tabella 1: Idoneità di
zone abitative risp.
zone con più edifici
residenziali per la
realizzazione di reti
di teleriscaldamento.
(Ipotesi: potenza
allacciata da 0,8 a 1
kW/m di tracciato.
Costi di distribuzione
per nuovi edifici: 900
Fr./m di tracciato;
edifici esistenti: 1200
Fr./m di tracciato;
limite di sostenibilità
economica per i costi
di distribuzione pari a
40 Fr./MWh).
Indice di sfruttamento
Calore
Freddo
Calore
Freddo
Esempio:
teleriscaldamento teleriscaldamento teleriscaldamento teleriscaldamento Indice di occupazione = 1;
Grado di allacciamento =
75 %
< 0,4
poco idoneo
poco idoneo
poco idoneo
poco idoneo
< 0,5
da 0,4 a 0,6
limitat. idoneo
limitat. idoneo
poco idoneo
limitat. idoneo
da 0,55 a 0,80
da 0,6 a 0,75
idoneo
idoneo
limitat. idoneo
limitat. idoneo
da 0,80 a 1,04
> 0,75
idoneo
idoneo
idoneo
idoneo
Pianificazione energetica del territorio  Modulo 6: Teleriscaldamento
> 1,04
3
]] Ammortamento: per una rete di teleriscaldamento si considera un periodo di
ammortamento di circa 40 anni, per la
produzione di calore da 15 a20 anni
Figura 1: Redditività
delle reti di teleriscaldamento.
Indice di sfruttamento e grado di allacciamento
La Figura 1 mostra la redditività di una
rete di teleriscaldamento in riferimento
a zone caratterizzate da una differente
densità edilizia.
]] Frecce nere (grafico a destra e sinistra):
Partendo dai costi di distribuzione medi
che garantiscono una gestione economicamente sostenibile dell’infrastruttura,
è possibile definire la densità edilizia
minima dell’area da approvvigionare.
Considerando costi di distribuzione pari a
40 Fr./MWh e costi delle condotte pari a
1200 Fr./m di tracciato, risulta una potenza
di allacciamento specifica di 1,2 kW/m di
tracciato. Per edifici completamente risanati consegue un indice di sfruttamento
minimo corretto di circa 0,55. Con un grado di allacciamento del 70 % e un grado di
espansione della rete del 100 %, questo
valore corrisponde a una zona insediativa
con un indice di sfruttamento minimo di a
malapena 0,8.
]] Frecce grigie (grafico a destra e a sinistra): Partendo dall’indice di sfruttamento
è possibile definire i costi di distribuzione. Per edifici nuovi realizzati secondo
lo standard Minergie con un indice di
sfruttamento corretto pari a 1,1 – che per
un grado di allacciamento del 70 % e un
grado di espansione della rete del 100 %
corrisponde a un indice di sfruttamento di
circa 1,6 – risulta una potenza di allacciamento specifica pari a 0,8 kW/m di
tracciato. Per dei costi delle condotte pari
a 1200 Fr./m conseguono costi di distribuzione del calore pari a circa 60 Fr./MWh.
Glossario
Indice di sfruttamento: È il rapporto fra la superficie riscaldata degli
edifici e la superficie edificabile del fondo.
Superficie edificabile del fondo: Viene definita in modo differente a
dipendenza del Cantone.
Indice di occupazione: È il rapporto tra la superficie edificata e la
superficie edificabile del fondo.
Grado di allacciamento: È il rapporto fra gli utenti del calore allacciati e
il totale dei potenziali utenti del calore.
Tipologie di zone approvvigionabili con reti di teleriscaldamento
3,0
2,8
2,6
2,4
2,2
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5
Indice di sfruttamento minimo e corretto necessario
(Indice di sfruttamento x Indice di occupazione x Grado di allacciamento)
Nuovi edifici Minergie
Nuovi edifici MoPEC
Edifici completamente risanati
Edifici parzialmente risanati
Edifici non risanati
Potenza di allacciamento spec. in kW/m di tracciato
Potenza di allacciamento spec. in kW/m di tracciato
Zone differentemente edificate e redditività di una rete di teleriscaldamento
Potenza di allacciamento specifica per metro di tracciato
e costi di distribuzione
3,0
2,8
2,6
2,4
2,2
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Costi di distribuzione in Fr./MWh
600 Fr./m di tracciato
900 Fr./m di tracciato
1200 Fr./m di tracciato
1500 Fr./m di tracciato
Pianificazione energetica del territorio  Modulo 6: Teleriscaldamento
4
Realizzazione di una rete di
teleriscaldamento
Prima di realizzare la rete di teleriscaldamento, il Comune deve elaborare
una stima di massima concernente
la domanda e l’offerta di calore e la
fattibilità e redditività della rete per
l’approvvigionamento di calore.
Per poter valutare il sussistere di premesse favorevoli alla realizzazione di reti di
teleriscaldamento, è innanzitutto necessario chiarire aspetti quali la domanda e
l’offerta di calore e la fattibilità e redditività (v. pag da 2 a 4) della rete. Il secondo
passo per la realizzazione di una rete di
teleriscaldamento riguarda la creazione di
garanzie dal profilo della pianificazione e
in particolare nei seguenti modi:
]] Zone prioritarie per l’impiego di specifici vettori energetici
]] Vincoli inseriti nei piani delle zone
]] Obbligo di allacciamento
Opzioni per la realizzazione
Nell’ambito della realizzazione di una rete
di teleriscaldamento vi sono due possibili
opzioni:
]] Il Comune diventa proprietario e gestore dell’infrastruttura risp. vi partecipa in
modo determinante
]] La costruzione e gestione dell’infrastruttura sono delegate a un contractor
Collaborazione con il contractor
Se il Comune o l’istituzione pubblica non
desidera gestire personalmente la rete,
è possibile collaborare con un contractor
professionale. Un contracting energetico
di questo tipo implica la delega di progettazione, finanziamento, costruzione,
gestione e manutenzione dell’impianto
di approvvigionamento energetico a
un’azienda, il contractor appunto (Tabella
2). Quali contractor vengono spesso coinvolte le aziende regionali di approvvigionamento energetico.
Rete di teleriscaldamento di proprietà
comunale
Il procedimento consigliato nell’ambito della
realizzazione di una rete di teleriscaldamento
di proprietà del Comune risp. con un’importante partecipazione finanziaria di carattere
pubblico include i seguenti passi:
]] Progetto di massima con soluzioni tecniche, modelli tariffali, indicizzazione (ad es. in
riferimento al prezzo dell’olio da riscaldamento), calcoli inerenti la redditività
]] Assicurarsi i clienti chiave; valutare il vincolo di allacciamento
]] Progetto dettagliato e realizzazione
Differenti situazioni di partenza
Il margine di manovra del Comune è
differente a dipendenza della situazione di
partenza:
]] Il Comune stesso è utente del calore e
verifica se potrebbero essere coinvolti nel
progetto altri utenti. In base alle norme
sulle commesse pubbliche, il Comune
può mettere a concorso il progetto e
stipulare un contratto per l’approvvigionamento di calore con il contractor.
]] Il Comune è promotore di un progetto
di contracting energetico ma non utente
del calore. Può sostenere il progetto e
contribuire alla sua realizzazione. È possibile assegnare una concessione riferita a
un’area specifica.
Procedura di messa a concorso
Affinché il progetto presenti un rapporto
costi-benefici che sia il migliore possibile,
ne viene consigliata la messa a concorso anche nel caso in cui il Comune non
sia utente del calore. La selezione del
contractor può avvenire in considerazione
dei seguenti criteri: capacità economiche
e tecniche, prezzi e vantaggi qualitativi
(Tabella 2 sulla pagina successiva).
Pianificazione energetica del territorio  Modulo 6: Teleriscaldamento
5
Assegnazione di un progetto
di contracting energetico
Tabella 2: Procedimento per la realizzazione
di un progetto di
contracting.
Contracting: I singoli passi per la realizzazione
Variante 1: Comune come utente
del calore
1. Idea e studio preliminare
]] Fabbisogno effettivo per l’approv- ]] Idea di progetto dalla pianificazione energetica
del territorio
vigionamento di un edificio
]] Pianificazione energetica del
territorio
]] Legge sulle commesse pubbliche, direttive comunali
]] Reperire i dati fondamentali (fabbisogno e offer]] Studio preliminare svolto dal
ta di calore)
Comune
]] Reperire i dati fondamentali (fabbi- ]] Chiarire l’interesse dei principali attori coinvolti
in relazione alla domanda e all’offerta di calore
sogno di calore)
]] Verificare l’interesse di potenziali contractor
]] Chiarire l’interesse di altri clienti
chiave
]] Verificare l’interesse di potenziali
contractor
]] Consiglio: procedura a invito con circa tre offerenti
2. Basi giuridiche
3. Basi tecniche
4. Documentazione e procedura di
messa a concorso
5. Evento informativo
Variante 2: Comune come promotore ma non
come utente del calore
]] Le aziende che partecipano al concorso vengono invitate a un evento informativo. In
questo ambito viene data risposta alle eventuali domande, viene consegnata la documentazione relativa al concorso e vengono definiti i termini
]] Raccogliere le conferme di partecipazione alla procedura di concorso in modo da po6. Feedback
ter, in caso di necessità, ampliare la rosa dei potenziali contractor
7. Inoltro e valutazione delle proposte ]] Concorso basato sui costi: i criteri ]] Concorso di idee: viene data maggiore importanza a criteri di valutazione riferiti ad aspetti
di valutazione sono orientati sugli
di progetto
concezionali e qualitativi
aspetti economici
]] Contratto di acquisto del calore
]] Sostegno al contractor selezionato nell’ambito
8. Assegnazione
della realizzazione del progetto
]] Il Comune verifica l’assegnazione di una concessione per la gestione della rete di teleriscaldamento
]] Il Comune sviluppa ulteriormente il progetto in
]] Il contractor realizza la rete di
9. Realizzazione
teleriscaldamento in base ai risultati collaborazione con il contractor selezionato
]] Il contractor raccoglie le manifestazioni di intedel concorso
resse da parte di potenziali clienti
]] Il contractor realizza la rete di teleriscaldamento
e stipula contratti con i clienti
Colophon
Editore: SvizzeraEnergia per i Comuni, c/o Nova
Energie GmbH, 8356 Ettenhausen
Stampa: Febbraio 2011
Sostegno: Cantoni Argovia, Berna, Lucerna,
Sciaffusa, San Gallo, Turgovia e Zurigo, Ufficio
dello sviluppo territoriale ARE
Gruppo di accompagnamento: Kurt Egger
(SvizzeraEnergia per i Comuni), Ursula Eschenauer (Canton San Gallo), Sascha Gerster
(Canton Zurigo), Jules Gut (Canton Lucerna),
Robert Horbaty (SvizzeraEnergia per i Comuni),
Michel Müller (Canton Argovia), Alex Nietlisbach
(Canton Zurigo), Marcel Sturzenegger (Canton
San Gallo), Deborah Wettstein (Canton Berna)
Mandatario: Brandes Energie AG (Maren
Kornmann), econcept AG (Reto Dettli, Noemi
Rom), PLANAR AG für Raumentwicklung (Bruno
Hoesli, Michael Rothen, Fabia Moret).
Layout: Faktor Journalisten AG (Paul Knüsel,
Christine Sidler)
Pianificazione energetica del territorio  Modulo 6: Teleriscaldamento
6