Gli impianti di cogenerazione e trigenerazione rappresentano una soluzione particolarmente indicata per le centrali energetiche delle strutture ospedaliere, caratterizzate da consumi elettrici e termici contemporanei. È la scelta effettuata da due importanti ospedali bolognesi.
AGGIORNATO 11 GENNAIO 2021
A causa della criticità dei servizi offerti, un ospedale è caratterizzato da un sistema energetico complesso e particolarmente esigente, che richiede impianti affidabili, accessibili, facili da manutenere e che possano garantire continuità di servizio per tutto l’anno, 7 giorni su 7, 24/24 ore. Le aziende ospedaliere, di fatto, sono tra le poche realtà energy-intensive operative continuativamente, senza interruzioni, con costi energetici che possono arrivare a costituire la seconda voce di spesa, dopo il personale.
La contemporaneità e la continuità dei consumi termici ed elettrici rende gli ospedali un contesto particolarmente adatto per l’installazione di impianti di cogenerazione o trigenerazione, che possono essere sfruttati per l’auto-produzione di energia per un numero molto alto di ore, rendendo più brevi i tempi di ritorno dell’investimento.
Non è un caso, quindi, che molte strutture sanitarie abbiano deciso di riqualificare i propri impianti energetici anche con l’ausilio di co/trigeneratori, sistemi di generazione efficienti che con l’utilizzo di un solo combustibile (generalmente il gas metano) e un solo processo sono in grado di provvedere al fabbisogno elettrico, al riscaldamento e al raffrescamento estivo. Le soluzioni di co-trigenerazione possono portare a notevoli risparmi energetici ed economici, oltre a diminuire sensibilmente l’impatto sull’ambiente in termini di emissioni di CO2, come testimoniano i casi di studio che vi riportiamo più avanti.
Oltre la cogenerazione: sistemi di trigenerazione per le strutture sanitarie
Un cogeneratore è in grado di produrre simultaneamente energia elettrica ed energia termica utile, che può essere convertita in acqua calda, acqua surriscaldata e/o vapore.
Un impianto di trigenerazione si ottiene abbinando a un cogeneratore gruppi frigoriferi ad assorbimento, che producono acqua refrigerata utilizzando come sorgente il calore, anziché elettricità come avviene nelle macchine frigorifere a compressione.
In questo modo, l’investimento in un cogeneratore viene massimizzato perché si sfrutta per il raffrescamento estivo il calore che altrimenti non sarebbe consumato.
L’installazione di un impianto di co-trigenerazione deve essere sempre preceduta da un’analisi di fattibilità tecnico-economica, che metta a fuoco la tipologia e la potenza del sistema più indicato partendo dai profili di consumo dei vettori energetici utilizzati.
È quello che ha fatto anche il Policlinico Sant’Orsola di Bologna che, per incrementare l’efficienza energetica della propria struttura, ha dato il via a un progetto di rinnovamento degli impianti culminato con l’installazione di un impianto di trigenerazione.
Trigenerazione per l’ospedale Sant’Orsola
Il policlinico Sant’Orsola di Bologna, con l’annesso ospedale Malpighi, si estende per 223.000 mq, frequentati ogni giorno da 20.000 persone. L’assetto originario delle centrali termiche era composto da 4 generatori (di cui 1 di scorta) con potenza di 11 MW ciascuno per l’edificio del Sant’Orsola oltre a 4 generatori (2 da 2,3 MW e 2 da 5,3 MW) per il Malpighi. Le centrali producevano acqua surriscaldata e vapore, per il riscaldamento e le utenze tecnologiche, con distribuzione a temperature elevate e un rendimento molto basso, inferiore al 60%.
Il raffrescamento, invece, era affidato a diverse centrali frigorifere al servizio dei padiglioni; in molti casi gli split presenti nei locali non erano in grado di assicurare il giusto comfort estivo. Qualche anno fa è stato avviato, dunque, un progetto di riqualificazione energetica con l’obiettivo di introdurre impianti innovativi, affidabili ed efficienti, ridurre i consumi energetici, abbattere le emissioni e semplificare le operazioni di manutenzione.
È stato realizzato un impianto di trigenerazione, composto da 2 cogeneratori alimentati a gas naturale che producono acqua calda ed energia elettrica. L’acqua calda, oltre a servire l’impianto di climatizzazione invernale e le utenze tecnologiche, alimenta 2 gruppi ad assorbimento monostadio che generano energia frigorifera per il condizionamento estivo. Grazie al corretto dimensionamento, il trigeneratore copre, da solo, gran parte del fabbisogno energetico dell’intero ospedale, assicurando un risparmio considerevole e limitando le emissioni inquinanti.
Inoltre, è stata predisposta una nuova centrale termica sotterranea, con 4 caldaie a condensazione Viessmann da 12 MW a tre giri di fumo ad alta efficienza, che producono acqua a 95°C.
Grazie alla trigenerazione e agli altri interventi di riqualificazione, è stato possibile conseguire ottimi risultati in termini di efficienza energetica: -27% sui consumi di energia primaria e -22,2% di emissioni in atmosfera.
“Si è trattato di un progetto molto complesso, molto articolato, che ha toccato la quasi totalità dell’impiantistica del policlinico. Basta solo pensare che abbiamo realizzato centrali a vapore, ad acqua calda, di cogenerazione, frigorifere e di trattamento acqua, reti acqua calda, vapore, idriche e reti antincendio, pozzi per l’estrazione dell’acqua, cabine elettriche, reti di media e bassa tensione, impianti di supervisione”, ha commentato l’ing. Paolo Genta di CAIREpro, progettista responsabile e direttore dei lavori.
Cogenerazione per l’ospedale Villa Erbosa
Villa Erbosa a Bologna è un ospedale privato accreditato che appartiene al Gruppo S.Donato; offre 279 posti letto per la degenza medica e chirurgica e per la terapia semintensiva, ed è un punto di riferimento nell’ambito dell’ortopedia.
Recentemente si è resa necessaria la riqualificazione della centrale termica in sostituzione di quella presente, obsoleta e ormai giunta a fine vita. L’intervento, su progetto dello Studio Tecnico Associato Parenti di Podenzano (PC), ha previsto l’installazione di una caldaia a condensazione a gas Vitocrossal 300 da 1280 kW per la produzione di acqua calda per riscaldamento, affiancata da una caldaia Vitoplex 200 da 1200 kW con bruciatore misto gas metano e gasolio per aumentare la sicurezza della fornitura: tutta la centrale funziona a gas, avendo però una riserva strategica con serbatoio da 12 m3 di gasolio.
In parallelo alle caldaie ad acqua calda è stato installato un -cogeneratore Vitobloc 200 140 kWel/207 kWth per supportare il fabbisogno di energia elettrica e termica. La dimensione del cogeneratore, alle luce della scarsa richiesta termica estiva della struttura, è stata selezionata per coprire al meglio il valore minimo stimato termico che l’edificio avrà in configurazione finale. Tutte le apparecchiature sono controllate da regolazione automatica con schede Modbus di interfacciamento per caldaie e generatori.
Sempre in centrale termica sono state aggiunte due caldaie a vapore Vitomax HS tipo M93B da 2 t/h, che provvedono alla produzione del vapore tecnologico necessario all’umidificazione invernale e al funzionamento delle apparecchiature della centrale di sterilizzazione.
I nuovi impianti sono in grado di soddisfare le richieste attuali di riscaldamento, produzione acqua calda e produzione di vapore per la struttura, e sono già configurati e dimensionati in vista di futuri interventi di ampliamento. Le soluzioni assicurano un’economicità gestionale, intesa come perseguimento dei minimi livelli di spesa necessari per un utilizzo degli impianti al massimo delle loro prestazioni, con una gestione impiantistica controllata dai competenti operatori, ma esercitabile in modo automatizzato.
