Valutazione economico-ambientale del teleriscaldamento di III e IV generazione per la città di Milano : analisi comparativa con approccio di ciclo di vita

In the context of an overall effort to protect the environment and human health, the building sector plays a key role in the climate action policies, as it accounts for about 40% of Europe’s total energy consumption. District heating, especially the IV generation one, has a present and future great potential, in terms of decarbonisation, electrification of heat and energy efficiency. This is due to the optimised way of managing energy, with centralised production, cogeneration, thermal storage, and the possibility of integrating renewable sources and waste heat into the grid. The aim of this study is to evaluate the economic and environmental benefits arising from the implementation of a low-temperature district heating network in Milan by 2050, compared with the current III generation system and some stand-alone heating solutions. The analysis was carried out with a Life Cycle Approach, using 1 kWh of heat supplied as functional unit. For the evaluation of the environmental profiles of the systems, the Ecoinvent database and the Environmental Footprint 2.0 method (16 impact categories) were adopted. The results, obtained with the SimaPro software, show that IV generation district heating has both lower potential climate change impacts and lower weighted results than the III generation (0.083 vs 0.192 kgCO2eq; 6.37 vs 9.77 µPt); both systems have better environmental profiles than all single solutions analysed. The reduction of impacts for the low-temperature grid, in terms of micropoints, is limited due to the high incidence on other impact categories of heat pumps, constituting the 43% of the thermal production in the future scenario. A cost estimation shows that the two district heating networks are economically equivalent, but the overall economic-environmental performance of IV generation is better; other systems, such as large size heat pumps, could be equally competitive. Future insights from this study could concern the assessment of the future national electricity mix, the robustness of the data used, especially economic ones, and the technological challenges related to the implementation of the network in a practical sense.

In un contesto di generale impegno alla tutela dell’ambiente e della salute umana, il settore edile gioca un ruolo chiave nell’ottica delle politiche d’intervento sul clima, dal momento che rappresenta circa il 40% del consumo energetico totale europeo. Il teleriscaldamento, in particolar modo quello di IV generazione, presenta un grande potenziale presente e futuro, relativamente agli obiettivi di decarbonizzazione, elettrificazione del calore ed efficientamento energetico. Ciò è dovuto al modo intelligente di gestire l’energia, con produzione centralizzata, cogenerazione ed accumulo termico, ed alla possibilità di integrare nelle reti fonti rinnovabili e di sfruttare il calore da recupero. In questo studio si intende valutare i benefici economico-ambientali che deriverebbero dalla realizzazione di una rete di teleriscaldamento a basse temperature a Milano entro il 2050, messa a confronto con il sistema di III generazione ad oggi presente sul territorio e con alcune soluzioni di riscaldamento individuale. L’analisi è stata condotta con approccio di ciclo di vita, avendo definito 1 kWh di calore erogato come unità funzionale, rispetto alla quale paragonare i diversi impianti. Per la valutazione dei profili ambientali dei sistemi, modellati sulla base della banca dati Ecoinvent, è stato adottato il metodo Environmental Footprint 2.0, che analizza gli impatti su 16 categorie. I risultati, ottenuti con il software SimaPro, mostrano che il teleriscaldamento di IV generazione ha sia impatto potenziale sul cambiamento climatico sia impatto ambientale ponderato più bassi rispetto alla III (0,083 vs 0,192 kgCO2eq; 6,37 vs 9,77 µPt); entrambi i sistemi hanno profilo ambientale migliore ri spetto a tutte le soluzioni singole analizzate. La riduzione degli impatti per la rete a basse temperature, in termini di micropunti, è frenata a causa dell’elevata incidenza su altre categorie d’impatto delle pompe di calore, costituenti il 43% della produzione termica dello scenario futuro. Da una stima dei costi si evince che le due reti di teleriscaldamento si equivalgono economicamente, ma nel complesso la prestazione economico-ambientale di quella di IV generazione è migliore; altri sistemi, come le pompe di calore di grossa taglia, potrebbero rivelarsi egualmente competitivi. Approfondimenti futuri di questo studio potrebbero riguardare la valutazione del mix elettrico nazionale futuro, la robustezza dei dati utilizzati, soprattutto economici, e le sfide tecnologiche legate alla realizzazione della rete in senso pratico.