In tutto il Nord America, centinaia di centri storici, campus universitari e ospedali sono riscaldati dal vapore trasportato attraverso reti di tubi sotterranei. Le società elettriche hanno installato molti di questi "loop di vapore" o sistemi di energia distrettuale più di 100 anni fa nelle vecchie città della East Coast come New York, Boston e Philadelphia.
Oggi questi sistemi, che spesso forniscono anche acqua refrigerata per il raffreddamento, stanno vivendo una rinascita come potenziale soluzione al cambiamento climatico.
A Philadelphia, il vapore viene generato in un impianto in mattoni rossi costruito nel 1915, uno dei pochi siti industriali rimasti lungo il fiume Schuylkill. Attraverso 41 miglia di tubature, il vapore raggiunge decine di edifici, tra cui il Philadelphia Museum of Art, l'Università della Pennsylvania e le nuove Comcast Towers.
"È come un anello di vapore in cui ci sono un sacco di persone collegate a quell'anello che prendono il vapore e lo usano", ha detto Mike Ancona, direttore operativo di Vicinity Energy, che possiede e gestisce il sistema di loop di vapore di Philadelphia.
L'impianto è uno studio sui contrasti e illustra l'evoluzione della generazione elettrica. Ancona fa notare gli alti soffitti ad arco rivestiti di piastrelle e la dettagliata muratura dell'edificio, che raffigura un'epoca in cui l'elettricità aveva iniziato a sostituire seriamente l'illuminazione a gas. Oggi l'edificio ospita moderne caldaie e un impianto di cogenerazione altamente efficiente che immette elettricità nella rete elettrica e, allo stesso tempo, utilizza il calore in eccesso per produrre il vapore che riscalda gli edifici di Philadelphia. Produce anche vapore alimentare che viene utilizzato per sterilizzare le apparecchiature dei vicini ospedali e per cuocere i salumi.
Dal carbone al gas alle energie rinnovabili
"Quando questo posto è stato costruito, circa 100 anni fa, queste caldaie funzionavano a carbone", ha detto Ancona. "Se potessimo tornare indietro nel tempo, qui ci sarebbe stata una pila di carbone da 60.000 tonnellate".
In origine l'impianto bruciava carbone che arrivava su chiatte fluviali. Durante la Seconda Guerra Mondiale è passato a bruciare petrolio. Oggi brucia gas naturale e un po' di grasso di scarto dei ristoranti vicini per produrre elettricità e utilizza il calore di scarto per generare il vapore. La maggior parte delle persone vede questa rete sotterranea solo attraverso il vapore residuo che sale dalle grate dei marciapiedi.
Secondo Vicinity Energy, questo sistema altamente efficiente e flessibile potrebbe facilmente abbandonare il gas naturale e sostituirlo con energia rinnovabile o combustibile a basse emissioni di carbonio per generare il vapore.
In effetti, l'azienda ha iniziato a farlo con il sistema a circuito di vapore di cui è proprietaria a Boston.
"E i proprietari degli edifici non devono fare nulla", ha dichiarato Bill DiCroce, amministratore delegato di Vicinity Energy. "Non c'è bisogno di grandi adeguamenti. Nessuna grande spesa di capitale da parte loro. Nessuna interruzione del funzionamento dell'edificio. Così diventiamo il modo più semplice per decarbonizzare enormi porzioni di edifici nei centri urbani".
E non sono solo le città a poterne beneficiare. Decine di università dispongono di sistemi di energia distrettuale in cui la fonte di combustibile viene cambiata per ridurre l'impronta di carbonio dell'università.
"Invece di fare 150 edifici singoli, se si riesce a decarbonizzare la fornitura primaria a un impianto centrale, si possono davvero ottenere operazioni a basse emissioni di carbonio su scala", ha dichiarato Rob Thornton, presidente e amministratore delegato dell'International District Energy Association.
Negli Stati Uniti e in Canada esistono più di 900 sistemi di questo tipo e altre migliaia in tutto il mondo. Secondo Thornton, il passaggio di questi sistemi dai combustibili fossili a un'energia più pulita è un modo più efficace dal punto di vista dei costi per raggiungere l'elettrificazione senza sovraccaricare la rete.
"L'energia di distretto è in realtà una soluzione molto elegante, soprattutto per le città, i campus, le comunità e i gruppi di edifici", ha detto Thornton. "Permette agli edifici di raggiungere lo zero netto".
Kimberly Paynter/WHYY
Uno scontro con la politica federale sul clima
Ma a Philadelphia, dove i funzionari della città si sono impegnati a raggiungere lo zero netto entro il 2050, due agenzie federali hanno in programma di passare dal sistema di vapore distrettuale di Vicinity Energy alle caldaie a gas naturale. Questo nonostante l'impegno del Presidente Biden ad affrontare il cambiamento climatico e il suo ordine esecutivo che impone alle agenzie federali di lavorare per limitare le emissioni.
Sia la 30th Street Station dell'Amtrak che l'Independence National Historical Park gestito dal National Park Service, che comprende la storica Independence Hall e il Liberty Bell Center, hanno stipulato accordi con la Philadelphia Gas Works, di proprietà della città, per rimuovere i sistemi a vapore e installare nuove infrastrutture a gas naturale.
Questo fa arrabbiare i gruppi ambientalisti che sostengono il sistema a vapore per la facilità con cui sarebbe possibile utilizzarlo per ridurre le emissioni complessive di carbonio della città.
"Il governo federale ha promesso [circa] 14 milioni di dollari per installare queste caldaie a gas naturale che possono bruciare solo gas naturale per il riscaldamento", ha dichiarato Joseph Ingrao, un avvocato che ha lavorato con il Clean Air Council fino a poco tempo fa.
Il gruppo è particolarmente frustrato dal fatto che, nel caso di Amtrak e del National Park Service, non ci sono stati tentativi di esaminare l'impatto sulle emissioni di gas serra, né audizioni pubbliche o possibilità di commenti, né procedure di gara pubbliche.
Un portavoce di Amtrak ha dichiarato che il passaggio dalle caldaie a vapore distrettuali a quelle a gas naturale sarebbe più efficiente e consentirebbe al sistema di trasporto di risparmiare denaro.
"La diversificazione delle fonti offre un riscaldamento più affidabile per l'edificio e fornisce ad Amtrak significativi vantaggi in termini di costi energetici per tutta la durata del contratto", ha scritto la portavoce di Amtrak Olivia Irvin in una e-mail. "Amtrak condivide l'impegno dell'amministrazione per un futuro a basse emissioni di carbonio e lavoreremo per integrare le valutazioni sulle emissioni di carbonio nei nostri progetti". "
Amtrak non ha fornito ulteriori dettagli sul contratto, né sulla valutazione ambientale che potrebbe aver effettuato per le caldaie a gas che sta installando.
Il National Park Service afferma che i piani di conversione al gas naturale sono iniziati nel 2015, sotto l'amministrazione Obama, e la mossa è in linea con l'ordine esecutivo del Presidente Biden. L'NPS afferma che il nuovo impianto consumerà meno carburante e costerà meno, ma non è stato possibile verificarlo in modo indipendente.
"L'energia richiesta per generare vapore ad alta pressione e trasportarlo per 2,5 miglia fino al parco è sostanzialmente superiore a quella che il parco utilizzerà per autogenerare acqua calda per il riscaldamento e pomparla attraverso sistemi a circuito chiuso che servono più edifici", ha scritto un portavoce in una e-mail. "Il futuro sistema del parco, poiché non consumerà la quantità di combustibile necessaria per convertire l'acqua in vapore e farà ricircolare il mezzo di riscaldamento, consumerà molto meno combustibile di quello necessario per fornire vapore dal fornitore esistente".
Kevin Hagerty, COO di Vicinity, afferma che il Park Service è "falso o disinformato".
"Come si può affermare che un processo che brucerà ulteriore gas naturale farà risparmiare emissioni di carbonio rispetto a un processo che cattura il calore di scarto che alimenta il 70% del vapore che riscalda gli [edifici] di Philadelphia?
Secondo DiCroce, anche se il gas naturale può essere più economico, è necessario prendere in considerazione l'ambiente.
"La gente si preoccupa di due aspetti: i dollari e le emissioni di carbonio", ha detto DiCroce. "Istituzioni diverse, persone diverse decidono verso quale verde orientarsi. Quindi chi decide di orientarsi verso l'alternativa più economica prenderà decisioni diverse rispetto a chi cerca di guardare a un futuro a minore intensità di carbonio".
I sostenitori affermano che l'energia distrettuale si è dimostrata resistente anche in caso di condizioni meteorologiche estreme. Dopo la tempesta Sandy che ha colpito la costa orientale nel 2012, i sistemi di riscaldamento e raffreddamento a energia distrettuale sono rimasti in funzione nonostante le interruzioni di corrente. E quando l'anno scorso il Texas è stato colpito da una terribile tempesta invernale che ha mandato in tilt la rete elettrica dello Stato, i sistemi di teleriscaldamento che servivano il centro di Houston, i sette ospedali del Texas Medical Center, la Texas A&M University e l'Università del Texas ad Austin hanno continuato a funzionare senza interruzioni del servizio.