La rete di tubazioni e le sottocentrali d’utenza
I fluidi usati per il teleriscaldamento possono essere di vari tipi: acqua calda, acqua surriscaldata, vapore o olii diatermici; e il sistema di distribuzione può essere diretto (un sistema idraulico collega la centrale di produzione alle unità di riscaldamento come termosifoni o radiatori) o indiretto, in questo caso sono presenti due diversi circuiti messi in contatto tra loro da uno scambiatore di calore installato presso l’utente finale. Quest’ultimo sistema è il più usato in Italia perché, benché comporti spese di realizzazione maggiori, consente di usare acqua calda (non surriscaldata), evitando così l’utilizzo di componenti che debbano sopportare pressioni e dilatazioni troppo elevate, semplifica la manutenzione e l’individuazione di perdite e guasti lungo la rete. Il diametro dei tubi, fattore che aumentando fa lievitare il costo della rete, è determinato anche dalla portata di fluido termovettore.

Questa variabile è determinata dal rapporto fra la potenza termica che occorre fornire alle utenze ed il prodotto del calore specifico del fluido per la differenza di temperatura mandata-ritorno. I tubi sono preisolati per evitare dispersioni di calore. Le tubazioni possono essere in acciaio, ghisa, vetroresina o materiale plastico, coibentate con lana di roccia o di vetro o schiuma di poliuretano espanso, ed esternamente sono protette con una guaina bituminata o con resine termoindurenti. Attualmente le più utilizzate sono le tubazioni pre-coibentate, specifiche per reti di teleriscaldamento, con un sistema integrato di localizzazione delle perdite. La posa delle tubazioni può essere realizzata in cunicolo, in guaina, direttamente nel terreno o fuori terra. Quest’ultima metodologia è adottata solo per situazioni particolari come attraversamenti di ferrovie o canali. La posa delle tubazioni avviene mediante scavi effettuati a cielo aperto, ma in casi in cui non si può compromettere il piano di calpestio si può realizzare a foro cieco. Corrosione, dilatazioni termiche e perdite sono fattori da considerare attentamente durante la posa delle tubazioni per la rete di teleriscaldamento. La rete può essere configurata a forma di pettine, ad anello o ad anelli multipli. Per sistemi di teleriscaldamento di limitate dimensioni, e che si ampliano gradualmente, la prima forma è la più conveniente e la più facile da espandere in nuove aree. L’acqua calda (80-90° C) arriva quindi alla sottocentrale d’utenza, costituita dallo scambiatore di calore, che separa il circuito della rete di teleriscaldamento (primario) da quello dell’utenza. Si trovano poi una valvola di regolazione, un regolatore elettronico della temperatura di mandata ed un contatore di calore per contabilizzare l’energia ceduta all’impianto. Si trovano in commercio sottocentrali, anche prefabbricate in officina, per qualsiasi esigenza: uso industriale, monofamiliare, per il solo riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria. Le funzioni della sottocentrale presso ciascuna utenza sono quelle di: fornire il calore per riscaldare gli ambienti, produrre acqua calda per usi igienico sanitari e separare fisicamente il circuito di rete dai circuiti interni degli utenti. Le sottocentrali per le utenze civili sono dotate di meccanismi che ne regolano il funzionamento nei mesi invernali (acqua calda sanitaria e riscaldamento) e nei mesi estivi (produzione di sola acqua calda sanitaria).

Combustibili che alimentano le centrali di teleriscaldamento (dati aggiornati al 2003)
Ogni tipo di combustibile è adatto per alimentare una centrale a cogenerazione, ed è possibile utilizzare anche i recuperi energetici provenienti da altri processi industriali. La scelta della fonte energetica dipende quindi dal suo costo, dalla sua disponibilità sul territorio e dal suo impatto ambientale.

Carbone
Presenta notevoli problematiche a livello ambientale, viste le alte emissioni di CO2 in fase di combustione, ma nonostante questo è ancora oggi molto usato, poiché il suo prezzo sul mercato internazionale è stabile. E’ utilizzato principalmente in Danimarca, Germania e Finlandia; in Italia il 12% dell’energia prodotta nelle centrali di teleriscaldamento proviene dal carbone.

Prodotti petroliferi
L’olio combustibile è il più usato tra i prodotti petroliferi in Italia.

Gas naturale
E’ il combustibile fossile che garantisce i maggiori vantaggi, in termini di approvvigionamento, di impatto ambientale, e di accettabilità sociale. E’ infatti il combustibile più utilizzato nei sistemi di teleriscaldamento in Italia, con una percentuale del 59% .

Combustibile derivato da rifiuti solidi urbani
Presenta diverse problematiche: dalla gestione dei rifiuti e delle discariche, alla sua scarsa accettabilità da parte della popolazione, che lo considera un combustibile ad alto rischio ambientale. Tuttavia un corretto sviluppo tecnologico ed un’attenta gestione sono in grado di fornire adeguate garanzie di sicurezza ambientale nell’utilizzo di questo combustibile. I rifiuti urbani rappresentano in Italia il combustibile più utilizzato dopo il gas naturale, con una quota pari al 20% sull’energia totale utilizzata.

Calore prodotto come scarto dai processi industriali
Il calore, frutto delle lavorazioni industriali, può essere utilizzato per alimentare centrali di cogenerazione, tenendo conto però di fattori quali la distanza dagli impianti industriali e tempi di produzione; se spesso questa risorsa non è sufficiente per alimentare una grande centrale di teleriscaldamento e cogenerazione, può essere utilizzata per centrali di integrazione.

Biomassa
Fusti, ramaglie forestali, residui o prodotti agricoli, e residui legnosi non trattati da lavorazioni agricole o industriali. Spesso, visti gli alti costi di raccolta di questi scarti, questo tipo di combustibile non è conveniente. Infatti la biomassa ha trovato uso in impianti di teleriscaldamento posti in zone montane, Alto Adige (Val Pusteria) e Piemonte (Biella), dove la biomassa sul territorio è più elevata (scarti di segherie e resti della pulitura dei boschi). In Italia la biomassa ha una percentuale del 2% sul totale dell’energia primaria immessa nei sistemi di teleriscaldamento.

Geotermia
Costituisce solo l’1% in Italia (nonostante la natura vulcanica del paese) e presenta alcuni problemi, legati soprattutto alla distanza tra la fonte e la zona d’utilizzo.

Le diverse tipologie di cogenerazione nelle centrali di teleriscaldamento
Un impianto di teleriscaldamento può essere definito semplice o complesso a seconda del tipo di centrale da cui è alimentato. Nel primo caso si ha una centrale, spesso utilizzata solo in fase di avviamento della rete, che produce solo calore che viene trasportato dal fluido termovettore, mentre nel secondo caso si ha una centrale di teleriscaldamento a cogenerazione, che abbina alla produzione di calore la generazione di energia elettrica. Di seguito si analizzano le tecnologie di cogenerazione più utilizzate per il teleriscaldamento.

• Motori a combustione interna: grandi motori diesel a gasolio, olio combustibile o gas naturale, si recupera il calore dai gas di scarico e dai processi di raffreddamento dell’olio e dell’acqua.
• Cicli a vapore: sistemi caldaia-turbina a vapore che possono operare a condensazione, a spillamento oppure a contropressione; il calore è prodotto prelevando dalla turbina una parte del vapore prima che abbia completato l' espansione, o utilizzando il vapore prodotto dal recupero del calore dei gas di scarico della turbina.
• Turbine a gas: di derivazione aeronautica o industriale, viene sfruttata l’elevata temperatura dei gas di scarico per la produzione di vapore o più raramente di acqua calda.
• Cicli combinati: abbinano le turbine a gas con il ciclo a vapore.
• Celle a combustibile: producono principalmente energia elettrica e secondariamente calore.
• Microturbine: turbine a gas a singolo stadio per potenze elettriche da 30 a 100 kW.