La relazione costituisce una fase delle attività svolte nell’ambito della Ricerca di Sistema denominata ELTEC/ELCITER “Elettrotecnologie innovative per il settore civile e terziario”. Le attività sono finalizzate a valutare i vantaggi energetici, economici ed ambientali di impianti a pompa di calore per la climatizzazione degli edifici, rispetto ad impianti che utilizzano combustibile fossile (rapporti CESI SFR-A1/018182, CESI SFR-A1/018170). Lo studio oggetto del rapporto 1 si riferisce in particolare allo sfruttamento dell’acqua di mare come sorgente termica rinnovabile per impianti a pompa di calore; è stata quindi sviluppata una indagine conoscitiva finalizzata a stimare: • l’entità della potenza e dell’energia teoricamente sfruttabili per la climatizzazione degli edifici tramite impianti a pompa di calore; • la potenzialità di diffusione di questa tecnologia in relazione a criteri di fattibilità tecnica, di convenienza ed economia, di vincoli normativi ed ambientali; • il conseguente risparmio di energia primaria e di emissioni di gas serra (CO2). L’indagine è partita individuando, tra le regioni con sbocco sul mare, quella ritenuta più rappresentativa per il tipo di studio in esame, basandosi su criteri di scelta prefissati, quali l’estensione e l’orografia delle coste, le infrastrutture esistenti, la densità abitativa, le tipologie degli insediamenti edilizi prevalenti, le caratteristiche climatiche delle fasce costiere, il regime termico del mare. Sulla base di queste considerazione e degli elementi a disposizione è stato individuato il Lazio come regione rappresentativa, in quanto data la posizione baricentrica rispetto alla penisola italiana, data l’estensione delle coste e la densità abitativa, consente di esaminare tutti gli aspetti legati all’applicazione oggetto dello studio. Sulla base del regime termico annuale del mare prospiciente la costa, dei salti termici degli impianti in funzionamento invernale ed estivo (ammissibili sia dal punto di vista tecnico che dal punto di vista autorizzativo), dei vincoli di legge sulle modalità di restituzione dell’acqua utilizzata è stata valutata la risorsa termica disponibile nella porzione di mare interessata al prelievo ed allo scarico, calcolata sulla base di modalità semplificate di scambio termico. Lo studio ha analizzato anche gli aspetti normativi ed autorizzativi legati allo sfruttamento dell’acqua di mare ed alla posa delle tubazioni e delle opere di presa a mare. Le autorizzazioni riguardano sia gli enti locali (comune) sia le autorità come la capitaneria di porto competente. Per lo sviluppo dell’analisi sono state individuate le utenze termiche rappresentative del settore residenziale (un condominio) e del settore terziario (albergo, banca, centro commerciale). Le utenze considerate sono casi reali per i quali sono disponibili dati di fabbisogno energetico e di volumetria di riferimento. Le soluzioni impiantistiche di riferimento sono state scelte in modo tale da coprire le soluzioni più diffuse per il riscaldamento invernale ed il condizionamento estivo. Le soluzioni impiantistiche tipiche per le pompe di calore con acqua di mare considerate, sono state scelte tra quelle che prevedevano la separazione del circuito acqua di mare dal circuito idraulico di condensazione della macchina (interfacciandoli con uno scambiatore) al fine di segregare i due circuiti e di limitare i problemi legati all’utilizzo dell’acqua di mare ad una sola porzione di impianto mantenendo “standard” la restante parte. 1 Lo studio è stato effettuato avvalendosi della collaborazione della società CSE s.r.l.

Le opera di presa e restituzione di acqua di mare sono state sviluppate per due tipologie di impianto a seconda della zona di posa tali da resistere anche al moto ondoso ed alle mareggiate. Il dimensionamento dello scambiatore di calore acqua di mare/acqua del circuito di climatizzazione è stato effettuato sulla base del massimo carico termico che corrisponde alla condensazione durante il periodo estivo con funzionamento da refrigeratore. La valutazione della convenienza della soluzione a pompa di calore con acqua di mare rispetto a soluzioni di impianti di riscaldamento e raffrescamento considerate tradizionali, si è sviluppata utilizzando l’analisi di ogni singolo caso nelle varie condizioni operative nell’arco di un anno di riferimento. Partendo dai singoli casi analizzati e dai relativi calcoli di convenienza, è stata effettuata l’estrapolazione all’intera regione Lazio, mediando e pesando i risultati ottenuti sulla base di indicatori statistici ed ipotesi di diffusione sia per il settore abitativo che per il settore terziario. Per la stima della convenienza energetica, nella soluzione con impianto a pompa di calore con acqua di mare, sono stati considerati anche i consumi dell’energia elettrica necessaria per il pompaggio dell’acqua di mare. Sulla base dei costi legati alla distanza dell’impianto utilizzatore dal mare (e quindi dall’opera di presa) è stato effettuato il calcolo della distanza limite economica che annulla nel corso di 5 anni di funzionamento i benefici economici legati all’adozione di un impianto con pompa di calore ad acqua di mare. La diffusione di questa soluzione impiantistica è stata valutata considerando il massimo sfruttamento del potenziale termico del mare prospiciente la costa laziale, compatibilmente con i vincoli normativi vigenti. Sulla base delle ipotesi assunte, risulta che i risparmi di energia primaria ottenibili per l’insieme dei settori edilizi esaminati, è pari a circa 86.000 TEP/anno, di cui 11.501 TEP/anno per il settore residenziale e 74.487 TEP/anno per il terziario. Si rammenta che le ipotesi adottate nello studio, in alcuni casi sono arbitrarie e possono risultare sovrastimate; si segnala, in particolare, l’ipotesi di sostituzione del 50% degli impianti di riferimento con impianti a pompa di calore ad acqua di mare. Una ragionevole previsione di applicazione di questa tecnologia, dovrebbe tenere in considerazione diversi fattori difficilmente quantificabili (diffidenza per impianti non convenzionali, difficoltà di accesso alla costa, autorizzazioni, elevato costo dell’opera di presa, ecc.), che potrebbero ridurne sensibilmente la diffusione. La riduzione delle emissioni di gas serra, per le quali valgono le stesse considerazioni precedentemente dette circa le ipotesi di diffusione regionale assunte nello studio, viene stimata attorno a 31.629 e 204.840 tonnellate di CO2/anno, rispettivamente per il settore residenziale e per il settore terziario. I calcoli sono stati eseguiti con fogli excell strutturati in modo da poter modificare agevolmente le principali variabili quali, ad esempio, i principali parametri di impianto, i costi specifici, e le ipotesi di diffusione adottate per l’estrapolazione al territorio regionale. I risultati, ottenuti per la Regione selezionata, possono essere estesi alle altre regioni con sbocco al mare adottando opportuni criteri di similitudine e parametrizzazione.