Risorse geotermiche di media e bassa temperatura in Italia.Potenziale, Prospettive di mercato, Azioni.

Sistemi di teleriscaldamento geotermici per aree ur bane: l’esperienza e le prospettive di sviluppo della rete di l’esperienza e le prospettive di sviluppo della rete di

Ferrara.

Ing. Fausto Ferraresi-Direttore-

Direzione Settore Teleriscaldamento HERA S.p.A

Ferrara, 22 Settembre 2010

agenda

� Il Gruppo HERA e il Teleriscaldamento

� Il Teleriscaldamento a Ferrara

� Stato di fatto

2

� Sviluppo futuro

Il Gruppo HERA

HERAHERA (Holding Energia Risorse Ambiente ) è tra le prime Multiutility italiane nei

Settori Energetico, Idrico e Ambientale:

� nasce il 1 Novembre del 2002 dall’unione di 12 Aziende di Servizi Pubblici locali , compiendo una delle più significative operazioni di aggregazione realizzate in Italia nel settore delle public utility;

3

in Italia nel settore delle public utility;

� ad oggi conta circa 2,5 milioni di Clienti Serviti ;

� opera in oltre 240 Comuni nelle Province di Bologna, Ravenna, Rimini, Forlì-Cesena, Ferrara, Modena, Firenze e Pesaro-Urbino;

� al suo interno operano circa 6.500 dipendenti ;

� da Giugno 2003 il titolo HERA è quotato in Borsa .

Il Territorio di Riferimento ed il Teleriscaldamento

Bologna

Ravenna

Modena

Imola

Ferrara

4

TLR in esercizio

Rete TLR in progetto

Ravenna

Coriano (RN)

Pesaro

CesenaForlì

Imola

Faenza

Il Sistema di Teleriscaldamento “tradizionale”

Le strategie HERA per lo sviluppo del Teleriscaldamento

5

TLR come strumento della Pianificazione Territoriale , in una logica di analisi e valorizzazione delle risorse energetiche presenti nel territorio.

SISTEMI ENERGETICI INTEGRATI

Il Sistema di Teleriscaldamento integrato

Cogenerazione

Solare termico Recupero industriale

Biomasse legnose

Geotermia

Termovalorizzatore

agenda

� Il Gruppo HERA e il Teleriscaldamento

� Il Teleriscaldamento a Ferrara

� Stato di fatto

6

� Sviluppo futuro

Piano Cartografico del Sistema TLR di Ferrara – Stato di fatto

Sito Geotermia e WTEzona ovest

Città di Ferrara

Condotte principali di trasporto calore

7

Il Sistema Energetico Integrato di Ferrara si avvale principalmente di tre tipologie di fonti:

� Geotermia;

� Recupero da WTE;

� Centrali termiche di integrazione e riserva a gas metano.

utenze TLR

Polo integrazione e riserva

c/o Ospedale S.Anna

CH4

Centrali Termiche di Integrazione e

Soccorso Bacino di utenza

Gas Metano

Geotermia

ET da Geot.

Sistema Energetico Integrato – Rete di Ferrara

8

EE da WTE in RETE

- Energia rinnovabile e di Recupero -

Termovalorizzatore

Perdite di distribuzione

ET da WTE

Geotermia Rete TLR

SISTEMA AL 2010

POLO CASAGLIA

�� AnniAnni ’’6060,, localitàlocalità CasagliaCasaglia ::

durante la ricerca di nuovi giacimenti diidrocarburi, si scopre un bacino sotterraneodi acqua calda ad una profondità media di ca.2.000 m

La Fonte Geotermica – Un po’ di storia

�� AnniAnni ‘‘7070 ::

9

Valorizzare la risorsa geotermica come fonte primaria per una rete di TLR a dimensione urbana

crisi energetica e valorizzazione delle fontirinnovabili

�� 19811981::il Comune di Ferrara avvia il

PROGETTO GEOTERMIA Scambiatore

Sorgente GEO

Mantello

Roccia

Condensatore

La Fonte Geotermica - Caratteristiche

Scambiatore di calore

Rete TLR

Il fluido geotermico è costituito da acqua calda a forte contenuto salino e allatemperatura di 100°C circa .

Il fluido cede energia termica alla rete TLR.

10

Pozzo di prelievo 1

Pozzo di prelievo 2

Pozzo di re-immissione

di calore

Il fluido caldo viene pompato verso la superficie dalla profondità di circa 1.000 m attraverso 2 pozzi di prelievo.

Il fluido viene re-iniettato nel sottosuolo per garantire la stabilità geotecnica .

� Portata complessiva 400 mc/h

� Temperatura fluido geotermico 100-105 °C

� Temperatura fluido rete TLR:

Dati di esercizio dell’impianto geotermico

11

� Temperatura fluido rete TLR:

- in mandata 90-95 °C

- in ritorno 60-65 °C

� Potenza termica nominale 14 MWt

� Energia prodotta circa 75.000 MWht/anno

La Fonte “WTE” (Waste To Energy)

Fin dalla prima predisposizione del “Progetto Geotermia”, si è consideratal’integrazione con il sistema di smaltimento RSU:

RIFIUTI SOLIDI URBANI ���� RISORSA ENERGETICA

12

Si concretizza il SISTEMA ENERGETICO INTEGRATO

La realizzazione dell’impianto WTE è iniziata nel 1989, per andare a regime nel 1993.

Recentemente l’impianto è stato potenziato: da fine 2007 è entrato in esercizio il

nuovo impianto WTE .

Dati di esercizio dell’impianto WTE

� Capacità smaltimento autorizzata: 130.000 t

� Potenza elettrica in rete: 13 MWe

13

� Potenza elettrica in rete: 13 MWe

� Energia elettrica in rete: 87.000 MWhe

� Potenza termica max per TLR: 29 MWt

� Energia termica per TLR: ca. 80.000 MWht

Le Fonti di Integrazione e Riserva

Sempre c/o il sito Geotermia, per gestire la variabilità giornaliera della domandadel bacino servito, vi sono

2 CENTRALI TERMICHE2 CENTRALI TERMICHE

(4+3 caldaie a metano)

14

Potenzialità caldaie: 84 MWt

I serbatoi d’accumulo di integrazione e riserva (ca. 1.000 mc l’uno) hanno lo scopodi ridurre l’utilizzo delle caldaie durante i picchi giornalieri � ottimizzazionedell’utilizzo delle fonti rinnovabili e di recupero � riduzione del consumo di metano

Sito Geotermia e WTE

zona ovest

Città di Ferrara

utenze TLR

Condotte principali di trasporto calore

Le Fonti di Integrazione e Riserva

15

Polo integrazione e riserva

c/o Ospedale

Per garantire l’equilibrio idraulico del sistema, sono state aggiunte ulteriori centraliintegrative , in posizione opposta rispetto al “sito Geotermia” � Centrale S.Anna

Potenzialità scambiatore: 10 MWt

S.Anna

Previsione esercizio Sistema TLR - 2010

Energia Termica tot. Prodotta: 177 GWht

Energia Termica da Geotermia: 74 GWht

Energia Termica di Recupero da WTE: 73 GWht

Energia Rinnovabile

83% del tot. (+25% vs 2009)

Benefici Sistema Energetico Integrato di Ferrara nel 2010

Nel 2010, il nuovo Termovalorizzatore è entrato in esercizio a pieno regime � maggiorerecupero di energia termica � miglioramenti dei benefici energetico – ambientali.

16

Energia Termica di Recupero da WTE: 73 GWht

Benefici attesi per il 2010

NOx evitate: 48.537 kg +40% vs. 2009 (34.617)

SO2 evitate: 37.397 kg + 3 % vs. 2009 (36.413)

CO2 evitata: 40.221 t +38% vs. 2009 (29.112)

TEP risparmiate: 15.200 t +45% vs. 2009 (10.483)

83% del tot. (+25% vs 2009)

Risparmio Energetico equivalente a 57.100* Pannelli Fotovoltaici da 1 kW!

* calcolato in base al risparmio indicato dall’Autorità (Del. EEN 3/08, Scheda tecnica n.7) in 0,266 TEP/anno per kW fotovoltaico

agenda

� Il Gruppo HERA e il Teleriscaldamento

� Il Teleriscaldamento a Ferrara

� Stato di fatto

17

� Sviluppo futuro

Sviluppo TLR previsto a medio termine

Volumetria attualmente servita da TLR:5.245.000 mc + Volumetria potenzialmente allacciabile:

ca. 3.800.000 mc

Volumetria potenzialmente servibile a regime:

ca. ca. 9.000.000 mc9.000.000 mc

(37.500 appartamenti equivalenti ���� circa il 40% degli appartamenti presenti nell’inter a città )

18

(37.500 appartamenti equivalenti ���� circa il 40% degli appartamenti presenti nell’inter a città )

POLO ENERGIE RINNOVABILIPOLO ENERGIE RINNOVABILI

Nella logica dei Sistemi Energetici Integrati , per sostenere questo sviluppo, si staprogettando un nuovo sistema di produzione collocato nella zona Est della città .

Valorizzare al massimo le risorse del territorio

Piano Cartografico – Sviluppo Ferrara

Sito Geotermia e WTEzona ovest

Condotte principali di trasporto calore

19

Comune di Ferrara

utenze TLR

Polo energie rinnovabili

Zona est di sviluppo

Nuovi collegamenti

Ipotesi di progetto

Si prevedono:

� Nuova fonte geotermica ( ���� progetto di ricerca METAGEO):

2 pozzi di prelievo + 1 di reimmissione per totale 14 MWt;

� Sistema Solare Termico (SDH),

20

� Sistema Solare Termico (SDH),ca. 2 MWt di integrazione alla rete TLR;

� Sistema ORC di produzione energia elettrica,generatore da 1 MWe;

� 2+2 serbatoi di accumulo;

� 1 CT di integrazione e riserva,3 caldaie da 14 MWt.

CH4

Centrali Termiche di Integrazione e

SoccorsoBacino di utenza

Gas Metano

Geotermia

Rete di Teleriscaldamento

ET ET ET

Sistema Energetico Integrato – Proposta progettuale sviluppo Ferrara

21

EE da WTE

in RETE

- Energia rinnovabile -

ET da WTE

Geotermia

Waste to Energy

Nuova Fonte Geotermica

- Polo delle energie rinnovabili -

CH4

Centrale Termica di integrazione e

riservaSolar District Heating

(integrazione)

Unità ORC

ET ET ET

EE da ORC

in RETE

POLO CANALBIANCO

POLO EST

Alla fine del 2008 HERA ha avviato un Progetto di Ricerca di Fonti Geotermiche ,con l’obiettivo di individuare potenziali serbatoi geotermici.

Potenziamento Geotermia – Il Progetto di Ricerca “METAGEO”

Il Progetto è stato sviluppato in collaborazione con Consorzio Ferrara Ricerche(CFR, ente di ricerca no-profit a partecipazione pubblico – privata), di cui fanno parte:

22

� Gruppo Idrogeologico dell’Universitàdegli Studi di Ferrara (GIF);

� Servizio Geologico, Sismico e deiSuoli della Regione Emilia – Romagna(SGSS).

Zona Est di Ferrara oggetto della ricerca

Fasi del progetto

1a fase: ANALISI DATI ESISTENTI �

•Pubblicazioni di settore (CNR, UNIFE,…)

•Banca dati c/o Regione Emilia-Romagna – SGSS;

•Risultati perforazioni effettuate negli anni ’60;

• Indagini sismiche disponibili c/o il Ministero Sviluppo Economico, UNMIG di Bologna.

23

2a fase: ANALISI DIRETTE �

•Monitoraggio con pozzi e piezometri;

•Prelievo ed analisi campioni d’acqua;

• Installazione di sonde di temperatura.

����

� Assetto idrogeologico

� Assettogeo–strutturale e geotermico

3a fase:REALIZZAZIONE MODELLO TRIDIMENSIONALE DELL’AREA

GG33

FERRARA EST

AREA INDAGATA

Dagli studi è emerso che sono

presenti DUE RESERVOIR.

Risultati

- Profondità tetto: ca. 650-800 m ;

- Temperatura: ca. 50-60°C.

� RESERVOIR “G2”

24

GG22

GG11

- Temperatura: ca. 50-60°C.

- Profondità tetto: ca. 1600-1700 m ;

- Temperatura: ca. 80-90°C .

� RESERVOIR “G3”

La zona maggiormente favorevole per un eventuale sfruttamento per il TLR è quella

del Reservoir G3.

Mappa isovalore di temperatura per falde confinate

25

Il Teleriscaldamento ed il Solare Termico

Il SOLAR DISTRICT HEATING (impianto di teleriscaldamento solare) rappresentaun’applicazione su larga scala di una tecnologia a energia rinnovabile.

In Europa:

� In Svezia , Danimarca , Austria e Germaniaesistono impianti SDH che operano fin dai

26

esistono impianti SDH che operano fin daiprimi anni ’80 a costi competitivi.

In Italia:

� Non esistono esperienze significative diimpiego del solare termico su reti TLR.

Al fine di accrescere la presenza “su larga scala” del Solare Termico nel Teleriscaldamento, nel 2009è stato avviato il Progetto “SDH-TAKE OFF”, promosso da numerose associazioni europee, tra cuifigurano anche AIRU ed Ambiente Italia � www.solar-district-heating.eu/IT

Il Teleriscaldamento ed il Solare Termico: esempi di applicazione

DANIMARCA

AUSTRIA

27

SVEZIA

Il Teleriscaldamento e i Sistemi a Ciclo Rankine Organico (ORC)

Il generatore lavora come unanormale turbina a vapore pertrasformare energia termica inenergia elettrica attraverso ungeneratore elettrico.

Unità ORC

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A Ferrara, quando il sistema TLR non è attivo, si può alimentare l’unità ORC dallafonte geotermica per produrre energia elettrica.

Il generatore elettrico avrebbe una potenza netta di 1 MWe.

Da risorse geotermiche a mediaentalpia, tra i 90° e i 150°C si puòprodurre energia elettrica .

Risultati attesi

Città di Ferrara

Polo Ovest “CanalBianco”

Geotermia

Recupero da WTEPolo Est

Polo Energie Rinnovabili

29

Con lo sviluppo di un Sistema Energetico Integrato sull’intero territorio urbano, si prevede:

�Energia termica tot. Prodotta: 289 GWh

�Energia Termica da Geotermia: 163 GWh

�Energia Termica di Recupero da WTE: 100 GWh

Polo Energie Rinnovabili

Energia Rinnovabile

91% del tot. (+ 32% vs. 2009)

Benefici Sistema Energetico Integrato – Emissioni prodotte*

21.302

55.919

8.894

57.431

7.708

94.968

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

[kg]

NOx

TLR

Sistematradizionale

0

36.413

0

37.397

0

45.628

20.000

40.000

60.000

[kg]

SO2

TLR

Sistematradizionale

30

8.894 7.7080

2009 2010 Medio Termine

0 0 0

02009 2010 Medio Termine

16.934

46.047

7.069

47.287

6.126

77.537

0

20.000

40.000

60.000

80.000

[tonn

]

2009 2010 Medio Termine

CO2

TLR

Sistematradizionale

7.270

17.754

3.035

18.236

2.631

30.568

0

10.000

20.000

30.000

40.000

[tonn

]

2009 2010 Medio Termine

Energia Primaria (TEP richiesti)

TLR

Sistematradizionale

* A parità di fabbisogno energetico, si considera l’Energia Termica prodotta con il TLR come sostitutiva di un Sistema Tradizionale costituito da caldaie a gas e gasolio.

Benefici Sistema Energetico Integrato – Emissioni evitate

Benefici ambientali e energetico – ambientali

NOx evitate: 87.260 kg +152% vs. 2009 (34.617)

SO2 evitate: 45.628 kg + 25 % vs. 2009 (36.413)

CO2 evitata: 71.411 t +145% vs. 2009 (29.112)

TEP risparmiate: 27.938 t +167% vs. 2009 (10.483)

31

Risparmio Energetico equivalente a 105.000 Pannelli Fotovoltaici da 1 kW!

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

[kg,

tonn

]

NOx SO2 CO2 TEP risparmiate

2009

2010

Medio termine

Il Primary Resource Factor

� Per una corretta valutazione, è utile confrontare le diverse alternative del sistema

sulla base del contributo alla riduzione dell’uso di combustibili fossili

���� riduzione emissioni di CO 2.

� Bisogna avvalersi di un metodo che tenga conto dell’intero ciclo energetico, dalla

produzione alla fornitura (incluse quindi le perdite di trasporto).

32

Criterio del Fattore di Energia Primaria PRF ( Primary Resource Factor )

Il Primary Resource Factor (PRF)

� è un indice che valuta il rendimento “globale” dei sistemi di riscaldamento eraffrescamento;

� si calcola come rapporto tra energia fossile richiesta ed energia consumata.

Il Primary Resource Factor

2,50

2,00

2,50

3,00

PR

F

33

1,30

0,60 0,580,44

0,23 0,20 0,17 0,09

0,00

0,50

1,00

1,50

PR

F

Boilerelettrico

Caldaia agas

metano

Ferrara(2009)

Amburgo Helsinki Stoccolma Brescia(2008)*

Goteborg Ferrara(Medio

termine)

Ferrara (2009)

Ferrara (Medio

Termine)

* Fonte: a2a s.p.a

Grazie per la Gentile AttenzioneGrazie per la Gentile Attenzione

34

______________________________________________________Ing. Fausto FerraresiDirettore Direzione Settore Teleriscaldamento HERA S.p.A .via Cesare Diana 34 - località Cassana44100 Ferrara tel. 051.287994cell. 329.9075077fax. 051.287095e-mail. alessandra.fornasier@gruppohera.it