Il futuro dell’energia è climaticamente neutro. Il gas e la sua infrastruttura hanno un ruolo importante nel garantire la sicurezza di approvvigionamento e il raggiungimento degli obiettivi climatici. Il settore svizzero del gas si sta adoperando per la decarbonizzazione, fornendo un contributo importante per raggiungere gli obiettivi climatici della Svizzera.
Sicurezza e stabilità
La sfida cruciale è l’approvvigionamento di elettricità in inverno, stagione in cui da anni il paese dipende dalle importazioni. Con la decarbonizzazione e l’abbandono del nucleare, si accentuerà ulteriormente il fabbisogno, poiché il fotovoltaico, principale nuova fonte rinnovabile, fornisce un basso rendimento nel semestre invernale. Servono quindi sistemi integrativi, che possano entrare in azione al bisogno.
Uno di questi è la centrale termoelettrica a blocco (CTEB) basata sul concetto di unità forzacalore. Le CTEB producono calore e allo stesso tempo elettricità. In genere sono costituite da un motore a combustione e da un generatore e sono alimentate dalla rete del gas, quindi da un vettore energetico costantemente disponibile.
Vengono impiegate principalmente in edifici, stabilimenti industriali e commerciali, hotel, ospedali e impianti sportivi. Essendo decentralizzate, ossia installate e gestite nel luogo di consumo, il calore residuo generato dalla combustione può essere usato immediatamente. Ciò aumenta il grado di efficienza complessivo e riduce le emissioni di CO2. Anche una pompa di calore alimentata con l’elettricità della CTEB può incrementare di molto l’efficienza. La realizzazione di CTEB decentralizzate è poi veloce ed economica.
Parte del piano di approvvigionamento
A San Gallo le CTEB sono incluse nel piano di approvvigionamento termico della città. L’azienda municipale St. Galler Stadtwerke (sgsw) ha realizzato la prima rete di teleriscaldamento a corto raggio con una CTEB già nel 2010. Dal 2015 le CTEB vengono installate seguendo il cosiddetto «concetto di sciame», ossia in edifici o centrali termiche già esistenti. La sgsw gestisce ormai 39 impianti con un totale di 48 moduli CTEB e una potenza elettrica complessiva di 1,5 MW.
Un tipico esempio è la soluzione del complesso residenziale di Sturzenegg che, progettato, realizzato e gestito dalla sgsw, appartiene alla cooperativa abitativa di San Gallo e comprende tre case plurifamiliari Minergie A per un totale di 69 appartamenti. Si tratta del progetto residenziale di pubblica utilità più grande di San Gallo e, con le sue facciate curve, le scandole bicolore e i balconi sfalsati, ha anche una valenza architettonica.
La CTEB integra l’energia solare
La particolarità di Sturzenegg sta nel fatto che le CTEB alimentate a gas sono state abbinate a un impianto fotovoltaico (FV). Le due CTEB hanno ciascuna una potenza termica di 40 kW e una potenza elettrica di 20 kW, mentre il FV arriva a 113 kWp. Le CTEB possono coprire circa il 90% del fabbisogno termico, per la parte restante è disponibile anche una caldaia a gas da 235 kW. Per ottimizzare i tempi di funzionamento e l’autonomia delle CTEB, sono stati installati accumulatori termici con un volume totale di 10,6 m3. La caldaia a gas diventa quindi necessaria solo in caso di fabbisogno termico molto elevato o come ridondanza durante le manutenzioni.
L’elettricità delle CTEB e dell’inverter FV viene utilizzata principalmente dalla comunità di autoconsumo locale. Quando la produzione supera il fabbisogno, l’elettricità inutilizzata viene immessa nella rete della sgsw. Per ottimizzare il sistema, nel semestre estivo in cui di giorno viene generata molta energia solare, la produzione di calore delle CTEB è spostata alle ore notturne. Un sistema di gestione centrale fa sì che i diversi impianti di produzione, compreso l’accumulatore termico, siano sincronizzati e producano il più possibile dell’elettricità consumata in loco.
Quota elevata di consumo proprio
In base alle statistiche, i risultati ci sono. Nel 2020 le CTEB hanno erogato 460’000 kWh di calore, coprendo il 90% del fabbisogno totale. Le CTEB hanno fornito 230’000 kWh di elettricità e l’inverter FV 105’000 kWh, mentre dalla rete ne sono stati attinti solo 60’000 kWh. In rete sono stati immessi poco più di 100’000 kWh. Il sistema complessivo di CTEB e FV raggiunge così una quota di consumo proprio di circa il 70% che, per le sole CTEB, è addirittura leggermente più alta.
Dall’entrata in esercizio nel giugno 2017, le due CTEB hanno funzionato ognuna per 27’500 ore. Secondo la sgsw i moduli standardizzati sono molto affidabili ed efficienti. Anche la combinazione con il fotovoltaico funziona bene. Inoltre, rispetto al solo utilizzo di una caldaia a gas, con le CTEB si risparmiano ogni anno circa 50 tonnellate di CO2 (la riduzione di CO2 si riferisce al calcolo delle emissioni secondo il KBOB).
Ridurre le emissioni di CO2
L’esempio di San Gallo dimostra che le CTEB alimentate a gas rivestono un ruolo importante nell’approvvigionamento e, soprattutto in inverno, possono contribuire alla stabilità della rete elettrica. Inoltre, con la crescente quota di gas rinnovabili nella rete svizzera, le loro emissioni di CO2 continueranno a diminuire. Poiché i distributori aumenteranno gradualmente la quota di gas rinnovabili arrivando al 100% entro il 2050, le CTEB potranno essere gestite sempre più in modo climaticamente neutro.
La città di San Gallo continuerà pertanto a promuovere le CTEB decentralizzate. La sgsw ha intenzione di unire più unità piccole decentralizzate per formare una «centrale elettrica virtuale» come a Sturzenegg. Ciò dovrebbe consentire di fornire potenza elettrica in base alla domanda, soprattutto per l’inverno.
