Recuperare il calore di scarto per un Portogallo più verde

Vi presentiamo il progetto europeo EMB3Rs, che sta trovando nuovi modi per riciclare il calore di scarto industriale per aumentare l'efficienza energetica, ridurre le emissioni di carbonio e porre fine alla povertà energetica in Portogallo.

Se vi recate al Parque das Nações di Lisbona, vi imbatterete in bar e teatri eleganti, nonché in punti di riferimento iconici come la modernista stazione ferroviaria Oriente e l'imponente Oceanário de Lisboa. Tuttavia, qui si trova anche una costruzione meno conosciuta: l'unica rete di teleriscaldamento a freddo (DHC) su larga scala del Portogallo.

Gestita da Climaespaço, la rete DHC comprende una rete sotterranea di 22,5 km di tubi che fornisce acqua calda e fredda, per il riscaldamento e il raffreddamento, a circa 3500 utenti, tra cui migliaia di appartamenti, la stazione e l'oceanario del parco, nonché il centro espositivo e il centro commerciale. Attualmente il sistema utilizza il gas naturale come fonte di energia primaria, fornendo calore, freddo ed elettricità attraverso un'unità di trigenerazione, ma la situazione è destinata a cambiare.

"Da un punto di vista ambientale ed economico, non è più sostenibile continuare a utilizzare il gas naturale come unica fonte di energia", sottolinea João Castanheira, amministratore delegato di Climaespaço. "Per questo abbiamo riflettuto attentamente sul nostro futuro e su come realizzare la nostra transizione energetica".

A tal fine, Climaespaço ha aderito al progetto di ricerca europeo EMB3Rs (User-driven Energy-Matching & Business Prospection Tool for Industrial Excess Heat/Cold Reduction, Recovery and Redistribution), istituito per studiare il riciclo del calore e del freddo industriale in eccesso. È stata sviluppata una piattaforma che modella il modo in cui l'energia di scarto delle fabbriche potrebbe essere riutilizzata nei processi industriali vicini, nei DHC e persino nelle abitazioni.

Nell'ambito del progetto, diversi soggetti interessati di tutta Europa hanno fornito dati a EMB3Rs e hanno testato e utilizzato la piattaforma per valutare il potenziale di utilizzo del recupero del calore di scarto nelle loro aziende. Alla fine la piattaforma "abbinerà" potenziali fornitori e utenti di energia.

"Abbiamo lavorato su diversi scenari di transizione energetica, tra cui l'utilizzo del calore di scarto di un inceneritore [nelle vicinanze]... e ci siamo resi conto che EMB3Rs sarebbe stato uno strumento molto utile per aiutarci nelle nostre decisioni", afferma Castanheira.

"Sappiamo di alcuni casi in cui ci sono fonti di calore in eccesso, ma gli edifici vicini bruciano gas per il riscaldamento: questo non ha senso e vogliamo usare gli EMBER per analizzare queste potenziali opportunità [di abbinamento energetico]", aggiunge. "Crediamo che ci sia un enorme potenziale per il teleriscaldamento e il teleraffreddamento in tutto il Portogallo, e come azienda con molti sistemi DHC che vogliamo sviluppare - la piattaforma può aiutare".

Ma mentre Climaespaço si è unita al progetto EMB3Rs per cercare nuove fonti di energia, altri partner del progetto sperano di trovare il modo di condividere l'energia in eccesso. Il più grande produttore di cemento del Portogallo, CIMPOR-Indústria de Cimentos, ha collaborato con la società di consulenza ingegneristica globale Emerson per fornire a EMB3Rs i dati sull'energia in eccesso all'interno del suo impianto di produzione di cemento a Souselas.

Come sottolinea Paulo Rocha, Direttore dell'Innovazione e della Sostenibilità del CIMPOR, il calore di scarto viene già recuperato dai gas rilasciati dal forno della fabbrica per l'essiccazione dei combustibili derivati dai residui utilizzati durante le operazioni. Tuttavia, il tempo di ammortamento di dieci anni per gli investimenti futuri per sfruttare un ulteriore recupero di calore da altre fonti è semplicemente troppo lungo. Per questo motivo, Rocha spera che le EMB3R forniscano indicazioni sulle opportunità inesplorate di recuperare il calore a Souselas a costi contenuti. Tale energia potrebbe essere integrata nei processi produttivi esistenti o futuri della fabbrica per aumentare l'efficienza energetica e ridurre le emissioni di anidride carbonica. Potrebbe anche essere trasferita alle industrie vicine, tra cui ospedali, impianti di ceramica, produttori di riso e un mattatoio per il bestiame.

"Penso che lo strumento EMB3Rs possa spingere diversi attori a pensare insieme a nuove soluzioni", afferma Rocha. "Potrebbe anche essere importante per l'industria futura: se si sta costruendo una fabbrica, lo strumento potrebbe fornire informazioni sulle fonti energetiche vicine che potrebbero fornire megawatt di calore".

È questo flusso di energia dal fornitore all'utente che Ana Cardoso, Project Manager dell'Agenzia portoghese per l'energia, ADENE, spera di promuovere in Portogallo. ADENE ha accesso a vaste informazioni attraverso il sistema portoghese di certificazione energetica degli edifici e il sistema di gestione dei consumi energetici intensivi delle industrie, e si è unita a EMB3Rs come "Super-utente" per aiutare a identificare i cluster di fonti e pozzi di energia in tutto il Paese.

Come sottolinea Cardoso, la piattaforma EMB3Rs viene applicata alla regione industrializzata di Aveiro e i dati vengono utilizzati per aiutare ad abbinare l'energia in eccesso ai potenziali utenti a questo macrolivello. In caso di successo, le informazioni provenienti da altre regioni potrebbero essere caricate su EMB3Rs per collegare la domanda e le eccedenze di energia più lontano.

"Le sinergie che identificheremo ci indicheranno soluzioni per l'efficienza energetica e ci forniranno indicazioni su come ridurre l'eccesso di calore nell'industria", spiega l'autrice. "È un aspetto importante: il clima del Portogallo non è freddo, ma la povertà energetica è un problema durante l'inverno, e forse gli EMB3R possono contribuire a ridurlo".

Pieno di promesse

La coordinatrice di EMB3Rs, Mafalda da Silva, dell'Istituto di Scienza e Innovazione in Ingegneria Meccanica e Industriale, INEGI, dell'Università di Porto, è soddisfatta dei progressi del progetto ed è anche rincuorata dal numero di partner disposti a partecipare. Quando il progetto si concluderà all'inizio del 2023, spera che tutti i partner dispongano di opzioni tecniche fattibili su come utilizzare il calore di scarto, che potrebbero anche essere tradotte in altre regioni all'interno e all'esterno del Portogallo.

"Grazie all'analisi con ADENE, lo strumento potrebbe anche identificare le regioni che non dispongono di dati [energetici] e che non si sono rese conto di poter utilizzare tali risorse", afferma.

In prospettiva, da Silva spera che EMB3Rs venga utilizzato come risorsa educativa e sottolinea come la piattaforma sia stata concepita come uno strumento open-source utilizzabile da tutti. "L'idea è che gli utenti possano adattare il codice della piattaforma e creare la propria versione dello strumento per soddisfare al meglio i loro interessi", spiega. "Anche dopo la pubblicazione della piattaforma, spero che avremo una base di utenti interessati che continueranno a farla crescere".

Pur non essendo coinvolti in EMB3R, Maria João Samúdio e Pedro Rocha del Cluster portoghese per le tecnologie di produzione, Produtech, hanno partecipato a numerosi progetti europei. Ad esempio, MANU-SQUARE sta creando un mercato digitale per collegare le capacità produttive alla domanda, mentre PRODUTECH 4 S&C sta sviluppando strumenti per sostenere la produzione sostenibile e circolare in una serie di settori.

Analogamente ai partner del progetto EMB3Rs, sia Samúdio che Rocha attribuiscono grande importanza al riutilizzo del calore industriale e ritengono che la piattaforma possa apportare un reale valore aggiunto. "Vediamo molte aziende che riutilizzano il calore industriale all'interno delle proprie attività, ma EM3ER può anche aiutare la distribuzione sostenibile di questo calore all'interno dell'ecosistema circostante", afferma Rocha.

Come da Silva, anche Samúdio e Rocha apprezzano l'importanza di avere partner di progetto che investano tempo e fondi in una piattaforma, in modo da farla evolvere oltre la fase pilota. E si aspettano che attirare questo tipo di coinvolgimento sia sempre più facile in futuro.

Rocha sottolinea l'aumento dell'interesse pubblico per il cambiamento climatico e le politiche industriali che incoraggiano le aziende a migliorare le loro credenziali verdi. "Anche i costi dell'energia stanno aumentando e questo ha spinto le persone a pensare di più ai processi circolari, compreso il riutilizzo dell'energia e del calore di scarto", aggiunge Samúdio. "Le aziende vengono ora 'spinte' ad allinearsi agli obiettivi di sviluppo sostenibile, quindi penso che il movimento verso la sostenibilità diventerà sempre più facile".

Autore: Rebecca Pool