05/02/2025
Servizi a Rete

Sviluppo di nuove reti di teleriscaldamento urbano

Dal magazine - edizione novembre/dicembre 2024

In un momento storico caratterizzato dalla crescente attenzione verso le tematiche ambientali e dalla necessità di accelerare la transizione energetica attraverso politiche orientate al raggiungimento della neutralità climatica entro il 2050, i sistemi di teleriscaldamento si stanno affermando quale soluzione chiave per la decarbonizzazione del settore energetico. Grazie alla loro capacità di sfruttare fonti di energia rinnovabili, calore di scarto industriale o sistemi di cogenerazione ad alta efficienza, queste infrastrutture rappresentano una risposta concreta alle sfide poste dalla crisi climatica e dagli obiettivi di sostenibilità delineati dal Green Deal europeo.

Negli ultimi anni, il concetto di teleriscaldamento ha subito un’evoluzione, affermandosi come un approccio innovativo che sfrutta la rete di distribuzione del calore in qualità di vettore di energia termica, alimentabile da diverse fonti rinnovabili. In questa prospettiva, la rete esistente non è più considerata un’infrastruttura statica, ma un sistema dinamico, che può essere ottimizzato e potenziato per adattarsi alle nuove sfide della sostenibilità, riducendo significativamente l’impiego di combustibili fossili e contribuendo in maniera concreta al miglioramento della qualità dell’aria nelle aree urbane.

In Italia, il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) e il Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica (MASE) stanno contribuendo in modo determinante nel promuovere lo sviluppo e l’ammodernamento delle reti di teleriscaldamento, attraverso una serie di bandi e finanziamenti mirati a favorire una transizione verso un modello energetico più sostenibile e resiliente. Ad oggi sono stati approvati 29 progetti in 9 Regioni italiane, che si inseriscono nel quadro della missione M2C3-9 e che riguardano nuove infrastrutture o l’estensione di reti esistenti, privilegiando iniziative che garantiscono il massimo risparmio di energia primaria non rinnovabile.

Fattore tempo (bandi PNRR e MASE): essenzialità della qualità del progetto per il rispetto dei cronoprogrammi

Il fattore tempo rappresenta una variabile fondamentale nella realizzazione dei progetti finanziati attraverso i bandi del PNRR e del MASE. Il rispetto delle scadenze è infatti essenziale non solo per il completamento delle opere, ma anche per garantire l’erogazione dei fondi.

La rigidità dei termini stabiliti dal PNRR deriva dalla natura stessa del programma europeo Next Generation EU, che impone ai paesi membri di completare l’impiego dei fondi entro il 2026. Ogni progetto deve quindi rispettare una serie di passaggi intermedi, dalle fasi di approvazione e assegnazione delle risorse, fino alla realizzazione delle infrastrutture.

In questo contesto, la qualità della progettazione gioca un ruolo determinante: un progetto ben pianificato, che tenga conto delle complessità tecniche, amministrative e logistiche, permette di anticipare e gestire eventuali criticità, che potrebbero causare ritardi di ogni genere. Anche l’attività della direzione dei lavori riveste un ruolo cruciale nel monitorare costantemente l’avanzamento del progetto, garantendo che le attività vengano eseguite in conformità alle specifiche e nel rispetto delle tempistiche previste dal cronoprogramma.

Il progetto di una nuova rete in ambito fortemente urbanizzato: fasi di sviluppo e vincoli

La progettazione di una nuova rete di teleriscaldamento in un ambiente urbano densamente edificato è un processo complesso, che coinvolge diverse fasi critiche e la gestione attenta di molteplici variabili, tenendo conto non solo degli aspetti tecnici e delle risorse disponibili, ma anche dei vincoli fisici, normativi ed economici, che caratterizzano l’ambiente in cui la rete dovrà essere installata e operare.

Dopo aver valutato approfonditamente le caratteristiche del territorio, i fabbisogni termici degli edifici e la potenza ed energia complessivamente a disposizione, la successiva fase di progettazione prevede la scelta delle tecnologie più adatte per il funzionamento del sistema e la definizione del tracciato delle tubazioni. In un ambiente urbano, dove le infrastrutture esistenti sono dense e complesse, è essenziale prendere in considerazione le interferenze con le infrastrutture già esistenti (reti di sottoservizi, ferrovie, elementi del reticolo idrico), cercando soluzioni che ottimizzino l’utilizzo dello spazio disponibile (tecnologie no-dig) e tenendo ben chiaro il contesto normativo e autorizzativo nel quale il processo si inserisce.

In questo senso un aiuto fondamentale è rappresentato dall’utilizzo dell’approccio BIM (Building Information Modeling), una piattaforma digitale nella quale inglobare tutte le fasi del ciclo di vita delle infrastrutture, attraverso la creazione di un modello tridimensionale che non solo visualizzi la rete, ma integri tutte le informazioni necessarie alla progettazione, tra cui appunto le interazioni con le altre infrastrutture presenti. L’esperienza maturata ha inoltre dimostrato l’utilità del BIM, anche nelle fasi di gestione del progetto e di manutenzione della rete, grazie alla creazione di un gemello digitale che consente di monitorare l’infrastruttura, pianificare interventi e adattare il sistema alle esigenze future.

Il dimensionamento: il supporto del modello termo-fluidodinamico e l’analisi delle sollecitazioni termiche e meccaniche

Nell’ambito della progettazione di nuovi sistemi di teleriscaldamento, il calcolo delle dimensioni idrauliche delle reti è un passaggio fondamentale per garantire l’efficienza, la sostenibilità e la durabilità dell’intero sistema. Uno degli strumenti migliori, per affrontare le sfide di progettazione, è costituito dall’utilizzo di modelli numerici idraulici in grado di simulare in modo preciso il comportamento della rete.

Il software Infoworks Teleris è uno strumento avanzato utilizzato per la progettazione e l’ottimizzazione delle reti termiche, grazie alla capacità di gestire grandi quantità di dati e di eseguire simulazioni complesse. Il software, di cui J+S ha contribuito allo sviluppo, è in grado di calcolare il regime stazionario della rete mediante un processo iterativo, sfruttando equazioni che descrivono il regime idraulico (portate e pressioni), il regime termico (temperature) e i calori di compensazione ai nodi (funzione dei coefficienti di contemporaneità).

Oltre al dimensionamento idraulico, è essenziale analizzare le sollecitazioni meccaniche a cui le tubazioni sono sottoposte per garantire sicurezza, affidabilità e lunga durata del sistema. Le verifiche a stress analysis considerano le interazioni tra tubazioni e terreno, influenzate principalmente dalla profondità di posa, dalle caratteristiche del terreno e dai diametri delle tubazioni stesse. Attraverso esse viene valutato lo stato tensionale indotto da sollecitazioni termiche e meccaniche legate ai cicli operativi, analizzando deformazioni, tensioni e spostamenti nei punti di espansione. La metodologia, ormai consolidata, seguita dal team di progettazione prevede l’utilizzo del software sisKMR per simulare i tratti più critici della rete, come tee e omega di dilatazione, nel rispetto dei requisiti delle normative vigenti.

Interfaccia software Infoworks WS - Teleris

Il cantiere e le procedure per il rispetto del cronoprogramma

La cantierizzazione di un progetto di teleriscaldamento, specie in contesti urbani ad alta densità, è una sfida che richiede una pianificazione precisa e un coordinamento continuo tra i diversi attori coinvolti.

L’esperienza pluriennale di J+S nell’ambito della direzione lavori ha dimostrato come un elemento essenziale per il successo di questi progetti sia la capacità di coordinamento con gli enti locali e con tutte le autorità coinvolte. In questo senso, le riunioni periodiche organizzate con i comuni e gli enti territoriali rivestono un ruolo cruciale, poiché consentono di monitorare costantemente l’avanzamento dei lavori, risolvere problematiche amministrative e tecniche in tempi rapidi e mantenere un dialogo trasparente con le parti interessate. In parallelo, un altro strumento operativo fondamentale ed ampiamente consolidato dal team di lavoro nel corso degli anni è rappresentato dall’organizzazione di una cabina di regia settimanale, ossia un momento di confronto che vede coinvolti periodicamente tutti i responsabili del progetto (progettisti, direzione lavori, coordinatore della sicurezza, imprese esecutrici e committente), nel quale analizzare in maniera dettagliata lo stato del cantiere, verificare l’allineamento con il cronoprogramma e prendere decisioni strategiche per affrontare eventuali criticità, contenendo il più possibile l’impatto del cantiere.

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