Applicazioni del secondo principio della termodinamica

 

Prima di passare all’analisi delle effettive conseguenze pratiche del secondo principio, mi sembra giusto riportarne brevemente gli enunciati e le rispettive implicazioni:

 

v Kelvin (1824-1907):

è impossibile una trasformazione il cui unico risultato sia la sottrazione di calore da una sorgente e la sua conversione completa in lavoro

Ä nega la possibilità di realizzare macchine che, alimentate a calore, siano capaci di convertire questo completamente in lavoro; chi va contro questo enunciato nega che il calore sia una forma di energia “di serie B”.

 

v Clausius (1822-1888):

è impossibile una trasformazione il cui unico risultato sia la trasmissione  di una certa quantità di energia termica da un corpo a bassa temperatura ad un corpo a temperatura superiore

Ä nega la possibilità di realizzare una macchina frigorifera che funzioni senza che gli sia fornita energia dall’esterno: un frigorifero che fa freddo senza usare energia elettrica.

 

Queste sono semplicemente due forme per esprimere lo stesso principio:

w      nella sua prima forma (Kelvin), il 2° principio sancisce il limite di conversione di un’energia in un’altra forma rispetto alla temperatura

w      nella seconda (Clausius), si pone l’accento sul caso più specifico delle macchine frigorifere (che altro non sono che macchine termiche invertite: invece di sfruttare l’energia termica che fluisce spontaneamente da un ambiente caldo ad uno più freddo per produrre lavoro, la macchina frigorifera usa del lavoro per prelevare calore dall’ambiente freddo e portarlo in quello caldo)

 

APPUNTI della LEZIONE

 

Il CUC :

è un parametro, un numero che indica il

 

Coefficiente di Utilizzazione di Combustibile

cioè

 

                   (1)

 

Il CUC è un indicatore numerico universale che valuta in maniera uniforme

w      illuminazione

w      produzione industriale

w      trazione veicolare

w      riscaldamento di edifici

Grazie dunque alla sua versatilità, risulta essere spesso l’unico parametro che viene preso in considerazione da un calcolatore poco attento: infatti, ad esempio, per un amministratore condominiale che deve calcolare come gli sia più conveniente produrre l’energia che serve al suo palazzo, un Joule è sempre un Joule, indipendentemente dalla forma e dal tipo di energia da cui scaturisce. Questa considerazione non tiene però conto del fatto che, sia pur uguali da un punto di vista quantitativo, i vari tipi di energia non lo sono da quello qualitativo. Possiamo infatti classificare l’energia come di 1ª qualità e di 2ª qualità. Per operare questa distinzione bisogna però introdurre il concetto di rendimento di conversione “η”.

 

              (2)

 

Quindi, quello che rende un’energia “pregiata” o meno, è la capacità della stessa di trasformarsi in un’altra forma di energia con il più alto rendimento di conversione (che al massimo sarà unitario: η→1). Questa capacità è elevatissima per l’Energia Elettrica, o per quella Meccanica per le quali η→1 (energie di 1ª qualità; mentre risulta molto più bassa per l’Energia Termica il cui η<<1 (η è molto minore di 1) (energia di 2ª qualità).

Ultimo passaggio, per poi ricollegarci al discorso iniziale, è chiarire il senso delle parole ANERGIA ed EXERGIA:

 

v ANERGIA: quantità di energia dissipata durante il processo di trasformazione

v EXERGIA: quantità di energia convertita durante il processo di trasformazione

 

Ritornando quindi alla diversità qualitativa tra diversi tipi di energie, riprendiamo quelle precedentemente citate, stavolta leggendole in base alle ultime due definizioni, nella figura 1:

 

 

(fig. 1)

Purtroppo il CUC non prende in considerazione la qualità di energia, ma solo la quantità, ignorandone quindi il valore exergetico, con conseguenze “nefaste” per la scelta dei metodi di produzione e distribuzione della stessa.

Ma la “colpa” non è del CUC, bensì di quei personaggi che usano il CUC in modo limitato e miope, come in Italia hanno fatto amministratori pubblici e politici in genere. Infatti la politica energetica italiana ha deciso di utilizzare, come fonte primaria per la produzione di energia elettrica, il combustibile fossile (petrolio (e suoi derivati), carbone e gas naturale (il cui principale composto è il metano)); ma, come vedremo nei primi esempi riportati di seguito, le scelte criticabili non riguardano tanto la produzione, quanto l’organizzazione della rete di distribuzione dell’energia (confronta CUC1 e CUC2).

Il CUC, quindi, è un fattore standard concordemente stabilito per semplificare le operazioni di calcolo della produzione e del consumo energetici, utili ad esempio per il dimensionamento di impianti o la stima dei rapporti tra consumi e rendimenti effettivi.

Per quanto riguarda il nostro dovere di futuri buoni progettisti, la cosa che più da vicino riguarderà il nostro progettare l’edificio, dal punto di vista termodinamico, sarà la necessità di mantenerlo fresco o caldo a seconda delle necessità dell’utente. A questo riguardo andiamo ora a confrontare una serie di METODI di produzione e distribuzione dell’energia tra i più diffusi, utilizzando il CUC come coefficiente primario.

 

CUC1

 

v        RISCALDAMENTO LOCALIZZATO            v

Ogni edificio produce l’energia che gli serve

 

Prendiamo in considerazione una casa, essendo il tipo edilizio più diffuso, o quantomeno quello con cui abbiamo più famigliarità. Consideriamola come un semplice involucro da riscaldare, senza esaminare possibili dispersioni, perdite dell’impianto o cose simili, che seppur realmente verificabili complicherebbero il calcolo a dismisura.

w      Per scaldare la mia casa ho bisogno di 1000W.

w      Questa casa ha una propria caldaia a metano, quindi si può ritenere energeticamente autonoma (riscaldamento localizzato).

w      Dato che per legge non si possono scaricare nell’aria fumi di scarico a bassa temperatura, la caldaia dovrà produrre un po’ di più dei 1000W necessari a scaldare la casa, per scaldare anche i suddetti fumi, mettiamo 1100W, (sarebbe ancora poco: se così fosse, la caldaia sarebbe sempre al massimo delle sue potenzialità e avrebbe vita breve; ci vorrebbe quindi una caldaia più potente ad esempio 1300-1400Watt, per tenermi un discreto margine di potenza e non stressare la macchina; ma come abbiamo detto sopra consideriamo il problema  nel suo complesso trascurando “particolari” superflui ai fini della comprensione e del confronto tra i vari CUC).

 

 

(fig. 2)

 

In figura 3, ho quindi una caldaia alimentata a gas metano tramite

w      serbatoio autonomo ovvero il peggio del peggio: pericolosissimo, da revisionare e controllare con attenzione e da rifornire periodicamente;

w      rete di distribuzione da deposito centralizzato alle singole abitazioni: tra le due la “migliore” poiché elimina buona parte dei rischi e scomodità della prima ma ne mantiene le stesse incompatibilità ambientali: ogni abitazione emette un certo quantitativo di gas di scarico non facilmente controllabile;

questa caldaia produce 1000 + 100Watt (Energia disponibile) e la casa ne sfrutta effettivamente solo 1000 (Energia utilizzata).

Andiamo dunque a calcolare il CUC1

 

             (3)

 

PREGI

w      Raggio di sevizio molto ampio (illimitato con serbatoi singoli per abitazione)

w      Dispersione di energia limitata

 

DIFETTI

w      Difficoltà di monitoraggio delle emissioni nocive delle singole abitazioni

w      Rendimento discreto

w      Rischio relativo dato dalla possibilità di perdite o daneggiamenti dell’impianto nelle singole abitazioni Þ controlli di manutenzione (consigliati); (pericolo più tangibile nel caso di serbatoi autonomi)

 

CUC2

 

v        TELERISCALDAMENTO (1° TIPO)        v

Caldaia centralizzata che distribuisce l’acqua già riscaldata alle singole abitazioni

 

Questo primo tipo di riscaldamento centralizzato ci serve per fare alcune considerazioni semplici ma fondamentali, nonché per un primo confronto con il pessimo riscaldamento localizzato precedentemente descritto:

w      ho una grande caldaia centralizzata , cioè una unica grande centrale termica che serve molti edifici singoli di tutta l’acqua calda loro necessaria Þ unico grande scarico, sicuramente più controllato perché gestito da personale specializzato

w      Tramite lunghi tubi, che si dipartono dalla caldaia centrale, l’acqua viene portata alle singole abitazioni, rimanendo comunque all’interno di un certo raggio, fuori del quale l’acqua arriverebbe non più calda

w      Considerando come prima la casetta che necessita di 1000W per riscaldarsi posta ad una distanza d, con (d < r), abbiamo la situazione in figura 4; (le casette sono chiaramente più di una, ma si considererà il CUC cadauna).

 

 

(fig. 3)

 

Abbiamo quindi

w      100W che se ne vanno per il comignolo della caldaia unica

w      200W che si disperdono nel viaggio verso le singole abitazioni: l’acqua parte a 90° C e arriverà, supponiamo a 65-70° C: quantifichiamo questa perdita di calore in 200W

w      infine i 1000W di cui avevamo bisogno

Quindi produciamo 1300Watt (En. disp.) per sfruttarne 1000 (En. utilizz.).

Il CUC2 sarà quindi

 

            (4)

 

PREGI

w      Emissioni quantitativamente uguali a quelle del riscaldamento localizzato, ma più controllate Þ più pulite

w      Economia di gestione (manutenzione degli impianti e alimentazione)

w      Rischi nulli (porto in casa acqua calda e non gas)

 

DIFETTI

w      Raggio di servizio limitato

w      Maggiori dispersioni: riscaldamento maggiore dell’ambiente

w      Costo di iniziale elevato

 

 

¨     CONFRONTO CUC1 – CUC2     ¨

 

Il CUC1, ovvero il CUC corrispondente al riscaldamento localizzato, pari a 0,909, è indubbiamente più elevato del secondo CUC, quello del teleriscaldamento: CUC2=0,769. E questa è stata infatti la causa principale della diffusione del primo sistema rispetto al secondo, esclusivamente quindi, in linea di primo principio:

si è pensato:

0,909 è maggiore di 0,769 e cioè: il riscaldamento localizzato rende di più del riscaldamento centralizzato, quindi il 1° è migliore del 2°; ma questo NON E’ VERO!!!

Questa considerazione è superficiale, non basta. Un maggior rendimento non sempre significa che un metodo sia migliore di un altro! E in questo caso è proprio il contrario: E’ MIGLIORE il CUC2 DEL CUC1.

Infatti, anche se il suo CUC è inferiore, e comunque, relativamente di poco, è migliore il riscaldamento centralizzato: confrontando pregi e difetti emerge chiaramente l’insostenibilità ecologica del 1° metodo rispetto al 2°: tanti scarichi incontrollati hanno un impatto ambientale disastroso rispetto ad un unico grande scarico controllato e mantenuto sempre efficiente da manodopera specializzata e professionale.

Tuttavia, come si vedrà subito dopo, i politici, tratti in inganno dalla superficiale formula “0,909 > 0,769”, hanno scelto e incentivato la diffusione della tipologia di produzione dell’energia localizzata, a serbatoi isolati, o comunque tramite rete di distribuzione del combustibile. Sicuramente sulla scelta avrà influito molto anche il raggio d’azione quasi illimitato di questo metodo rispetto a quello molto più ristretto del teleriscaldamento; ma quello che abbiamo illustrato con il CUC2 è solo il sistema di teleriscaldamento puro e semplice (di 1° tipo appunto), che, proprio per il suo scarso raggio di copertura, difficilmente potrebbe servire, da solo, ampie zone abitate. Questo “1° tipo” potrebbe bastare solo per piccole comunità, ma ci serviva per introdurre il confronto. Il problema della copertura di ampie zone verrà risolto con l’introduzione del processo di cogenerazione, evoluzione del riscaldamento centralizzato (vedi CUC3).

 

CUC3

 

v        COGENERAZIONE (TELERISCALDAMENTO 2° TIPO)        v

Centrale per produzione di energia elettrica accoppiata al teleriscaldamento

 

Processo di cogenerazione: è costituito dall’insieme delle operazioni volte alla produzione combinata di energia meccanica (elettrica) e di calore, entrambi considerati effetti utili, partendo da una qualsiasi sorgente energetica. Tale processo tende a realizzare un più razionale uso dell’energia rispetto ai processi separati di produzione delle due forme energetiche.

Questo tipo di gestione dell’energia è molto interessante e, se impiegato con i giusti metodi e potenziamenti, può diventare assolutamente proficuo.

Da segnalare l’impianto di Brescia come unico esempio funzionante a pieno regime da circa venti anni, e con rendimenti veramente significativi (vedi CUC4).

L’impianto di cogenerazione è più complesso di un normale impianto di teleriscaldamento e può essere di molti tipi.

Invece di una grande caldaia, abbiamo delle macchine termiche a combustione di solidi o fluidi per la produzione di energia elettrica, come in una normale centrale termoelettrica, ma a questa va aggiunto un vero e proprio impianto di teleriscaldamento completo. Quest’ultimo si “innesta” nell’impianto alla fine del processo di produzione dell’energia elettrica riutilizzando, a seconda dei casi, (ci sono appunto vari tipi di impianti), l’acqua di raffreddamento delle stesse macchine, oppure la stessa acqua di processo, che sono, messe in circolo dopo adeguata depurazione; in altri casi l’acqua calda può provenire da sorgenti termali naturali (vedi ØØØ in ultima pagina), o ancora può essere scaldata da gas naturale.

Nel caso della provenienza da impianto di raffreddamento, ad esempio, questo non consisterà più come di solito in un circuito chiuso di ricircolo del liquido refrigerante, (acqua o liquidi specifici), ma sarà un circuito aperto che, più precisamente, consiste in un impianto di teleriscaldamento integrato alla centrale termoelettrica. L’acqua cioè, passa sì a raffreddare le macchine scaldandosi ma, invece di ritornare a raffreddarsi e ricircolare sulle macchine, viene mandata fuori in un’apposita rete di distribuzione formata dai lunghi tubi già visti nel teleriscaldamento “base”.

Una giusta politica energetica farà sì che, sia l’utente servito dall’acqua preriscaldata, sia l’utente lontano a cui l’energia necessaria a scaldare la casa viene portata via cavo, paghino la stessa tariffa. Spesso accade però che il fornitore di elettricità, acqua e metano sia un’unica ditta, e che quindi venda l’acqua teleriscaldata allo stesso prezzo del metano portato agli utenti lontani, e l’energia elettrica a tutti gli utenti al prezzo di mercato della stessa (~3x il prezzo del metano).

 

Abbiamo quindi

w      le risorse energetiche prime (da bruciare)

w      generatori termici di energia ad alta temperatura, (le macchine termiche per la produzione di energia elettrica)

w      un impianto di raffreddamento (aperto verso l’esterno)

w      terminali di uscita (elettrici o meccanici) per il trasporto dell’energia prodotta (es. tralicci Alta Tensione)

w      utilizzatori di energia meccanica o elettrica (es. elettrodomestici)

w      rete di trasmissione del calore (proveniente dal circuito di raffreddamento aperto: l’acqua, riscaldata dalle macchine (~90°C) esce lungo i tubi di distribuzione ai vari edifici

w      utilizzatori a bassa temperatura (diffusori, radiatori)

 

 

(fig. 4)

 

Nella figura 4 possiamo vedere come, con un unico sistema centralizzato combinato, si riescano a superare i limiti del teleriscaldamento usato come unico impianto.

Abbiamo infatti entrambi i tipi di fornitura:

w      una a corto raggio (distanza < r) realizzata, per quanto riguarda l’acqua calda, dall’acqua “di reimpiego” portata dalla rete di tubazioni, sul modello del teleriscaldamento

w      l’altra, più comune, a lungo raggio, porta, tramite appositi collegamenti (rete di tralicci con cavi), l’energia elettrica per produrre il calore necessario a scaldare le case al di fuori del raggio d’azione del teleriscaldamento

Quest’ultimo punto potrebbe far dubitare della bontà di questo sistema, poiché utilizza un’energia pregiata come quella elettrica per produrre calore, molto meno prezioso, senza tenere conto cioè, dei diversi valori exergetici dei due tipi di energie, il che sarebbe un errore piuttosto grossolano; ma non è così, come vedremo con il CUC4.

Ma prima terminiamo con il CUC3: avremo

w      2500W prodotti dalla centrale elettrica, per combustione

w      di questi 2500W, 100W se ne vanno per riscaldare gli scarichi, 1200W si disperdono in calore ma vengono recuperati riscaldando l’acqua e, come succedeva con il teleriscaldamento, perdono 200W in dispersione lungo i tubi e diventano i 1000W che bastano a scaldare la casa

w      gli altri 1200W costituiscono il lavoro prodotto dalle macchine della centrale, quindi energia elettrica, utilizzabile come meglio si desidera (la resa di conversione di una macchina termica non va oltre il 40-50%; anche il motore a scoppio di un’auto rende circa il 35% dell’energia fornitagli)

 

                (5)

 

PREGI

w      E’ indiscutibilmente il metodo migliore visto fin ora, ottimo esempio di recupero di energia termica altrimenti dissipata inutilmente

w      Supera i limiti del teleriscaldamento

w      Rendimento discreto

 

DIFETTI

w      Investimento iniziale più oneroso

w      Migliorabile (vedi CUC4)

 

ØØØ

Approfondimento

 

I VANTAGGI DEL TELERISCALDAMENTO VALUTATI IN UNO STUDIO DEGLI AMICI DELLA TERRA

Sostituendo gli attuali impianti di riscaldamento condominiali con una rete di teleriscaldamento alimentata da un impianto di cogenerazione, nella sola Lombardia, è possibile evitare 500 miliardi di costi esterni, ovvero costi d’acquisto di energia dall’estero, in un anno.

In uno studio, realizzato dagli Amici della Terra, per conto della Regione Lombardia e con il supporto della DG XI della Commissione Europea, è stata verificata la validità ambientale ed economica dell'installazione di impianti di teleriscaldamento da cogenerazione, attraverso il confronto tra i costi esterni degli attuali sistemi di riscaldamento e quelli che si avrebbero con l'installazione di impianti di cogenerazione ad alta efficienza. Gli impianti di cogenerazione permettono la produzione contemporanea di calore, utilizzato per il riscaldamento domestico, attraverso il teleriscaldamento, e di elettricità, che viene immessa in rete. Si tratta quindi di una tecnologia che permette di sfruttare in maniera più efficiente l'energia dei combustibili fossili o, come nel caso del Comune di Pero, di quella prodotta da rifiuti. Lo studio ha considerato diversi scenari, ma sicuramente l’esempio più interessante riguarda la realizzazione di questi impianti in 44 comuni lombardi con più di 25.000 abitanti. Dalla conoscenza delle quantità e delle tipologie di combustibili utilizzati nel caso considerato, sono state quantificate le emissioni in atmosfera sia di gas ad effetto serra (CO2, CH4, N2O) sia di inquinanti (SO2, NOX, PM, CO, NMVOC). Sulla base di queste quantificazioni, seguendo i criteri e la metodologia messa a punto nel Progetto ExternE dell'Unione Europea, sono stati calcolati e messi a confronto i relativi costi esterni. Per i 44 Comuni lombardi, lo studio dimostra come la sostituzione dei sistemi di riscaldamento domestico tradizionale con gli impianti di cogenerazione e teleriscaldamento consentirebbe di ridurre i costi esterni annui di oltre il 60%, passando da 728 a 246 miliardi di lire.

×××

 

A conferma quindi della migliore qualità del sistema centralizzato, andiamo ora ad illustrare una brillante realtà: l’impianto di cogenerazione a Brescia.

 

CUC4

 

v        OTTIMIZZAZIONE DEL CUC3        v

Centrale per produzione di energia elettrica accoppiata al teleriscaldamento e utilizzo

pompa di calore

 

Per capire il significato di questo passaggio dobbiamo prima definire l’oggetto “pompa di calore”.

 

Pompa di calore: è un dispositivo utile sia per il riscaldamento che per il condizionamento di edifici pubblici e privati. I nomi commerciali sono rispettivamente pompa di calore e macchina frigorifera. Ma non c’è assolutamente bisogno di comprare due macchine distinte, sono esattamente la stessa cosa, cambia solo il verso di funzionamento.

L’apparecchio è formato da due corpi distinti ma tecnicamente molto simili, dato che ognuno dei due può scaldare o refrigerare a seconda che del verso di funzionamento che si sceglie; abbiamo quindi un corpo all’esterno dell’edificio (evaporatore o batteria esterna), e uno all’interno (condensatore o diffusore). Quando si utilizza per riscaldare, il fluido circolante dentro la macchina assorbe calore dall’esterno e lo cede all’interno della struttura. Di solito il fluido consiste in un vapore a bassa pressione che, contenuto in una serpentina nella batteria al di fuori della struttura, assorbe calore dall’aria, dall’acqua o dal terreno. Il gas viene quindi compresso ed entra nell’edificio come vapore caldo ad alta pressione. All’interno il gas condensa diventando liquido e cede l’energia interna accumulata. Quando si utilizza come condizionatore il ciclo è semplicemente invertito.

 

 

(fig. 6)

In figura 6 sono rappresentati, molto schematicamente, i versi di funzionamento delle macchine termica (macchina in grado di produrre lavoro dalla trasformazione dell’energia termica), frigorifera e pompa di calore.

 

ØØØ

La fisica della pompa di calore

 

(Tratto e rielaborato da Dr. Bruno Piccato, “Strategie dell'energia”)

 

I gravi problemi energetici dell'ultimo ventennio indotti dall'instabilità politica di molti paesi produttori, dalle fluttuazioni della moneta di riferimento: il dollaro, dai pressanti problemi di inquinamento ambientale di ogni città anche di media dimensione in ogni parte del mondo, hanno o meglio, avrebbero dovuto rivoluzionare il nostro modo di pensare e di agire.

In soccorso al nostro sciocco modo di usare l'energia disponibile, arriva una tecnologia basata su di un principio noto ai fisici da oltre un secolo: si tratta della POMPA DI CALORE e del principio di Carnot enunciato da Lord Kelvin in una sua relazione alla Philosofical Society di Glasgow nel 1852, nella quale si prevedeva di utilizzare una macchina per raffreddare e riscaldare un ambiente.

Il principio fu "riesumato" nel dopoguerra dalla nascente industria frigorifera.

Oggi il 95% delle famiglie italiane possiede un esempio pratico del ciclo di Carnot (frigorifero, condizionatore o congelatore) e nessuno mai si è sognato di discuterne l'affidabilità o la validità; mentre diverso atteggiamento si ha nei confronti della pompa di calore (null'altro che un frigorifero reverso) verso la quale esiste ancora poca dimestichezza e non solo da parte del "privato", ma anche da parte di molti progettisti termotecnici, installatore e addetti ai lavori in genere.

La pompa di calore potrebbe essere applicata su vastissima scala sia per la produzione di acqua calda che per la climatizzazione degli ambienti, come del resto accade diffusamente in Giappone, negli Stati Uniti e nei Paesi del Nord Europa, utilizzando fonti di energia largamente disponibili in natura quali aria esterna, acqua di falde, fiumi, calore diffuso nel terreno, ovvero energia solare oppure sfridi di calore da processi produttivi industriali.

Un processo di recupero energetico di tal genere è altamente remunerativo poiché la quantità di energia che si riesce a recuperare dai fluidi gratuiti (aria, acqua, terra...) è assai superiore (circa 3 - 3,5 volte) al lavoro meccanico svolto dal compressore, ovvero all'energia elettrica spesa per farlo funzionare.

Tale principio, già razionale sotto l'aspetto fisico, diventa anche attuale sul piano industriale ed economico, considerando l'andamento delle quotazioni dei prodotti petroliferi sul mercato internazionale.

Tutto ciò è ancor più grave analizzando la situazione italiana ove la quotazione del petrolio risente da un lato, di continue fluttuazioni del dollaro e dall'altro, dell'atteggiamento fiscale giuridicamente punitivo nei confronti dei combustibili fossili.

Analizziamo ora nel dettaglio il funzionamento della pompa di calore. Essa si compone essenzialmente di un circuito sigillato all'interno, nel quale un gas, normalmente Freon R22, compie un intero ciclo termodinamico, detto di Carnot, che consiste in pratica in

w      fase di evaporazione: il freon si troverà a temperature molto basse, tali da permettergli di assorbire calore dal fluido vettore (che porta) esterno apportatore di energia (aria, acqua oppure dal terreno); nel caso questo sia aria, essa viene aspirata a temperatura ambiente e convogliata sull'evaporatore mediante un ventilatore; L'aria viene così raffreddata di 4-6°C ed espulsa, dopo che il freon ne ha assorbito il calore evaporando

w      fase di compressione: il freon (stato gassoso) viene aumentato di pressione mediante un compressore (compressione quasi adiabatica (a volume praticamente costante) avvenendo in un compressore volumetrico di tipo ermetico), e assorbe ulteriore calore per conversione di lavoro meccanico-termico (è la fase nella quale si fornisce energia alla macchina)

w      fase di condensazione: il freon cede il calore assorbito nelle due fasi precedenti, all'acqua o all'aria vettori

w      fase di espansione: il freon attraversa una valvola di espansione e riduce la propria pressione e di conseguenza la temperatura (cambio di stato: da gassoso a liquido)

 

 

(fig. 7)

 

Come possiamo vedere in figura 7, un impianto frigorifero, (e quindi anche la pompa di calore), funziona in base a due semplici principi fisici:

w      quando una sostanza passa dallo stato liquido a quello gassoso assorbe calore, e cioè "produce freddo"

w      quando una sostanza allo stato gassoso viene compressa e sufficientemente raffreddata, torna allo stato liquido cedendo calore

 

Riassumendo

w      fluido evaporato = sottrazione calore

w      fluido condensato = cessione calore

 

Ora esaminiamo il rapporto tra la quantità di calore ceduto nel condensatore e la quantità di calore spesa in lavoro meccanico, ovvero quantità di energia elettrica consumata per il funzionamento del compressore. Tale rapporto viene chiamato COP (Coefficient Of Performance) e dipende dalle temperature di evaporazione e di condensazione e dalla qualità intrinseca della macchina. Valori normali sono compresi fra 2,5 - 3,5.

Tale parametro permette di ottenere un costo specifico medio per unità di calore prodotto che è metà di quello di un impianto tradizionale con caldaia funzionante a gasolio e del 30% in meno con caldaia a gas metano.

In altri termini, se in una unità immobiliare monofamiliare il costo di riscaldamento con gasolio fosse di 5 milioni per stagione, con gas metano sarebbe di 3,5 - 4 milioni, mentre con una pompa di calore potrebbe ridursi a 2,5 - 3 milioni. Inoltre, utilizzando una pompa di calore per il riscaldamento degli ambienti si può contestualmente avere il condizionamento e la deumidificazione, sempre con la stessa macchina e con un trascurabile aumento di prezzo dovendo equipaggiare la medesima solamente con una valvola di inversione del ciclo di Carnot.

×××

 

Per esaminare meglio il rendimento della macchina frigorifera e pompa di calore dobbiamo fare un piccolo passo indietro per definire il coefficiente economico ℇ, cioè il rapporto fra il lavoro ottenuto e l’energia termica che si spende in partenza.

 

 

Serbatoio di calore: ambiente, contenitore, (o altra entità), a cui posso sottrarre o fornire calore senza per questo alterarne la temperatura.

Dalle precedenti equazioni possiamo ora ricavare i più specifici rendimenti effettivi (η) della pompa di calore:

 

                      (9 a)

 

                         (9 b)

 

                          (10)

 

                           (11)

 

ØØØ

Altre applicazioni della pompa di calore

 

w      riscaldamento dell'acqua calda sanitaria; si trovano in commercio pompe di calore con boiler incorporato nel quale è immerso il condensatore della macchina che si presenta come un normale serpentino di rame. Di solito questo tipo di boiler a pompa di calore viene installato in un vano caldaia, in un box auto o in ambienti di servizio che si possono lievemente refrigerare utilizzando l'energia contenuta nell'aria per riscaldare l'acqua sanitaria contenuta nel boiler.

w      riscaldamento dell'acqua di piscine; nelle zone dell'Italia settentrionale l'utilizzo delle piscine coperte è ridotto a due - tre mesi l'anno. per prolungare il periodo di utilizzo spesso si decide di incrementare di qualche grado la temperatura dell'acqua con una caldaia a combustibili con elevati costi di gestione. Identica prestazione si potrebbe ottenere con una pompa di calore ma con costi di gestione ridotti anche del 70% poiché il COP risultante potrebbe raggiungere anche un valore di 4 in quanto la differenza tra temperatura di evaporazione e di condensazione risulta molto inferiore ad una applicazione normale.

w      recupero di calore da processi produttivi industriali, calore che verrebbe comunque disperso e che si potrebbe utilizzare riducendo la potenza installata e i relativi costi di gestione

 

Pertanto il maggior costo iniziale dell'impianto a pompa di calore potrebbe essere ammortizzato in un periodo di 4 - 5 anni nei casi meno vantaggiosi (climatizzazioni degli ambienti) e di 2 anni nei casi più eclatanti.

×××

 

Per questo altro metodo di riscaldamento avremo uno schema praticamente uguale a quello adottato per il CUC3, (figura 4), ma con la sostanziale differenza di rendimento rappresentata dall’utilizzo della pompa di calore da parte delle utenze più distanti dalla centrale, quindi non servite dalla rete di tubazioni del teleriscaldamento.

 

 

(fig. 8)

 

Ritornando al calcolo esplicito del CUC4 e considerando come coefficiente di rendimento medio un tranquillo ηinvernale = 3 avremo

w      2500W di energia disponibile alla centrale

w      1200W – 200W di acqua calda da portare agli utenti entro un certo raggio (r)

w      1200W X 3 = 3600W di effettiva energia termica prodotta dalla nostra pompa di calore: 1200W vengono dalla centrale sotto forma di energia elettrica, mentre gli altri 2400W sono ricavati dalle trasformazioni cicliche descritte precedentemente: a parità di immissione di energia dalla rete dunque, la pompa di calore produce 3 volte il caldo che produrrebbe una comune, quanto anti-economica, stufetta elettrica. Quest’ultima rappresenta infatti il più dispendioso metodo di riscaldamento: per 1000W di energia elettrica (pregiatissima) produce 1000W di energia termica (poco pregiata); la pompa di calore invece usa energia elettrica solo per la fase di compressione con gli importanti risparmi che abbiamo visto.

w      Infine calcoliamo i rappresentativi 200W (tubi) e i 100W(camino centrale) di dispersione

 

                         (12)

 

ØØØ

Osservazioni

 

A tale coefficiente, equivalente ad uno straordinario 184%, (come anche nel CUC3), bisogna poi sottrarre quelle altre dispersioni che ci eravamo proposti di tralasciare all’inizio della trattazione: oltre infatti al riscaldamento dei gas di scarico, e alle dispersioni delle tubazioni, bisogna calcolare le eventuali perdite nelle tubazioni stesse e le dispersioni dei cavi dell’alta tensione e, soprattutto, l’energia necessaria allo sbrinamento, e al riscaldamento con altri mezzi durante il tempo di sbrinamento, della batteria esterna della pompa di calore che spesso, nei mesi più freddi, si ghiaccia.

Da aggiungere, inoltre, che l’utilizzo della pompa di calore risulta insufficiente quando la temperatura scende al di sotto di certe temperature, poiché il suo funzionamento dipende essenzialmente dalla capacità del fluido interno di assorbire, per differenza, il calore dall’esterno. Da questo si deduce che nessun impianto di riscaldamento, (a meno di climi particolarmente favorevoli), può essere basato esclusivamente sulla pompa di calore o altri sistemi alternativi, ma è assolutamente consigliata anche l’installazione della caldaia a combustibile fossile. Nel caso questa non si ritenesse necessaria in partenza, è dovere del buon progettista prevedere una sua futura installazione o addirittura la conversione di tutto l’impianto, e progettare quindi una predisposizione alle stesse.

×××

 

Considerate queste ultime osservazioni, possiamo finalmente concludere con l’esempio di Brescia dicendo che il suo CUC non è 1,84 pulito, ma si attesta, nel 1980, su un 1,12, e oggi intorno ad un 1,33 / 1,34, sempre comunque coefficienti di tutto rispetto.

Viene riportata a seguito una sintesi delle informazioni più importanti trovate sul sito dell’azienda di servizi municipalizzata che gestisce l’energia di Brescia, la ASM.

 

ØØØ

ASM Brescia S.p.A

 

Il percorso compiuto da ASM, specialmente negli ultimi trent'anni, è stato all'insegna della ricerca costante di strategie e strumenti innovativi:

dallo sviluppo del teleriscaldamento connesso alla cogenerazione di elettricità e calore negli anni '70, alla produzione di energia dai rifiuti, dalla posa negli anni '70 dei primi contenitori per il recupero della carta e del vetro usati, al superamento della quota del 36% di raccolta differenziata di rifiuti nel 1999, dall'introduzione negli anni '80 di un sistema di telerilevazione della rete di trasporto urbano, al progetto di metropolitana leggera, dall'attivazione dei primi sistemi di telecontrollo degli impianti e delle reti tecnologiche, all'ingresso nel settore delle telecomunicazioni e di Internet.

Grazie alla pluralità dei servizi gestiti specialmente nel settore energetico, il gruppo ASM ha conseguito negli anni una consistenza economico-industriale che lo colloca in Italia tra le maggiori imprese di servizi pubblici locali: 2000 dipendenti, un volume d'affari di 871 miliardi e investimenti per 161 miliardi (1999).

ASM da trent'anni opera anche nel territorio provinciale in qualità di concessionaria di servizi pubblici di numerosi comuni. Sono 32 i comuni serviti con il gas, 42 con l'acqua potabile, 22 con la fognatura, 22 con la depurazione, 24 con la nettezza urbana e 5 con i trasporti pubblici.

ASM è anche un'azienda leader per la provata capacità di adottare nelle proprie attività le tecnologie ecocompatibili più evolute:

w      dopo l'avvio della metanizzazione della città di Brescia negli anni '50, la scelta del teleriscaldamento negli anni '70 connesso alle centrali di cogenerazione di energia elettrica e termica

w      nel 1998 l'avvio del termoutilizzatore che è in sostanza un'avanzata centrale di cogenerazione alimentata dai rifiuti anziché dai consueti combustibili fossili

w      la trasformazione dieci anni fa della flotta aziendale di autovetture di servizio oggi costituita da veicoli alimentati a metano invece che a benzina o gasolio.

ASM fornisce energia elettrica all'intero territorio cittadino in regime di esclusiva. Serve anche i grandi consumatori di energia (cosiddetti clienti "idonei" ovvero "liberi") su tutto il territorio nazionale.

 

PRODUZIONE

 

Il parco impianti di ASM è costituito da:

w      centrali di cogenerazione alimentate da combustibili fossili tradizionali (gas metano, carbone ed olio combustibile) o combustibili alternativi e rinnovabili, come i rifiuti urbani e le biomasse

w      centrali termoelettriche

w      centrali idroelettriche

w      centrali alimentate da biogas recuperato in discarica.

La potenza installata totale è di 458 MW così distribuiti:

w      221 da cogenerazione

w      254 termoelettrici

w      8 idroelettrici

w      8 da biogas

w      2 da turboespansore a metano.

Sono inoltre in servizio impianti sperimentali fotovoltaici con potenzialità complessiva di 96 kW (96 x 103 W).

ASM gestisce a Brescia il servizio di teleriscaldamento, che consiste nella fornitura di calore agli edifici, in forma di acqua calda, mediante una rete di distribuzione sotterranea.

Il calore è prodotto congiuntamente all'energia elettrica in due centrali, ubicate l'una nella zona nord e l'altra nella zona sud della città. Quest'ultima ha la caratteristica di poter essere alimentata indifferentemente da metano, olio denso, carbone. A queste si è aggiunto, dal 1998, l'impianto di termoutilizzazione dei rifiuti, che è in sostanza una centrale di cogenerazione alimentata dai rifiuti anziché dai consueti combustibili fossili.

L'impianto è in grado di soddisfare circa un terzo del fabbisogno di calore della città. La potenza termica installata complessivamente nelle centrali ASM è di 750 MW (=750 x 106 W). Tutti gli impianti di produzione sono dotati di apparecchiature per il controllo delle emissioni, in modo da rispettare le più severe normative ambientali.

La rete del teleriscaldamento, avviata nel 1972, consente oggi di riscaldare il 60% degli edifici cittadini, pari a oltre 30 milioni di m3.

Il calore immesso in rete, mediante 400 Km di doppia tubazione sotterranea, è di oltre 1100 GWh (1100 x 109 Watt per ora) l'anno.

 

GAS METANO


ASM gestisce il servizio di distribuzione del gas dal 1924.

Il metano è arrivato a Brescia nei primi anni '50 e ha sostituito velocemente il "gas di città" ottenuto dalla distillazione del carbon fossile.

Negli anni '60, grazie ad appropriate campagne promozionali, è stato adottato dalla maggioranza dei bresciani anche come combustibile per il riscaldamento.

Successivamente, a partire dagli anni '70, ha subito la forte concorrenza del teleriscaldamento, giudicato dagli utenti più comodo e sicuro.

Attualmente il 60% dei bresciani è "teleriscaldato", l'altro 40% si riscalda con il metano. I volumi di gas resi disponibili dalla politica del teleriscaldamento hanno consentito di portare il servizio anche in una trentina di comuni della provincia, dove in alcuni casi è stata costruita ex-novo la rete di distribuzione. Il volume di metano erogato tra città e provincia è di oltre 330 milioni di metri cubi annui. La rete di tubazioni raggiunge i 1600 km.

La rete primaria aziendale è alimentata ad alta pressione dalla SNAM attraverso due punti di consegna e altri in provincia. Ad ognuno dei punti di consegna corrisponde una cabina "di primo salto" che riduce la pressione del gas e alimenta la rete di trasporto in media pressione. In queste cabine il gas viene filtrato per eliminare eventuali impurità e odorizzato come prescritto dalle nome UNI CIG per consentire ai clienti una immediata rilevazione delle eventuali fughe. La rete di trasporto alimentata dalle cabine di "primo salto" serve a sua volta un complesso di cabine di decompressione di "secondo salto" che alimenta la rete di distribuzione capillare all'utenza. Le grandi utenze sono invece servite direttamente dalla rete di media pressione. Per garantire sicurezza e continuità, le reti sono di tipo "magliato". In questo modo, anche in caso di messa fuori servizio di una cabina o di un tratto di rete, l'utenza viene servita da un altro lato della maglia.

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PREGI

w      Alto rendimento

w      Economia di esercizio (bassi consumi risorse energetiche)

w      Ecologicamente ottimo

w      Migliore sfruttamento delle macchine per il condizionamento dell’aria, per le quali è peggio il non utilizzo per mesi che il funzionamento costante

 

DIFETTI

w      Alto costo della rete di teleriscaldamento, ma soprattutto dei sistemi di riscaldamento/refrigerazione a pompa di calore

w      Possibile blocco temporaneo, ma fastidioso, dovuto al ghiacciamento della batteria esterna

w      Non autosufficiente

 

CUC5

 

v        SISTEMA ENEL O AMERICANO        v

Centrale per produzione di energia elettrica senza teleriscaldamento

 

Questo metodo apporta una sostanziale variante rispetto ai precedenti: elimina la possibilità di reimpiego dell’acqua riscaldata per il teleriscaldamento.

Abbiamo visto come, nei CUC 3 e 4, l’acqua riscaldata nella centrale, venga intubata e utilizzata per il riscaldamento, o come acqua sanitaria.

Questo nuovo sistema sfrutta anche l’energia termica di quest’acqua per ottimizzare il rendimento complessivo delle macchine termiche impiegate per la produzione di energia elettrica. Fino ad ora abbiamo considerato per la produzione della centrale un

coefficiente economico ℇ = ~0,5

(infatti i nostri 2400W, (2500-100 (riscaldamento fumi)), diventavano 1200W di effettiva energia elettrica per la rete mentre gli altri 1200W venivano “dispersi”).

Il sistema ENEL prevede l’ottimizzazione di questo 0,5, utilizzando i 1200W di calore di dispersione per produrre altra energia elettrica, ma con un risultato alquanto povero, dovuto al già citato η, (rendimento di conversione), particolarmente sfavorevole per l’energia termica, (vedi eq. 2, fig. 1).

Ä Prendendo in considerazione tutti i 2400W di energia li possiamo termicamente quantificare in 700° C

w      Ho quindi 700° C (vapore di processo o altro…)

w      Li fornisco ad una macchina termica

w      Questa li converte, con un rendimento di 0,5 in una certa quantità di energia elettrica che consideriamo, come negli altri casi, di 1200W

w      Quello che ottengo non è più vapore, ma acqua ad alta temperatura che già nel CUC3 avevamo considerato a 90° C

w      Ma, dato che l’ENEL non è interessata al riutilizzo tramite teleriscaldamento di questa acqua, pensa di portarla a temperature più basse per ricavarne un’ulteriore energia.

w      Si fa scendere l’acqua a 30° C, rendendola così inutilizzabile come acqua calda

w      La si scarica depurata in un fiume riscaldandolo, (come spesso accade, le città e, di conseguenza, la produzione di energia, nascono nei pressi di un corso d’acqua.

 

 

(fig.9)

 

Andiamo a “calcolare” il sistema schematizzato in figura 9.

Ricordiamo che i calcoli riguardanti le temperature, nel Sistema Internazionale, vanno espressi in

gradi Kelvin: 0°K = -273°C Þ 0°C = 273°K Þ 90°C=363°K, …

 

                   (13)

 

                   (14)

 

    (15)

 

     (16)

 

     (17)

 

Possiamo ora ridisegnare lo schema più precisamente

 

 

(fig.10)

 

Passando velocemente al calcolo del CUC5 si avranno:

w      2500W prodotti

w      100 si perdono sempre per riscaldare i fumi di scarico

w      1200W sono di energia elettrica

w      gli altri 1200 vengono “ri-trattati” con altre macchine (caldaie e scambiatori di calore) per migliorare il rendimento che da 0,5 diventa di 0,562; questo coefficiente fa diventare i 1200W, 1349W

w      Manteniamo 3 come coefficiente di rendimento della nostra importantissima pompa di calore e otteniamo: 3 x 1349 = 4047W

 

                  (18)

 

PREGI

w      Buon rendimento

w      Elimina i costi presentati dalla rete di teleriscaldamento

 

DIFETTI

w      Pessimo se non si usa la pompa di calore, e purtroppo questo succede spesso

w      Sfrutta male i 1200W di calore perché il valore exergetico dell’energia termica è bassissimo

w      Non elimina i problemi legati alla pompa di calore

w      Surriscaldamento dell’ambiente tramite scarico dell’acqua a 30°C

 

CUC6

 

v        IL SISTEMA CHE DOVREMMO USARE        v

Centrale termoelettirca senza teleriscaldamento ma con

pompa di calore massimizzata

 

Questo è il sistema più redditizio; è molto meno costoso di un equivalente teleriscaldamento e, come gli altri, meno dannoso di un sistema di riscaldamento localizzato (CUC1).

Consiste in un impianto sostanzialmente uguale a quello utilizzato per il CUC5, ma con un’unica sostanziale differenza: la batteria esterna della pompa di calore viene allettata nello stesso fiume in cui la centrale scarica, a monte, l’acqua calda a 30°C.

Questa variante apparentemente poco significativa ai fini del rendimento, ci porterà invece a coefficienti esorbitanti: eliminando definitivamente il problema di ghiacciamento della batteria esterna, la pompa di calore non avrà più bisogno dell’energia per sbrinarla, e soprattutto il rendimento trarrà grandissimi vantaggi dalla nuova differenza di temperatura.

Avremo la stessa centrale di prima che, dagli originali 2500W, darà gli stessi 1349W di energia elettrica e l’acqua a 30°C nel fiume.

Sfruttando il calore aggiunto all’acqua del fiume, la batteria esterna sarà in grado di assorbire molto più calore di quando era esposta semplicemente all’aria.

Esasperando l’esempio possiamo dire che, la pompa di calore, invece di assorbire calore da un serbatoio a una temperatura di -5°C (ambiente), assorbirà da un serbatoio a +25°C (fiume(-5°+30°=+25°)); il calore accumulato sarà quindi molto maggiore.

Questo maggiore calore è gratuito perché comunque immesso dalla centrale nel fiume; sfruttarlo sarà “solo” intelligente, ed enormemente vantaggioso: il rendimento aumenterà di molto e, dal η=3 degli esempi precedenti si avrà uno straordinario η=5.

Schematicamente:

 

 

(fig.11)

 

Il CUC6 sarà

 

              (19)

 

Naturalmente anche a questo coefficiente andranno apportate delle modifiche relative alle dispersioni e casualità che abbiamo considerato precedentemente, (vedi Osservazioni dopo CUC4), esclusa ovviamente la penalità data dal ghiacciamento della batteri esterna.

 

PREGI

w      Assolutamente vantaggioso

w      Non surriscalda l’ambiente: la centrale scalda il fiume a monte ma il calore viene assorbito dalle pompe di calore lungo il corso d’acqua

w      Elimina definitivamente qualsiasi svantaggio dato dalla pompa di calore, aumentandone oltretutto il rendimento

 

DIFETTI

w      Difficoltà a livello di distribuzione delle utenze rispetto al fiume, “spina dorsale” del sistema: è un sistema validissimo per piccoli agglomerati urbani a ridosso delle rive di un fiume, ma diventa complicato quando i centri abitati si allargano

 

v   ESERCIZIO   v

 

Si prenda una locomotiva a vapore, (la locomotiva si presta molto bene al 2° principio della termodinamica).

Questa deve percorrere un tratto di rotaia in salita.

MI SONO DATI:

w      MASSA DELLA LOCOMOTIVA: M = 100 tonnellate

w      SUO COEFFICIENTE ECONOMICO: ℇ = 0.25 x ℇC

w      QUANTITA’ DI CARBONE BRUCIATO ALL’ORA: 1ton/h di carbone

Ä  E IL SUO POTERE CALORIFICO: PC=14000BTU

w      LA VELOCITA’ DI CROCIERA: 80km/h

E’ RICHIESTO:

w      L’ANGOLO DI INCLINAZIONE DEL TRATTO DI ROTAIA: θ

 

 

(fig. E1)

 

Convertiamo subito le unità di misura che abbiamo visto non essere espresse correttamente rispetto al Sistema Internazionale:

w      1tonnellata = 1000kg

Ä   100t = 100000kg

w      1ora = 1h = 3600s

w      1km = 1000m

Ä   80km = 80000m

w      1BTU = 1kJ = 1000J

Ä  più precisamente: 1BTU = British Thermal Unit = quantità di calore da fornire ad una libbra di acqua per farne aumentare la temperatura di 1° Fareneith.

w      1lb = 0,4536kg

 

La prima cosa da fare è vedere quanto vale il calore erogato in caldaia che chiameremo Q1.

 

 

(fig. E2)

 

     (a)

 

         (vedi 9a)        (b)

 

dalla 8 otteniamo

 

          (c)

 

da cui

 

          (d)

 

(rendimento penoso, ma la locomotiva è quella che è)

sostituendo nella a

 

          (e)

 

Ricordiamo che 1cv = 0,735 kw

 

          (f)

 

 

(fig. E3)

 

          (g)

 

Il tratto di rotaia è inclinato quindi di un angolo θ = 1,3°.

 

vv          FINE LEZIONE          vv

 

 

 

ØØØ

INTERESSANTE

 

AEM

Teleriscaldamento da Cogenerazione

w      Centrali n. 6

w      Potenza termica installata 190,9MW

w      lunghezza rete distribuzione 45,8km

w      calore immesso in rete 215.115.000kWh

w      utenze allacciate n° 467

Aem possiede oggi una centrale collocata presso l’area Tecnocity-Bicocca dove si utilizzano turbine a gas naturale per la produzione di energia elettrica; il calore generato dalla turbina viene poi recuperato da apposite caldaie per i successivi impieghi.

In altri casi sono forniti servizi di sola distribuzione di calore in teleriscaldamento. L’episodio più significativo si riscontra a Sesto San Giovanni dove Aem acquista vapore prodotto da una centrale della società Sondel e, dopo scambio termico, lo impiega per scaldare l’acqua che alimenta la rete di teleriscaldamento.

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Impianti di trattamento e recupero rifiuti

 

TERMOCONVERSORE

Il termoconversore di Agea non è un semplice impianto nel quale vengono bruciati i rifiuti, bensì costituisce un complesso tecnologico nel quale avviene anche recupero energetico.

L'impianto Agea genera inoltre un basso impatto ambientale, grazie alle tecnologie con le quali è realizzato e le emissioni sono monitorate in continuo non solo da Agea ma anche dalle autorità deputate alla vigilanza ambientale.

Il calore prodotto dalla combustione dei rifiuti viene recuperato per mezzo di una caldaia a vapore ed il vapore prodotto è utilizzato per alimentare il circuito di teleriscaldamento di Ferrara e per produrre energia elettrica. L'energia termica infatti viene riutilizzata ad integrazione del circuito di teleriscaldamento, alimentato principalmente da una fonte geotermica, costituita da acqua termale che viene prelevata dal sottosuolo presso la località Casaglia ed inviato, alla temperatura di circa 90°C, alle utenze cittadine che usufruiscono del teleriscaldamento.

Per i periodi più freddi e quindi di grande richiesta di calore da parte delle utenze, il circuito del teleriscaldamento dispone di una centrale a metano, con funzione di soccorso. Queste tre fonti convergono in 2 serbatoi caldi, dai quali l'acqua viene pompata agli edifici che ospitano uno scambiatore di calore, costruito per accogliere e distribuire acqua calda alle abitazioni. Dopo aver ceduto il calore, l'acqua ritorna più fredda (circa 55-60 °C) alla centrale dove viene convogliata in 2 serbatoi freddi, da cui verrà pompata verso gli scambiatori delle fonti energetiche per riscaldarsi di nuovo.

I vantaggi di tale impianto comportano l'eliminazione delle caldaie all'interno delle abitazioni teleriscaldate e quindi di emissioni inquinanti in atmosfera, oltre ad eliminare pericoli di scoppi o incendi dovuti alla presenza delle stesse all’interno.

Il termoconversore produce inoltre energia elettrica, attraverso un turboalternatore con possibilità di doppio funzionamento legato alla stagionalità. Quando, infatti, nel periodo estivo il teleriscaldamento non richiede energia termica, il turboalternatore massimizza lo sfruttamento del vapore prodotto dal termoconversore convertendolo totalmente in energia elettrica. Nel periodo invernale, quando l'impianto di teleriscaldamento necessita di energia termica, il vapore prodotto dal termoconversore viene utilizzato in base alle necessità, sia per cedere calore al teleriscaldamento, sia per la produzione di energia elettrica tramite il turboalternatore. Questo tipo di impianti integrati di recupero energetico ottimizzano lo sfruttamento delle risorse disponibili, sono un esempio di civiltà e di coscienza ambientale ed è auspicabile una loro grande e rapida diffusione.

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