Geotermia applicata: recupero del calore e teleriscaldamento

Geotermia Montegrotto
Il centro urbano di Montegrotto Terme, dove sarà realizzata la prima rete italiana di teleriscaldamento-teleraffrescamento alimentata con reflui termali (Comune di Montegrotto Terme)

Il progetto per la nuova rete di teleriscaldamento-teleraffrescamento (TLR) a Montegrotto Terme è un esempio virtuoso di recupero energetico dei reflui termali, calore da fonte rinnovabile a basso impatto ambientale non valorizzato.

Da migliaia di anni le risorse geotermiche dei Colli Eu­ganei sono utilizzate per scopi termali e terapeuti­ci. In quell’area le acque sotterranee, riscaldate da masse laviche prossime alla superficie, affiorano in superficie ricche di sostanze chimiche disciolte. Oggi hotel e stabilimenti termali attingono l’acqua mediante poz­zi, utilizzandola per cure e trattamenti.

Recentemente il Comu­ne di Montegrotto Terme ha intrapreso un interessante progetto per recuperare il calore residuo contenuto nei reflui termali, da riutilizzare come fonte termica a basso costo per la climatizza­zione invernale ed estiva. Si tratta di un esempio unico in Italia, che potrebbe precorrere altre iniziative mirate allo sfruttamento di una risorsa rinnovabile – la geotermia – molto diffusa quanto sottoutilizzata.

Risorsa, ostacoli, opportunità

I Colli Euganei sono una zona di anomalia geotermica (superficie circa 225 km2) situata pochi chilometri a sud-ovest di Padova, in cui la temperatura massima dell’acqua sfiora 90 °C.

Nell’area sono attive 137 concessioni minerarie e 230 pozzi estrattivi: ho­tel e stabilimenti termali situati nei centri storici di Abano Terme e Montegrotto Terme, ad esempio, attingono acqua a 60÷80 °C mediante pozzi profondi circa 500 m.

La possibilità di sfrutta­re questa fonte geotermica per la produzione di calore per usi civili è stata per anni al centro di proposte e iniziative, ma solo recentemente la municipalità di Montegrotto Terme è riuscita a superare i molti ostacoli che avevano finora vanificato ogni sfor­zo, fra cui:

  • il divieto di utilizzare l’acqua termale per scopi diversi da quel­lo sanitario, superato puntando alla valorizzazione termica dei reflui scaricati nella rete fognaria dai concessionari;
  • la scarsa appetibilità economica delle proposte elaborate in passato, i cui tempi di rientro dall’investimento erano estrema­mente lunghi.

Il progetto per la nuova rete di teleriscaldamento-teleraffresca­mento (di seguito: TLR) è un’interessante opportunità dal punto di vista del risparmio energetico (rendimento stimato del TLR = 82,3%) ed economico (151,82 Tep/anno risparmiate) e del con­tenimento delle emissioni climateranti (-364,37 tCO2 annue).

In più, offre una soluzione razionale sia allo spreco dell’energia termica contenuta nei reflui termali, sia all’inquinamento termi­co provocato dalla loro immissione nella rete fognaria, e quin­di nell’ambiente, senza aver subito un adeguato raffred­damento.

Dal punto di vista tecnico, il progetto prevede anche la possibilità di alimen­tazione della rete TLR con il calore primario contenuto dell’acqua termale attinta da pozzi. In prospettiva, l’infra­struttura sarà quindi in grado di adeguarsi all’evoluzione del quadro normativo in materia di uso delle risorse geotermi­che vergini, per sfruttare direttamente il calore disponibile nel sottosuolo.

Recupero del calore da reflui geotermici
Ing. Piergabriele Andreoli, Direttore generale AESS

L’ing. Piergabriele Andreoli è Direttore Generale di AESS e ha coordinato il PTFE: «Quella di Montegrotto Terme è un’innovazione di processo, un “progetto booster” che parte dall’uso di energia rinnovabile per risolvere o migliorare altri aspetti ambientali, in questo caso la temperatura dei reflui scaricati che rientrerà così nei parametri previsti dalla legislazione vigente.

L’aspetto più innovativo del progetto consiste nel recupero del calore da reflui geotermici mediante pompe di calore, che consentono l’allacciamento di ogni tipo di utenza esistente, rendendo la rete TLR versatile e facilmente adattabile ai diverse tipologie di terminali.

Il progetto per Montegrotto Terme è altamente sostenibile e replicabile e contribuisce al raggiungimento degli obiettivi di neutralità carbonica e climatica. L’esperienza può essere un esempio per altre località termali, in primis per la vicina Abano Terme e per tutte le località della zona con le medesime caratteristiche geotermali, anche di dimensioni più ampie, il cui potenziale per un impianto di teleriscaldamento è nell’ordine di 20÷25 MW».

Breve storia del progetto

Risale al 2017 la creazione di un gruppo di consulenti che, in sinergia con le autorità comunali, ha promosso lo sviluppo del progetto coinvolgendo l’ente Regionale di salvaguardia del baci­no idrominerario e l’Università degli Studi di Padova. Il progetto di massima sviluppato nel 2019 dal Dipartimento di Ingegneria Industriale (prof. ing.Michele De Carli, ing. Jacopo Vivian) ha po­sto le basi per la realizzazione di una rete TLR di 5a generazione.

Nel 2022 al progetto è stato assegnato un contributo economi­co pari a 4.345.042 euro a fondo perduto, a carico del PNRR, nell’ambito del Bando “Sviluppo di Sistemi di teleriscaldamento” finanziato dal programma Next Generation EU. Il progetto aderi­sce infatti alle linee guida europee per la produzione energia da fonti energetiche rinnovabili e non arreca un danno significativo all’ambiente (DNSH).

La municipalità di Montegrotto Terme e le società proprietarie di hotel e stabilimenti termali insediate nel territorio comunale, titolari delle concessioni dei pozzi e del loro utilizzo a fini terapeutici, hanno stipulato una convenzione per l’estrazione, da parte del Comune, del calore residuo dai reflui termali e per la sua distribu­zione attraverso la rete TLR di futura realizzazione.

Geotermia Montegrotto
Il Municipio di Montegrotto Terme sarà uno degli edifici pubblici collegati alla rete TLR alimentata dal recupero del calore dai reflui termali (Velvet)

Ai fondi europei si è poi aggiun­to il finanziamento comunale di 1.155.193 euro, per una spesa totale prevista di circa 5,5 milioni di euro. L’arch. An­drea Rinaldo è Responsabile del procedimento:

«Grazie al contributo del PNRR abbia­mo potuto intraprendere un progetto pilota virtuoso, che riduce lo spreco di un’importante risorsa a vantaggio delle cas­se comunali, del benessere dei cittadini e del delicato equilibrio ambientale del nostro territorio. Per l’amministrazione pubblica di una piccola città si tratta di una sfida importante, dal punto di vista dei tempi e anche della gestione di un cantiere che avrà un impatto significativo sugli spazi collettivi del centro urbano. Ciò nonostante siamo orgogliosi aver tracciato una strada che auspi­chiamo possa essere percorsa anche da altre realtà».

Curato da AESS con STP La Prospettiva, il PFTE è stato posto a base di gara di un appalto integrato aggiudicato recentemente. L’inizio dei lavori è previsto nei prossimi mesi, con l’obiettivo di effettuare collaudo e rendicontazione entro marzo 2026.

Verso l’indipendenza energetica
Con l’adesione al Patto dei Sindaci per il Clima e l’Energia, dal 2016 il Comune di Montegrotto Terme ha iniziato un percorso virtuoso verso la sostenibilità energetica e ambientale, di cui la nuova rete TLR è l’iniziativa più interessante.

Nel 2017 fu infatti stipulata la convenzione con l’Università degli Studi di Padova, per la realizzazione di uno studio scientifico con progetto di massima relativo alle potenzialità d’uso della risorsa geotermica. Nel 2022 la crisi energetica provocata dal conflitto in Ucraina ha impresso la definitiva accelerazione all’iniziativa, attraverso l’adesione all’AESS (Agenzia per l’Energia e lo Sviluppo Sostenibile) e la candidatura al bando per l‘erogazione dei fondi del PNRR (Missione 2, Componente 3, investimento 3.1 “Promozione di un teleriscaldamento efficiente”).

Nel 2023 Comune, AUSER e le autorità parrocchiali locali hanno avviato l’iter per la creazione della CERS (Comunità Energetica Rinnovabile Solidale), inaugurata alla fine di gennaio 2025. Sempre nel 2023 sono stati intrapresi numerosi importanti progetti, fra cui gli interventi per l’incremento dell’efficienza energetica del patrimonio edilizio comunale e la progettazione del masterplan fotovoltaico.

Giorgio Bassan è stato consulente del Comune di Montegrotto Terme ed è fra i principali promotori della rete TLR: «Le acque termali sono una risorsa utile non solo per il riscaldamento invernale. In combinazione con l’energia rinnovabile fotovoltaica si possono alimentare sistemi ad assorbimento, in grado di raffrescare gli edifici riducendo al minimo costi e impatto ambientale. Il principale vantaggio del progetto è la messa a disposizione della collettività un bene che appartiene a tutti, senza depauperare la risorsa».

La città e la rete

Il primo stralcio della rete TLR si svilupperà nell’area pilota del centro urbano – il pianeggiante “ambito storico della salute e del benessere”, dove sono situati importanti stabilimenti termali e i principali edifici pubblici e collettivi della città. Nell’area pilota sono stati censiti 85 edifici, di cui 60 potenzialmente allacciabili.

Lungo circa 2,4 km, il tracciato previsto dal PFTE sarà interrato a circa 1 m di profondità rispetto il piano stradale e collegherà:

  • 3 stabilimenti che conferiranno i reflui termali (sorgenti), situati nella zona orientale dell’area pilota;
  • la centrale tecnologica A, prossima alle sorgenti, che provve­derà allo scambio termico, all’innalzamento della temperatura del fluido termovettore mediante pompe di calore e alla sua distribuzione;
  • 14 utenze (asilo, sedi ASL, AUSER e patronato, canonica, mi­cronido, municipio, oratorio, scuola secondaria di I° grado, uffici comunali con spazio commerciale, ecc.), per un fabbiso­gno termico annuo complessivo di 1.951 MWh.

Queste ultime sono edifici aperti al pubblico scarsamen­te efficienti dal punto di vista energetico, dotati di impianti di riscaldamento con generatori a combustione e con terminali ad alta temperatura (Tmin 70 °C), tutti caratterizzati da un ridotto fabbisogno di ACS.

Il collegamento alla rete TLR cre­erà significativi vantaggi sia in termini di contenimento dei costi per la climatizzazione invernale, sia di riduzione delle emissioni in atmosfera per l’assenza di generatori a combustione. È infat­ti previsto il solo mantenimento della caldaia a condensazione (240 kW) oggi al servizio della scuola, come backup.

Nel periodo estivo la rete TLR potrebbe essere utilizzata per il raffrescamen­to degli edifici, alcuni dei quali già dotati di propri impianti di con­dizionamento a espansione diretta. Singolarmente o a gruppi, le utenze potrebbero essere collegate a una o più centrali frigorife­re equipaggiate con assorbitori.

L’ipotesi studiata per municipio, ufficio tecnico e spazio commerciale prevede un generatore da 170 kWf con relativa torre di raffreddamento. Il primo stralcio è stato concepito per facilitare ulteriori potenziamenti. Il secondo stralcio prevede la realizzazio­ne della centrale tecnologica B, con ramificazione verso al­tre 3 sorgenti e ulteriori edifici pubblici.

L’alimentazione delle centrali con elettricità da fonte fotovoltaica prodotta localmente renderà l’impianto TLR ancora più sostenibile. In prospettiva è prevista l’espansione verso i quartieri residenziali posti a nord e a sud rispetto all’area pilota.

Rendere il TLR più attrattivo per le potenziali utenze future
L’ing. Fausto Ferraresi (STP La Prospettiva) ha curato la progettazione degli impianti del PTFE:

Ing. Fausto Ferraresi, STP La Prospettiva

«L’impostazione del progetto di massima è stata modificata sia per rendere il servizio TLR più attrattivo per le potenziali utenze future, sia per la necessità di ottimizzazione tecnica ed economica alla luce delle nuove scelte progettuali.

È il caso, ad esempio, della centralizzazione dell’innalzamento della temperatura del fluido termovettore a 70÷75 °C, affinché il notevole ΔT lato rete (nell’ordine di 17÷20 °C), risulti superiore 3 o 4 volte rispetto a quello delle pompe di calore reversibili ipotizzate e, di conseguenza, possa essere utilizzato senza incrementare la portata della rete. In questo modo tutte le utenze potranno collegarsi alle sottostazioni indipendentemente dalla tipologia degli impianti di riscaldamento, consumando elettricità solo per il pompaggio.

Abbiamo previsto la possibilità di allacciamento con erogazione del calore a punto fisso, per edifici con ventilconvettori e UTA, e anche alla condotta di ritorno, nel caso di edifici con terminali radianti, anche a vantaggio del rendimento delle pompe di calore.

La notevole difformità dei fabbisogni di potenza delle utenze, per riscaldamento e raffrescamento, ha invece indotto a evitare l’uso di pompe di calore reversibili nella centrale A. Infine, abbiamo dimensionato le condotte principali della rete TLR in coerenza con il phasing del progetto, in relazione sia al potenziale di scambio termico al termine della prima fase (circa 1 MW), sia di quello della seconda fase (circa 2,9 MW)».

Quali difficoltà avete incontrato e come sono state risolte?

«La principale complessità è consistita nei tempi estremamente contenuti per l’elaborazione del progetto. Abbiamo instaurato una fruttuosa collaborazione con l’amministrazione comunale, che ha dato e continua a dare un contributo determinante a un’iniziativa unica nel suo genere in Italia, dalla quale tutti gli attori si aspettano importanti risultati.

Una rete TLR come quella di Montegrotto Terme, basata sull’uso pressoché esclusivo di energia termica rinnovabile, permette infatti di raggiungere in pochi anni l’obiettivo di edifici a “zero emissioni” posto dalla Direttiva EPB al 2050. La realizzazione di questo tipo di iniziative, orientate al miglioramento dell’efficienza degli edifici pubblici e al contenimento delle emissioni locali, dovrebbe essere adeguatamente incentivata».

Dal refluo al fluido

Il PFTE prevede la centralizzazione delle principali funzioni tec­nologiche (recupero del calore, innalzamento della temperatura del fluido, pompaggio, supervisione), anche per semplificare la dotazione impiantistica delle sottostazioni e ridurre al minimo costo e durata dei lavori di allacciamento.

A fronte di un poten­ziale teorico di 1.090 kW fornito dai reflui termali, nella centrale A (primo stralcio) la vasca di raccolta dei reflui situata nel livello ipogeo fornirà energia termica (cautelativamente a T = 40÷45 °C con ΔT = -20 °C) a 3 pompe di calore da 573 kWt, di cui una di riserva (totale 1.146 kWt), che innalzeranno la temperatura del fluido circolante nella rete TLR fino a 75 °C.

Geotermia Montegrotto
Veduta tridimensionale della Centrale A, che accoglierà tutte le principali tecnologie al servizio della rete TLR (AESS, STP La Prospettiva)

Nonostante il possi­bile sfasamento temporale fra il picco di potenza termica recu­perabile e il picco della domanda, per ora il progetto non preve­de il ricorso ad accumuli termici in quanto, nel primo stralcio, la potenza degli scambiatori di calore risulterà maggiore rispetto a quella delle utenze.

La centrale A potrebbe raccogliere anche il refluo del pozzo “Tiberio”, al servizio di un albergo chiuso da anni situato lungo il tracciato del primo stralcio. Con una portata di circa 300 l/min a 80 °C, questo refluo contribuirebbe all’in­nalzamento della temperatura della vasca, con una significativa riduzione del consumo di elettricità e un conseguente migliora­mento del COP delle pompe di calore.

Per la centrale B (secondo stralcio), con potenziale teorico di 1.765 kW, sono state previste 4 pompe di calore della medesima potenza di quelle della cen­trale A, di cui una di riserva (totale 1.719 kW). Le centrali saranno inoltre equipaggiate con:

  • gruppi di pompaggio di rete e ausiliari pilotati da inverter;
  • dispositivi di espansione;
  • sistema di addolcimento;
  • scambiatori di calore a piastre;
  • centrale di monitoraggio delle perdite di rete;
  • cabina elettrica MT/BT;
  • gruppo elettrogeno di soccorso.

La rete di distribuzione è prevista in tubazioni d’acciaio pre-i­solato (sistema bonded in barre da 6 e 12 m, DN da 150 a 60) coibentate con schiuma rigida di poliuretano e rivestite esterna­mente con guaina pehd, resistenti a pressioni di 10 bar, per il tra­sporto di fluidi fino a 140 °C a una velocità massima di circa 1,9 m/s. Stacchi e diramazioni saranno dotati di valvole di intercet­tazione/sezionamento ipogee. L’impianto di segnalazione delle perdite è previsto in cavi di rame (sistema nordico), attestati sulla centralina situata nella centrale A e connessa con il sistema di supervisione.

Le sottostazioni d’utenza saranno del tipo preas­semblato, equipaggiate con:

  • scambiatore a piastre ispezionabili, alimentato a 75÷78 °C (primario) e a 55÷70 °C (secondario) con PN = 16 bar;
  • misuratore di energia termica e sonde (termometrica, esterna, ecc.);
  • valvole (di regolazione a 2 vie modulante con servomotore, di intercettazione e di sicurezza, a 3 vie portamanometro, di drenaggio), oltre a regolatore, filtro, termometro e manometro, termostato per acqua surriscaldata, vasi d’espansione, poz­zetto termometrico e quadro elettrico.

Il sistema di controllo e supervisione opererà su una piattaforma aperta e scalabile, con dati convergenti verso una data room per la regolazione e il monitoraggio di tutti i sistemi in campo.

Le acque di Montegrotto
La risorsa geotermica del BIOCE è utilizzata principalmente per la maturazione dei fanghi termali, generalmente a 50÷55 °C. A seconda delle tipologie impiantistiche presenti nei vari stabilimenti, l’acqua può essere riutilizzata per l’alimentazione e il riscaldamento delle piscine termali e, anche, per la climatizzazione invernale, la produzione dell’ACS e l’erogazione delle cure termali. Le acque termali devono perciò essere raffreddate prima dell’impiego nelle fangaie e nelle piscine.

A valle di tutti gli ulteriori salti termici, nel caso la temperatura dell’acqua risultasse troppo elevata rispetto a quanto prescritto dalle normative per il conferimento in ambiente, il calore in eccesso è dissipato nell’aria prima dell’immissione nella rete di scolo. La concentrazione di sostanze minerali delle acque estratte a Montegrotto Terme comporta proprietà fisico-chimiche degne di nota per l’impiego negli impianti termali e termici, fra cui: alta conducibilità elettrica (presenza di ioni), quindi con notevole potenziale corrosivo per i materiali ferrosi; compresenza di cloruri e solfuri e di temperature elevate, che favoriscono la corrosione; elevata durezza, per il superiore contenuto di ioni calcio e magnesio.

Si tratta quindi di acque che favoriscono la formazione di depositi carbonati nelle tubazioni, negli apparecchi (scambiatori di calore, ecc.) e nei contenitori (accumuli, vasche), rendendo necessaria la loro costante pulizia e manutenzione per evitare fenomeni nocivi alla funzionalità e alla durata degli impianti, sia per prevenire il peggioramento dell’efficienza dello scambio termico.

Geotermia monitorata
I “fluidi di Montegrotto” costituiscono una delle aree geotermiche del Bacino Idrominerario Omogeneo dei Colli Euganei (BIOCE) in cui è presente una correlazione tra temperatura e contenuto in sostanze disciolte (3.500 < tds <5.000 ppm).

Le acque clorurato-sodiche sono anche definibili di tipo salso-bromo-iodico, secondo la terminologia medica, fatto che ne permette lo sfruttamento per i trattamenti termali. Nel territorio comunale sono attualmente attive 27 concessioni (su 38 totali) per stabilimenti termali e ricettivi, per un prelievo annuo complessivo di circa 3,5 milioni di metri cubi (dati 2024). L’estrazione dal sottosuolo avviene mediante pozzi, in base ai quantitativi previsti dalle singole autorizzazioni.

Risultato della collaborazione fra Regione del Veneto, Università degli Studi di Padova e Gestione Unica del BIOCE, il progetto TREASURE ha rinnovato dal punto di vista tecnologico e implementato il sistema di misura e monitoraggio dei livelli della falda termale, per salvaguardia e tutela del giacimento. Regione del Veneto consente inoltre, a titolo sperimentale, l’uso della risorsa termale per scopi geotermici autorizzando progetti a prevalente interesse pubblico.

L’obiettivo è raccogliere dati utili sui possibili influssi degli sfruttamenti termici diretti e indiretti del giacimento termale, nel breve, medio e lungo termine, per la valutazione delle nuove iniziative in relazione alla sostenibilità del BIOCE. Quest’ultimo è soggetto a un regime antropico quasi totale, in quanto il livello della falda termale è direttamente influenzato all’estrazione dell’acqua per usi terapeutici.

È quindi necessario monitorare attentamente una serie di parametri fisici caratteristici del bacino termale per intervenire, se e quando necessario, al fine di contenerne le variazioni termiche, l’innalzamento o l’abbassamento del livello o altri fattori che possano provocare effetti significativi a livello ambientale, urbanistico e sociale.

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