UNARETI è la società del gruppo A2A che si occupa della distribuzione elettrica e del gas naturale in alcune delle principali città lombarde (Bergamo, Brescia e Milano).

In particolare, per il gas naturale, gestisce oltre 5.000 km di rete in 60 Comuni con oltre 1 milione di utenze allacciate ed è da sempre impegnata nello sviluppo di progetti innovativi con l’obiettivo di aumentare l’efficienza e la funzionalità delle reti gestite.

Uno dei progetti più recenti riguarda l’installazione di due  turboespansori  presso la cabina di Riduzione e Misura (ReMi) di Macconago (MI)  in collaborazione con Turboden SpA e Pietro Fiorentini SpA.

Turboden SpA, società del gruppo Mitsubishi Heavy Industries, è leader mondiale nello sviluppo di soluzioni di decarbonizzazione basate su Ciclo Ranking Organico, espansori di gas e grandi pompe di calore.

Pietro Fiorentini SpA, azienda riconosciuta a livello mondiale con oltre 80 anni di esperienza, fornisce soluzioni tecnicamente all’avanguardia per la filiera dell’energia, partendo dal gas naturale e allargando i propri orizzonti al mondo idrico e dei “green gas”, come biometano ed idrogeno.

Per capire di cosa si tratta bisogna fare qualche premessa.

Il gas naturale che arriva nelle nostre case e che utilizziamo per riscaldare l’acqua o, d’inverno, per alimentare la nostra caldaia arriva da molto lontano.

In Italia viene trasportato da SNAM attraverso le reti di tubazioni nazionali, dove la pressione è di 50 o più barg (*), dai punti di ingresso del nostro paese fino ai confini delle nostre città dove i distributori come UNARETI lo prendono in consegna e ne riducono la pressione fino ai livelli richiesti per l’alimentazione delle reti di distribuzione cittadine ed  il funzionamento delle apparecchiature degli utenti (da 10 a 2000 volte più bassi) .

Abbiamo quindi un gas che, in prossimità delle nostre case, subisce una decompressione (riduzione della pressione) enorme, nelle cabine ReMi, grazie a valvole di laminazione che dissipano, sostanzialmente, l’energia di pressione contenuta nel gas compresso proveniente da SNAM. L’espansione del gas ne provoca un raffreddamento e quindi, solitamente, è necessario anche pre-riscaldarlo per evitare che raggiunga temperature troppo basse che danneggerebbero le apparecchiature.

L’esperienza ci insegna tuttavia che la decompressione di un gas può generare energia meccanica; è necessario però far fluire il gas attraverso una turbina.

Il turboespansore è la turbina che decomprime il gas recuperando (in parte) l’energia di pressione dello stesso e trasformandola in energia meccanica (rotazione dell’albero della turbina) e quindi in energia elettrica tramite un alternatore.

(*) barg (dall'inglese bar gauge) è la differenza tra la pressione, in bar, all’interno del tubo e la pressione atmosferica esterna.

Tutto semplice? Non proprio, perché la quantità di gas che passa attraverso la cabina ReMi subisce delle enormi variazioni di portata sia nel corso della stessa giornata sia nel corso delle stagioni e, alle turbine, queste enormi variazioni non piacciono. Quindi, bisogna avere una particolare cura nel dimensionamento e nella progettazione di questo tipo di impianti nonché nel successivo esercizio.

Inoltre, l’espansione del gas all’interno della turbina provoca un raffreddamento del gas un po' più intenso di quello che avviene nella valvola di laminazione, quindi i consumi di pre-riscaldo sono un po' maggiori.

I risultati in efficienza

L'efficienza della trasformazione energetica è comunque almeno del 70% maggiore  rispetto all'efficienza delle macchine termiche convenzionali o delle centrali termoelettriche, grazie al recupero dell'energia di pressione contenuta nel gas, altrimenti persa. Questa soluzione permette infatti di recuperare, dal 100% di energia termica immessa nel sistema di preriscaldo, in media l'85% di energia elettrica mentre i migliori sistemi convenzionali di produzione di energia elettrica convertono solo il 50% circa dell'energia primaria in elettricità.

Il bilancio energetico è pertanto positivo e l'impatto ambientale è ridotto al minimo. Il preriscaldo avviene a circa 80°C e, in prospettiva, potrebbe essere effettuato anche mediante cascami energetici a basse temperature

Nell’ambito degli interventi previsti nel Piano di Sviluppo per la nuova concessione d’ambito “Milano 1”, il prossimo anno, UNARETI avvierà l’installazione, presso la cabina ReMi di Macconago - una delle principali cabine di alimentazione della rete di Milano (la città consuma oltre un miliardo di m3/anno) – , di due turboespansori che opereranno in parallelo alle attuali linee di laminazione presenti nella cabina Re.Mi.

Le potenze elettriche nominali delle due macchine sono rispettivamente di circa 3 MWe (TE1) e 0,7 MWe (TE2) per complessivi 3,7 MW c.ca.

L’impianto è particolarmente complesso poiché ciascuna delle due turbine effettua una decompressione del gas su un diverso salto di pressione e con portate nominali diverse (vedasi fig.1):

• la prima (TE1), dimensionata per 115.000 Sm3/h, espande il gas dalla pressione del metanodotto di Snam Rete Gas (50 barg) fino a 12 barg, in parallelo alle linee che effettuano il primo salto di decompressione dell’intero flusso transitante in cabina;
• la seconda macchina (TE2), dimensionata per 40.000 Sm3/h  dalla pressione di 12 fino a 4,5 barg, è in parallelo alle linee di decompressione situate su una delle derivazioni in uscita dal primo salto di decompressione.

Le turbine sono progettate per velocità di rotazione a 3.000 rpm in modo da massimizzare l’affidabilità di esercizio. A valle della turbina, saranno installati tutti i sistemi meccanici ed elettrici necessari alla trasformazione dell’energia meccanica all’albero in energia elettrica da immettere in rete.

È prevista inoltre  la realizzazione di una centrale termica ad alto rendimento dedicata al preriscaldo del gas per ottimizzare i consumi.

La produzione di elettricità

La produzione elettrica prevista è di circa 13 milioni di kWh/a, pari al consumo di circa 5.000 famiglie, con un consumo aggiuntivo di metano di soli 1.500.000 m3/a.  A titolo di confronto per produrre la stessa quantità di elettricità con una delle migliori centrali termoelettriche sul mercato servirebbero circa 3.000.000 di m3/a, abbiamo quindi un risparmio del 50%, pari a 300 m3/a per famiglia ovvero circa il 20% del consumo medio annuo per il riscaldamento ambientale.

La realizzazione dei turboespansori a Macconago testimonia l’impegno di UNARETI  in termini di sostenibilità. Inoltre, questo è solo il primo di una serie di impianti che abbiamo in progetto per il futuro.

*Terenzio Poeta è Director of Market Development and Special Projects Unareti Spa;