Lake Lucerne

Laghi svizzeri usati per combattere il cambiamento climatico

Le acque lacustri superficiali contengono grandi quantità di energia termica, ricevuta dal sole e immagazzinata sotto forma di calore. Tale energia può essere estratta e utilizzata per il riscaldamento, ma non solo, perché l’acqua di lago è utilizzabile anche come refrigerante.

In Svizzera 35 impianti mostrano come sia possibile utilizzare i laghi per evitare di usare i combustibili fossili. Uno si trova nella Svizzera occidentale ed è utilizzato per scaldare le case. L’altro, nella regione italofona al di là delle Alpi, ha il compito di raffreddare il supercomputer più potente d’Europa e, contemporaneamente, di generare elettricità pulita.

Il lago utilizzato per riscaldare 3000 abitazioni

In Svizzera la pompa di calore più grande nel suo genere è entrata in funzione nel 2015. Si trova nella cittadina francofona di La Tour-de-Peilz, in riva al Lago di Ginevra, ed è in grado di riscaldare fino a 3000 abitazioni. Non è facile trovarla, perché è collocata tra l’autostrada e il lago e spesso non la si nota quando si arriva dall’una o dall’altra direzione. La pompa può essere paragonata a un iceberg, perché quella che appare in superficie è solo una minima parte dell’impianto. Scendendo le scale e poi prendendo un ascensore per due piani si arriva nel cuore dell’impianto.

Radiator

Qui è possibile vedere da dove entra l’acqua del lago prima di essere spinta al livello superiore attraverso spessi tubi fino a una serie di scambiatori di calore disposti su una rastrelliera. L’acqua così riscaldata sale quindi di un ulteriore livello, per poi essere spinta fuori e raggiungere – mediante condutture poste al di sotto della strada – gli edifici della zona, dotati di pompe di calore che, come per magia, distribuiscono infine l’acqua calda per il riscaldamento e la doccia alle singole abitazioni.

Dal lago al riscaldamento delle case in tre fasi

Il sistema è composto di tre elementi. Il primo preleva continuamente acqua dal lago utilizzando uno scambiatore di calore che ne estrae energia termica (circa 3 gradi) per poi versare di nuovo l’acqua fredda nel lago, mentre il secondo è un sistema chiuso che manda l’acqua riscaldata agli edifici attraverso un circuito di tubi. La parte finale dell’impianto è costituita dalle pompe di calore, che sono installate in tutti gli edifici collegati. Le pompe di calore estraggono e comprimono il calore contenuto nell’acqua (calda), per poi riversare quest’ultima, fredda, nell’impianto in riva al lago, dove viene scaldata di nuovo attraverso gli scambiatori di calore.

Lakeside heat exchangers in La Tour-de-Peilz
La pompa di calore a La Tour-de-Peilz © Groupe E

Diminuire le emissioni di CO2 in tutta la Svizzera

L’acqua, prelevata da una profondità di 70 metri, ha una temperatura costante di circa 6 gradi. Gli scambiatori di calore estraggono dall’acqua l’energia termica (3 gradi) per poi riversare l’acqua nel lago. Le pompe, i filtri e gli scambiatori di calore sono alimentati a elettricità. Il sistema moltiplica efficacemente l’energia: ogni watt di elettricità utilizzato per alimentare le pompe e gli scambiatori di calore produce da 3 a 4 watt di energia termica.

A pieno regime, con 3600 metri cubi di acqua pompati ogni ora, l’impianto è in grado di produrre 35 milioni di kilowattora di energia all’anno, pari alla quantità di energia consumata annualmente da circa 3000 abitazioni. A questo ritmo l’impianto potrebbe ridurre di 10 000 tonnellate all’anno le emissioni equivalenti di CO2.

Lake-water heating or cooling systems already in operation or planned in Switzerland
Sistemi di riscaldamento o raffreddamento ad acqua già in funzione o previsti in Svizzera © Eawag

Un lago utilizzato per raffreddare un supercomputer

Dall’altra parte della Svizzera, nella regione italofona del Canton Ticino, si trova il computer più potente d’Europa, il supercomputer Piz Daint, che ha una potenza di 19,6 petaflop. I server come quelli che formano il Piz Daint alimentano Internet. Il computer Piz Daint, gestito dal Centro Svizzero di Calcolo Scientifico (CSCS) situato nel Comune di Lugano vicino al lago di Lugano e chiamato come un’importante vetta dei Grigioni che si affaccia sul passo del Forno nelle Alpi svizzere. Viene utilizzato da MeteoSvizzera per l’elaborazione di modelli climatici nonché dall’Istituto Svizzero di Fisica delle Particelle, dall’Human Brain Project e da molte altre istituzioni.

Supercomputer
Supercomputer Piz Daint © CSCS

Le unità dei computer si surriscaldano e devono essere raffreddate per impedirne la fusione. Il Piz Daint non viene tuttavia raffreddato soltanto con l’energia elettrica, ma anche con una quantità d’acqua che può raggiungere i 760 litri al secondo e che viene pompata dal vicino Lago di Lugano. L’utilizzo di acqua fredda proveniente dal lago riduce sensibilmente il consumo complessivo di energia elettrica nell’impianto. L’acqua, prelevata a una profondità di 45 metri, ha una temperatura di circa 6 gradi e viene pompata per 2,8 chilometri fino al CSCS, situato a un’altezza di 30 metri rispetto alla superficie del lago.

Sistema di raffreddamento con acqua di lago nel Centro di Supercomputer nazionale svizzero © CSCS
Sistema di raffreddamento con acqua di lago nel Centro di Supercomputer nazionale svizzero © CSCS

Microturbine per generare energia

L’acqua fredda del lago, che quando raggiunge l’impianto ha una temperatura compresa tra gli 8 e i 9 gradi, è pompata attraverso scambiatori di calore per raffreddare il supercomputer, dopodiché viene inviata a una vasca di smorzamento, ossia un serbatoio atto a eliminarne le turbolenze, e infine riversata nel lago. L’impianto complessivo dispone anche di due microturbine tra il lago e la vasca di smorzamento, situata a un’altezza di 30 metri rispetto al lago. Quando l’acqua scorre a valle verso il lago queste turbine generano elettricità, che viene utilizzata dalle pompe e rappresenta circa un terzo del loro consumo di energia.

Per motivi ecologici l’acqua riversata nel lago non deve mai avere una temperatura superiore ai 25 gradi. Alcune specie di pesci come la trota sono infatti sensibili alla temperatura dell’acqua.

Trota di lago
Trota di lago

 

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