Nella sfida della decarbonizzazione della fornitura di calore e freddo, sempre più interesse sta suscitando la possibilità di impiegare le fonti di calore naturali a bassa temperatura.
Soprattutto si tratta delle grandi masse d’acqua, per poi innalzare il livello di temperatura, secondo le richieste della specifica utenza, tramite il ricorso a una soluzione di elettrificazione come la pompa di calore.
Alla scoperta dell’acqua… superficiale
Particolarmente promettente appare quella che, a livello internazionale, viene definita come aquathermal energy, che si potrebbe tradurre come “energia acquatermica”.
È un processo sostenibile che consiste nell’estrazione di calore e freddo dall’acqua superficiale e può svolgere un ruolo importante nella transizione energetica.
Una ricerca condotta nei Paesi Bassi da CE Delft e Deltares dimostra che l’energia acquatermica, come quella proveniente dall’acqua superficiale, può soddisfare oltre il 40% del fabbisogno di calore degli edifici a livello nazionale.
Oltre alle acque superficiali, inoltre, è possibile anche il recupero di calore dalle acque reflue e dall’acqua potabile, con un’ulteriore diversificazione delle fonti energetiche.
Acqua a bassa temperatura e pompa di calore
L’acqua superficiale può avere una temperatura che varia generalmente tra i 5 e i 25 °C durante l’anno, rendendola una fonte di calore a bassa o bassissima temperatura.
Una pompa di calore alimentata da energia elettrica rinnovabile, combinata con uno scambiatore di calore, può utilizzare il calore proveniente da quest’acqua per alimentare una rete di teleriscaldamento.
È possibile pensare di utilizzare una pompa di calore collettiva per aumentare la temperatura a un livello adeguato al riscaldamento degli ambienti e dell’acqua calda sanitaria oppure, in alternativa, a una soluzione che preveda una pompa di calore individuale in ogni edificio.
Il progetto europeo WaterWarmth, finanziato nell’ambito del programma Interreg North Sea, si focalizza proprio sul tema dell’energia acquatermica, studiando il potenziale energetico di fiumi, laghi e mari.
Il progetto: 20 partner e 8 milioni di euro
Il progetto si fonda su un consorzio di 20 partner provenienti da 6 diversi Paesi nell’area del Mare del Nord, cioè Belgio, Danimarca, Francia, Germania, Olanda e Svezia.
Il piano prevede di coinvolgere almeno 30 partner esterni, quali Comuni, Regioni e installatori, con l’obiettivo che tali soggetti adottino e implementino le strategie e i piani d’azione congiunti del progetto.
Le attività, guidate dal capofila olandese, la Provincia di Fryslân, sono partite a giugno 2023 e si chiuderanno a settembre 2026, con un budget indicativo di quasi 8 milioni di euro.
WaterWarmth mira a una strategia per identificare le aree in cui i sistemi acquatermici possono fornire una soluzione praticabile per la transizione energetica rafforzando, inoltre, il sostegno europeo e nazionale alle autorità regionali e locali che facilitano le comunità energetiche, legando così lo sfruttamento di queste fonti all’indipendenza energetica locale e alla valorizzazione dei territori.
Il progetto si pone anche l’obiettivo di sviluppare un piano d’azione che possa spingere l’adozione delle soluzioni acquatermiche in tutti i Paesi europei.
Come sfruttare le coste
Uno dei risultati più interessanti e pratici di WaterWarmth è la realizzazione degli impianti dimostrativi.
A fine progetto 6 siti pilota su piccola scala forniranno dati per migliorare i progetti futuri e 4 siti di implementazione su larga scala consentiranno lo sviluppo di piani d’azione per la costruzione di sistemi di riscaldamento cooperativi e collettivi basati sull’energia acquatermica, che potranno poi essere integrati in un sistema energetico intelligente decentralizzato.
Il sito francese di Ouistreham in Normandia, ad esempio, impiega l’acqua di mare per fornire energia acquatermica all’edificio dedicato alle attività acquatiche. La fonte utilizzata è interessante per la regione visto che, avendo a disposizione una lunga estensione costiera di circa 600 km, l’esperienza potrebbe essere replicabile.
Per quanto riguarda l’aspetto della governance, il sito pilota è di proprietà della città e i lavori sono sotto la supervisione di Ports de Normandie, l’autorità locale che approva la modifica dell’area.
Il sito non è allacciato a una rete di teleriscaldamento, ma l’edificio è già alimentato da una pompa di calore ad aria che verrà mantenuta a scopo di confronto con la pompa di calore ad acqua alimentata dalla soluzione acquatermica.
Dal mare al fiume
Il progetto pilota di Kortrijk Havenkaai in Belgio, invece, si focalizza su edifici a uso misto (residenziale e uffici), localizzati sulla riva del fiume Leie.
Sarà proprio l’acqua di questo fiume la fonte di calore che alimenterà il sistema acquatermico grazie a una pompa, un sistema di filtraggio e, ovviamente, una pompa di calore per innalzare la temperatura al livello di utenza.
Il fiume Leieha ottime caratteristiche fisiche per la produzione di energia acquatermica, con una portata stabile, livelli idrici che variano solo di 2 metri e temperature stagionali comprese tra 2 e 30 gradi.
In primavera e in autunno l’acqua del Leie viene utilizzata direttamente per il riscaldamento o il raffrescamento degli edifici a seconda della domanda.
La temperatura dell’acqua viene aumentata con una pompa di calore e il riscaldamento viene poi fornito agli edifici tramite il riscaldamento a pavimento. Durante queste stagioni, in sostanza, il solo fiume dovrebbe essere sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico.
In inverno, quando la temperatura dell’acqua del fiume è troppo bassa, l’energia acquatermica non viene utilizzata, ma il riscaldamento viene fornito solo dal campo geotermico già esistente in loco.
In estate, l’acqua del fiume viene estratta e utilizzata per rigenerare, cioè aumentare la temperatura del suolo nel campo geotermico, che funge da batteria termica per immagazzinare il calore del fiume che sarà successivamente utilizzato in caso di elevata domanda di riscaldamento degli edifici.
