Grande pompa di calore ad ammoniaca utilizza acqua depurata dalle acque reflue per riscaldare la comunità locale.

L’opportunità: recuperare calore con grandi pompe di calore

Le pompe di calore ci aiutano a sfruttare al meglio le nostre risorse e stanno diventando una valida alternativa verde e competitiva rispetto alle tecnologie energetiche tradizionali. Otteniamo sempre più elettricità da fonti rinnovabili. Le pompe di calore sono quindi una parte importante del sistema energetico, poiché possono produrre teleriscaldamento in modo molto efficiente, soprattutto quando c’è un surplus di elettricità o quando l’elettricità è a basso costo.

Questo caso è un ottimo esempio di integrazione tra settori. Invece di scaricare direttamente le acque reflue trattate nel fiume Odense, dalla fine del 2020 vengono convogliate attraverso un sistema di pompe di calore che ne recupera il calore, così l’energia può essere utilizzata per il teleriscaldamento.

Ramboll è stato scelto come consulente per la progettazione del nuovo sistema di pompe di calore presso l’impianto di trattamento delle acque reflue Ejby Mølle. L’impianto Ejby Mølle è di proprietà e gestito dalla società idrica VandCenter Syd, mentre l’impianto di pompe di calore è di proprietà e gestito dalla società locale di teleriscaldamento Fjernvarme Fyn.

Il processo di raffreddamento

La pompa di calore è composta da un sistema chiuso collegato sia al sistema di teleriscaldamento che a quello delle acque reflue. La pompa di calore raffredda le acque reflue trattate di circa 5°C utilizzando ammoniaca. L’ammoniaca è una delle sostanze naturali più efficienti che si possono usare come refrigerante e non danneggia né riscalda l’atmosfera globale.

Il raffreddamento avviene quando l’ammoniaca liquida a bassa pressione passa attraverso uno scambiatore di calore. In questo scambiatore, l’energia viene trasferita dalle acque reflue al circuito dell’ammoniaca, causando l’evaporazione dell’ammoniaca. Un compressore a vite rotante aumenta poi la pressione dell’ammoniaca prima che venga condensata in un altro scambiatore di calore, da cui l’energia viene fornita ad alta temperatura alla rete di distribuzione del teleriscaldamento.

Dopo la condensazione, la pressione nel circuito dell’ammoniaca viene abbassata tramite una valvola di espansione prima che il liquido venga riportato all’evaporatore. In sintesi, le acque reflue cedono calore che viene immesso nella rete di teleriscaldamento e successivamente scaricato a temperatura più bassa nel fiume Odense.

È stato aggiunto un circuito intermedio tra le acque reflue e l’evaporatore dell’ammoniaca nella pompa di calore. Le acque reflue depurate sono solitamente tra 8 e 22°C quando vengono scaricate, una temperatura generalmente superiore a quella dell’acqua in cui vengono immesse. Più la temperatura delle acque reflue si avvicina a quella del corso d’acqua, meglio è. Per gran parte dell’anno, questa installazione di pompe di calore ridurrà la temperatura di uscita dell’acqua scaricata dall’impianto di trattamento fino a quella del fiume Odense. Quando la temperatura dell’acqua scaricata è più vicina a quella naturale del fiume, l’ambiente acquatico ne beneficia.

Le pompe di calore

Le pompe di calore ad ammoniaca per acque reflue ad alta efficienza sono state fornite da IESenergy Aps. Queste pompe possono produrre circa 4 unità di energia per il teleriscaldamento per ogni unità di energia elettrica consumata (COP = 4). Le pompe di calore presso Ejby Mølle rappresentano quindi un passo importante verso un riscaldamento più sostenibile. Possono fornire un totale di 20 MW di calore e si prevede che copriranno il consumo annuo di almeno 5.000 famiglie. Allo stesso tempo, le pompe di calore porteranno anche a una riduzione di 128.000 tonnellate di CO₂ equivalenti in 20 anni.

Fornitura Alfa Laval

Alfa Laval ha fornito gli scambiatori di calore affidabili, efficienti e fondamentali di tipo a piastre semisaldate. Questi operano come evaporatori, condensatori, sottoraffreddatori e raffreddatori d’olio per queste grandi pompe di calore.