Utenza industriale

L’utenza industriale comprende tutti gli esercizi che impiegano il calore proveniente dalla rete di teleriscaldamento per i propri processi produttivi, siano essi industriali o artigianali, oltre che per il riscaldamento degli ambienti e la fornitura di ACS. Le esigenze industriali possono essere le più disparate: una corretta analisi può essere effettuata solamente conoscendo nello specifico le lavorazioni e la quantità di calore richiesto dalla singola utenza.

Una valutazione di massima, però, permette di distinguere tra due grosse categorie:

 processi industriali a ciclo continuo, che lavorano 24 h al giorno (tutti i giorni, festivi compresi) ed utilizzano costantemente la fornitura di energia termica dalla rete;

 processi industriali in funzione nelle 8 h di lavoro standard, che richiedono energia concentrata solamente nella fascia oraria centrale della giornata (esclusi i giorni festivi). In funzione del tipo di utenza industriale si possono fare stime sulla curva di domanda e sui benefici che questa eventualmente apporta alla stabilità di funzionamento della rete di TLR: in particolare utenze industriali con ciclo produttivo continuo sono da ricercare poiché garantiscono una domanda di base che ha ripercussioni positive sull’efficienza della centrale di generazione.

5.4.1 Esempio di impianto di TLR per utenze industriali

Le centrali termiche riportate ad esempio nei paragrafi precedenti non sono caratterizzate da alcuna utenza industriale allacciata alla propria rete di teleriscaldamento. Questo è indubbiamente uno svantaggio per l’impianto: le utenze servite dalla rete non garantiscono uno zoccolo di richiesta base costante nell’arco della giornata, come neppure nel corso dell’anno. Conoscendo i dati relativi alla domanda termica della rete per i due impianti situati nelle province di Milano e Padova, è possibile fare delle simulazioni di ampliamento della rete con utenze industriali, per valutare come si modificherebbe la curva di domanda in seguito ai nuovi allacciamenti.

Non potendo fare riferimento alle reali esigenze di energia termica di specifici impianti presenti nel territorio limitrofo39 alle centrali di produzione, si ricorre a dati statistici stimati e resi noti dal GSE (Gestore dei Servizi Energetici) in relazione a diverse categorie di processi industriali40. Le industrie considerate dallo studio sono suddivise in settori e sottosettori di produzione e classificate in grandi e medie imprese in funzione del numero di dipendenti (rispettivamente maggiore o minore di 50). Per ognuna il fabbisogno di calore è calcolato in MWh/anno.

39 Per territorio limitrofo ci si riferisce all’area circoscritta alla centrale di generazione, con raggio di 2-3 km.

40 Dati significativi riportati nel documento del Gestore dei Servizi Energetici (GSE), «Valutazione del potenziale

101 Per realizzare una simulazione realistica delle variazioni di domanda legate all’inserimento di un’utenza industriale nella rete di teleriscaldamento, si prendono in considerazioni industrie di medie dimensioni (con un numero di dipendenti comprese tra 10 e 30), che possono essere presenti con maggiore probabilità sul territorio in esame. Si ipotizza che gli impianti lavorino in continuo nell’arco dell’anno: 8000 h/anno di funzionamento dei macchinari, tenendo conto di eventuali manutenzioni e fermi impianto programmati. Di tutti i settori produttivi studiati dal GSE, si riportano i sottosettori industriali che garantirebbero maggiori richieste di calore, escludendo alcuni settori produttivi poco diffusi nelle regioni nelle quali sono installate le centrali termiche a cippato studiate (Lombardia e Veneto). I settori produttivi scelti sono: produzione chimica di base, fertilizzanti e composti azotati; industria lattiero-casearia; lavorazione di granaglie e produzione amidi; siderurgia e produzione di tubi profilati; fabbricazione di pasta-carta, cartone articoli di carta e stampe; tessili, altre industrie tessili, confezione e fabbricazione di articoli di abbigliamento.

Le richieste di energia termica delle diverse utenze industriali sono costanti per le ore di funzionamento degli impianti (Tabella 5. 10); vengono riportati i valori medi giornalieri in kW per tutti i mesi del 201641 (Figura 5. 27).

Figura 5. 27 Andamento della potenza termica media giornaliera in funzione del tempo per diverse utenze industriali, 2016

41 La scelta di considerare l’anno 2016 per il grafico è stata fatta solamente per semplicità, il grafico rimane invariato

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Tabella 5. 10 Energia termica media e potenza termica media per i diversi settori produttivi esaminati

Il possibile allacciamento di utenze di tipo industriale alle reti di teleriscaldamento comporta un aumento, distribuito in modo costante nell’arco dell’anno, della domanda di energia termica del parco utenze: per i due impianti alimentati da centrali a cippato studiati in precedenza potrebbe costituire un vantaggio ingente. I benefici sono legati all’aumento della domanda media e quindi all’aumento del carico di funzionamento delle caldaie: gli impianti, ora sovrastimati per la richiesta termica della rete, migliorerebbero l’efficienza di combustione avvicinandosi maggiormente alle potenze di taglia per i quali sono stati dimensionati.

In primo luogo si ipotizza di ampliare la rete di TLR servita dalla centrale termica in provincia di Milano aumentando la richiesta di potenza termica con i valori medi indicati per le diverse categorie di utenze industriali. Ai fini di ottenere una lettura più agevole dei risultati (Appendice A, Tabella A. 1 e Tabella A. 2), si procede alla valutazione del valore di potenza media

percentuale alla quale la centrale dovrebbe rispondere in seguito all’allacciamento di una nuova utenza industriale, calcolata con la seguente equazione:

𝑃_{𝑡ℎ−𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎}[%] =^𝑃𝑡ℎ−𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎−𝑟𝑒𝑡𝑒 𝑇𝐿𝑅 𝑏𝑎𝑠𝑒+𝑃_{𝑡ℎ−𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎−𝑖𝑛𝑑𝑢𝑠𝑡𝑟𝑖𝑎}

𝑃𝑡ℎ−𝑡𝑎𝑔𝑙𝑖𝑎 (5. 3)

I dati sono studiati per il mese di febbraio 2014, per il quale sono disponibili i valori di richiesta di calore da parte dell’insieme di utenze domestiche asservito dalla centrale a cippato. Si considerano i valori di potenza media giornaliera. Attraverso una rappresentazione grafica (Figura 5. 28) dei risultati ottenuti dalla simulazione, è possibile confrontare l’incidenza dei vari tipi di industrie sul funzionamento della rete e dell’impianto di generazione. Si tengono in considerazione solamente i settori produttivi effettivamente presenti o potenzialmente riscontrabili nei pressi della centrale di generazione: viene escluso quindi il settore dell’industria lattiero-casearia.

Con l’inserimento di un’utenza industriale la centrale riesce a lavorare almeno al 50-55% del suo potenziale con benefici sul rendimento del processo di combustione. Una soluzione ottimale è data dall’allacciamento alla rete di una industria appartenente al settore della fabbricazione di pasta-carta, carta, cartone, articoli di carta e stampe; questa innalzerebbe la potenza termica fino al 75-80% del potenziale termico della centrale a cippato.

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Figura 5. 28 Confronto della variazione della potenza termica in funzione del tempo a seguito dell’allacciamento in rete di diverse utenze industriali, febbraio 2014 (centrale termica in provincia di

Milano)

La seconda simulazione si riferisce alla possibilità di ampliare la rete di utenze domestiche e civili servita dalla centrale situata nella provincia di Padova. Anche in questo caso si riportano in tabella i valori medi relativi alla crescita della domanda di calore in seguito all’allacciamento di un’utenza industriale, mantenendo la distinzione tra i diversi settori produttivi (Appendice A, Tabella A. 3 e Tabella A. 4). Per la valutazione della potenza termica percentuale si utilizza la stessa formula descritta per il caso precedente.

Lo studio viene condotto per il mese di febbraio 2016: i valori reali (medi giornalieri) di domanda di energia termica da parte della rete di TLR di partenza (utenze domestiche e civili), sono stati raccolti attraverso una campagna di misura condotta nel corso di questo periodo. Le due simulazioni di utenze industriali sviluppate, pur facendo riferimento ad anni differenti, sono ugualmente confrontabili poiché i risultati sono riferiti allo stesso mese significativo della stagione di riscaldamento e sono convertiti in valori percentuali tenendo conto delle diverse taglie degli impianti.

Infine i dati ottenuti vengono raccolti nel grafico di Figura 5. 29 che ne facilita la lettura ed il confronto. In particolare si tengono in considerazione solamente i tre settori produttivi che potrebbero realmente essere presenti nei pressi della centrale ed essere potenziali nuove utenze da allacciare alla rete: produzione chimica di base, fertilizzanti e composti azotati; siderurgia e produzione di tubi profilati; tessili, altre industrie tessili, confezione e fabbricazione di articoli di abbigliamento.

L’introduzione di un’industria nel parco utenze, servito dalla rete di TLR, comporta un notevole aumento della domanda di energia termica per tutti i giorni del mese. L’aumento di domanda, in funzione della taglia dell’impianto, risulta rilevante: dai risultati ottenuti si vede come la centrale a cippato potrebbe funzionare attorno all’80-90% della potenza per la quale è stata dimensionata. La scelta di un’utenza industriale adatta da allacciare alla rete può garantire, per questa centrale, un netto miglioramento dal punto di vista dell’efficienza, come pure dal punto di vista economico.

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Figura 5. 29 Confronto della variazione della potenza termica in funzione del tempo a seguito dell’allacciamento in rete di diverse utenze industriali, febbraio 2016 (centrale termica in provincia di

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Capitolo 6