Con la fornitura di due pompe di calore, GEA aiuta la città di Lemgo a raggiungere la neutralità climatica entro il 2035. La tecnologia GEA genererà calore dagli effluenti dell’impianto di trattamento delle acque reflue della città, dal calore di scarto di un grande impianto di cogenerazione e dal fiume Bega. Il calore generato dalle grandi pompe di calore è sufficiente a rifornire il centro storico di Lemgo di calore a basse emissioni di carbonio. Si tratta di circa 18 milioni di chilowattora di calore all’anno, con un risparmio di 3.200 tonnellate di emissioni di CO₂ all’anno. Il calore proveniente dagli effluenti dell’impianto di trattamento delle acque reflue può coprire da solo due terzi del fabbisogno di riscaldamento del centro storico o il dodici per cento della domanda totale della rete di teleriscaldamento. La strategia operativa assicura che le pompe di calore possano funzionare costantemente per un massimo di 7.500 ore all’anno per massimizzare i benefici della tecnologia.
Il progetto di GEA a Malmö ha attirato l’attenzione – soluzione individuale sviluppata in coordinamento per le aziende municipalizzate GEA
La Stadtwerke Lemgo è venuta a conoscenza di GEA grazie al progetto della pompa di calore “Malmö”. Anche in questo caso, la tecnologia GEA è stata utilizzata per generare calore dalle acque reflue di un impianto di trattamento delle acque reflue della metropoli svedese. In occasione di un primo incontro in loco a Lemgo, GEA ha suggerito al cliente di sostituire la pompa di calore a bassa pressione e la pompa di calore ad alta pressione inizialmente previste con una pompa di calore a due stadi senza un circuito intermedio in perdita. Questa soluzione è stata rapidamente riconosciuta da tutte le parti coinvolte come l’opzione significativamente più vantaggiosa in termini di energia e di economia. Pertanto è stata portata avanti solo questa variante. All’epoca non esisteva sul mercato una soluzione analoga della concorrenza.
Generazione di calore dalle acque reflue dell’impianto di depurazione comunale di Lemgo
Il recupero di calore dalle acque reflue dell’impianto di depurazione centrale di Lemgo costituisce una parte importante della generazione del teleriscaldamento comunale. L’acqua pulita all’uscita dell’impianto di trattamento delle acque reflue è altamente idonea. Le acque reflue trattate hanno una temperatura media annua di circa 13° C. Grazie al sistema di acque miste, sono disponibili grandi quantità di acqua (pari alle quantità di calore!). Più di 1,5 MW di potenza alla fonte sono disponibili per quasi 8.000 h/a. Inoltre, presso l’impianto di trattamento delle acque reflue sono disponibili infrastrutture quali un impianto di cogenerazione e un collegamento al teleriscaldamento. Il calore viene estratto solo a valle delle fasi di trattamento, all’uscita dell’impianto di depurazione. Ciò consente di generare la massima quantità di calore possibile con uno sforzo tecnico relativamente ridotto. Anche il processo di trattamento delle acque reflue non viene influenzato dall’estrazione di calore.
Le maggiori sfide per Stadtwerke Lemgo e GEA – e come sono state superate
Al momento della messa in funzione, si è scoperto che la qualità dell’acqua della fonte di calore proveniente dall’impianto di trattamento delle acque reflue non soddisfaceva le aspettative di purezza originarie. La conseguente contaminazione degli evaporatori ha fatto sì che la “pompa di calore ad acqua pura” non potesse più continuare a funzionare. Si trattava ora di trovare una soluzione sostenibile. Tra le opzioni prese in considerazione, le delibere congiunte di Stadtwerke Lemgo e GEA hanno scartato la possibilità di un ulteriore scambiatore di calore di separazione o la conversione della pompa di calore e dell’evaporatore a fascio tubiero con un complesso sistema autopulente. La decisione è stata presa a favore di un sistema di filtrazione aggiuntivo, che è stato poi implementato.
Il refrigerante naturale ammoniaca è un altro punto a favore della tutela dell’ambiente
Il fatto che le pompe di calore GEA funzionino anche con il refrigerante naturale ammoniaca è un altro punto a favore in termini di tutela ambientale. L’ammoniaca è un composto inorganico di azoto e idrogeno, più leggero dell’aria e facilmente solubile in acqua. GEA è leader nello sviluppo di soluzioni tecnologiche per refrigeranti naturali come l’ammoniaca, al fine di raggiungere gli obiettivi ambientali per l’eliminazione graduale dell’uso dei gas fluorurati (F-gas) e la riduzione delle emissioni rilasciate nell’atmosfera. Il COP (coefficiente di prestazione) di una pompa di calore ad ammoniaca che opera in condizioni tipiche di una rete di teleriscaldamento o per il calore di processo al di sotto dei 100 °C, ad esempio, è superiore del 40% rispetto ai refrigeranti sintetici, il che significa 40 % di emissioni in meno, 40 % di energia in meno e 40 % di costi in meno.
Una pietra miliare raggiunta, ma non certo il “capolinea”.
La Stadtwerke Lemgo non è ancora soddisfatta dei risultati raggiunti. Sta già pianificando i prossimi passi verso una fornitura di elettricità e calore a zero emissioni di CO₂ per la città: Entro il 2028, oltre il 55% del fabbisogno di teleriscaldamento dovrà essere generato da fonti rinnovabili. Il team di Lemgo si affida a un impianto solare termico su larga scala, a un altro grande serbatoio di accumulo di calore con una pompa di calore PtH e aria integrata. Questi saranno collegati via cavo diretto a una turbina eolica, anch’essa in fase di progettazione, per generare calore eolico. Sono previsti ulteriori investimenti in una caldaia a biomassa e in un impianto di gassificazione del legno per la legna da ardere, al fine di raggiungere l’obiettivo della neutralità climatica.
