Centrale di trigenerazione - Università degli Studi di Milano

INTRODUZIONE

L’impianto di trigenerazione per definizione consiste in un impianto per la produzione centralizzata di energia elettrica, termica e frigorifera a partire da una forma di energia primaria che nel caso della realizzazione presso la sede dell’Università di Milano di Città Studi viene ad essere costituita dal gas naturale.

Il vantaggio della trigenerazione è quello di accorpare tre fasi altrimenti distinte ottimizzando i rendimenti energetici. Tutto avviene infatti in un solo processo nel quale l’energia contenuta nel combustibile viene maggiormente sfruttata e questo comporta, rispetto alla produzione separata delle stesse quantità di energia elettrica, termica e frigorifera un risparmio in termini economici, energetici e di emissioni in atmosfera.

La trasformazione dell’energia termica in energia elettrica è resa possibile dall’impiego di un cogeneratore che attraverso un potente alternatore azionato da un motore a combustione interna alimentato a gas naturale permette di generare energia elettrica. Il gruppo di cogenerazione inoltre permette di recuperare il calore dissipato dal motore attraverso i liquidi di raffreddamento, lubrificazione e gas esausti.

Il sistema inoltre produce energia frigorifera abbinando il cogeneratore ad un gruppo frigorifero ad assorbimento il cui funzionamento si basa su trasformazioni di stato del fluido refrigerante (acqua) in combinazione con la sostanza utilizzata quale assorbente (bromuro di litio).

Gli effetti della cogenerazione rispetto agli impianti tradizionali hanno ripercussione immediata nel:

• Risparmio energetico, conseguente al minor consumo di combustibile;

• Riduzione dell’impatto ambientale, grazie alla riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra e alla sostituzione dei generatori di calore esistenti poco efficienti e più inquinanti;

• Minor perdite di trasmissione e distribuzione per il sistema elettrico conseguente alla localizzazione degli impianti in prossimità dell’utenza;

• la realizzazione di nuovi locali tecnici;

• l’installazione delle unità di cogenerazione;

• l’installazione di quadri elettrici per la distribuzione dell’energia elettrica in tutto il comparto universitario;

• la realizzazione della centrale termica;

• la realizzazione della centrale frigorifera;

• la realizzazione della rete elettrica di distribuzione in Media Tensione;

• la realizzazione della rete di teleriscaldamento e teleraffrescamento;

• la realizzazione dei pozzi a sevizio degli impianti;

• la realizzazione delle nuove sottocentrali termofrigorifere;

• la realizzazione di un sistema di supervisione e controllo degli impianti;

• l’installazione del sistema di monitoraggio delle emissioni della centrale;

• l’esecuzione degli impianti di climatizzazione al servizio della biblioteca ubicata al piano terra dell’edificio 2c e a servizio della Didattica di Via Venezian (Milano), presso l’edificio 6.

DESCRIZIONE INTERVENTO

Le lavorazioni hanno inizio il giorno 25 maggio 2009 con il primo allestimento del cantiere mediante la posa delle barriere di confinamento dell’area adibita alle lavorazioni, mentre la zona esterna al cantiere interessata al transito dei mezzi di cantiere venivae ad essere segnalata con opportuna segnaletica orizzontale.

L’installazione del cantiere ha richiesto la rimozione di alcuni posti auto, in stretta collaborazione con l’Ufficio Tecnico dell'Università per la conseguente ridistribuzione dei posti auto assegnati

Conclusosi l'allestimento dell'area di cantiere, il primo intervento ha riguardato la rimozione delle strutture urbane del giardino (panchine e marciapiedi) e la scarificazione del terreno, necessaria alle operazioni successive.

La realizzazione della struttura interrata, eseguita mediante scavo di sbancamento confinato in un area ristretta, ha richiesto dopo attente valutazioni tecniche il consolidamento dei fronti di scavo mediante tecnologia a micropali e tiranti lungo il perimetro della costruzione stessa, che ha consentito di evitare che la spinta laterale degli edifici adiacenti causasse il cedimento dello scavo in fase di esecuzione dei lavori.

E’ questo il momento più critico per l’organizzazione del cantiere e per il coordinamento della sicurezza, il cui incarico veniva affidato ad un importante e collaudato studio professionale, altamente specializzato in tipologie di cantieri similari; l’attività di coordinamento della sicurezza in cantiere si è svolto con riunioni settimanali in cui si sono analizzate le criticità delle singole lavorazioni e nel contempo si sono tenute esercitazioni atte a diffondere tra gli operai la cultura della sicurezza e del primo soccorso in caso di necessità.

Le operazioni di messa in sicurezza degli scavi sono state svolte regolarmente e senza ritardi; già ad agosto 2009, terminata la fase di consolidamento dello scavo, con la posa dei micropali e dei relativi tiranti, è stata avviata la fase di sbancamento del terreno; complessivamente verranno asportati 12.000 metri cubi di terra mista a ghiaia.

Sempre nel mese di agosto 2009, si procedeva all’escavazione dei due pozzi di presa dell’acqua di falda e del pozzo di resa della medesima. I pozzi hanno un diametro netto di 1 metro ed una profondità di 45 metri dal piano di campagna; ogni pozzo di presa è dotato di n.° 2 pompe sommerse capaci di aspirare fino a 200 mc/h di acqua.

Concluse le fasi di scavo, si è proceduto al getto della platea di fondazione del fabbricato interrato ad una quota di -8,50 metri rispetto al piano campagna, dopo aver preventivamente posato tutte le tubazioni per i futuri collegamenti elettrici di media tensione e per gli scarichi delle acque. Terminata la realizzazione delle fondamenta del fabbricato, nella quale sono state posizionate le “chiamate armate”, veniva avviata la fase successiva delle opere civili che prevedeva la posa dei pannelli prefabbricati che costituiranno le tamponature dell’involucro edilizio della nuova centrale. La tecnologia impiegata ha visto l’impiego di pannelli tipo “sandwich” posizionati l’uno accanto all’altro con l’inserimento dei tondini di ferro di rafforzamento orizzontale prima del getto di riempimento.

Una volta concluso l’involucro edilizio perimetrale, alla fine del mese di novembre 2009, si è proseguito con la realizzazione delle travi di supporto del solaio, con la successiva armatura e con il getto della soletta. Quest'ultima è stata poi impermeabilizzata per evitare infiltrazioni di acqua piovana. Sul lato rivolto verso il Dipartimento di Biologia sono state poi posizionate travi rovesce, di portata maggiore, per permettere la ricostruzione del passaggio carrabile per l'ingresso e l'uscita delle autovetture.

Nel frattempo, in attesa che si concludesse la costruzione dell’involucro edilizio, nelle officine meccaniche sono già iniziate le operazioni di costruzione dei collettori per l’acqua calda, refrigerata e di pozzo e la prefabbricazione delle tubazioni principali e delle rispettive delle carpenterie che una volta portate in cantiere verranno montate consentendo un notevole risparmio del tempo di esecuzione.

Nel gennaio 2010 si è entrati nella fase forse più interessante dell'operazione poiché veniva avviata la consegna e la posa in opera dei macchinari principali, quali:

- motori di cogenerazione

- generatori di calore

- gruppi frigoriferi ad assorbimento

- pompe di circolazione

- trasformatori

- quadri di media tensione

Una volta posizionate le macchine secondo il layout impiantistico definito dalla Direzione Tecnica di cantiere, sono state installate le cabine ed i setti insonorizzanti che avrebbero poi consentito di garantire un basso impatto acustico della centrale termo frigorifera sull’ambiente universitario. Durante questa fase, solo all’interno della centrale, operano contemporaneamente due ditte specializzate per un totale di 15 addetti, per la realizzazione di tutte le opere idrauliche ed elettriche. Queste attività state affrontate regolarmente e senza interferenze. Con l’avvicinarsi della stagione primaverile, verso la fine del mese di febbraio 2010, veniva ripresi i lavori di scavo; questa volta le operazioni venivano estese anche all’esterno dell’area di cantiere confinata inizialmente con barriere: iniziava così la posa delle reti elettriche di media tensione ed idrauliche di teleriscaldamento e teleraffreddamento, fondamentali per la distribuzione dell'energia elettrica, termica e frigorifera prodotta dalla centrale.

I lavori, a partire dal mese di febbraio 2010, sono proseguiti incessantemente su più fronti: attività impiantistiche e di finitura edile all’interno della centrale, realizzazione della rete di distribuzione esterna, lo smantellamento delle vecchie centrali e la realizzazione delle nuove sottocentrali termiche e frigorifere a servizio dei singoli edifici dell'Università.

Ad aprile 2010 la fase più spettacolare della costruzione che coincide con l’arrivo in cantiere ed il posizionamento della torre per l’evacuazione dei residui di combustione e del calore prodotti dalla centrale. Si tratta di una struttura metallica autoportante di acciaio zincato, rivestita di pannelli in “COR-TEN”, acciaio alto resistenziale anticorrosione la cui caratteristica principale è rappresentata dalla stabilità nel tempo della sua ossidazione naturale che avviene nei primi due/tre mesi dalla prima posa. La soluzione di adottare il COR-TEN, condivisa con la Divisione Edilizia e Manutenzione dell’Università degli Studi di Milano, era stata studiata proprio allo scopo di evitare il deterioramento del rivestimento della torre, inevitabile pur utilizzando acciaio inox, a causa degli agenti atmosferici aggravati dallo smog cittadino.

Con luglio 2010 la costruzione della centrale di cogenerazione può essere considerata terminata e vengono pertanto eseguiti i vari collaudi e, nel contempo, le rifiniture. Il periodo estivo, coincidente con il fermo delle attività didattiche, è stato sfruttato per l'esecuzione delle asfaltature dei viali e delle strade inevitabilmente danneggiate dai lavori.

Il 15 ottobre 2010, gli impianti e le relative macchine ormai testate vengono avviate e da allora funzionano incessantemente per garantire il servizio di riscaldamento invernale e raffrescamento estivo alle migliaia di studenti che occupano il complesso.