Il freddo dal sole, il miracolo del Solar Cooling

Riprendiamo il discorso interrotto una settimana fa e lo facciamo continuando ad analizzare le potenzialità energetiche derivanti dal sole. Prima di inoltrarmi nel cuore del discorso, è d’obbligo una premessa che non credo di avervi fatto precedentemente. Le forme principali di energia sono sostanzialmente tre e sono: meccanica (pensate all’energia di un auto in movimento), termica (pensate al calore generato in una centrale elettrica) ed elettrica (pensate all’energia elettrica prodotta da un’industria). Spesso, queste tre forme energetiche sono strettamente correlate tra loro e per il principio di Lavoisier che “tutto si trasforma” si passa da una forma energetica ad un’altra, anche se, in ogni passaggio da una forma energetica ad un’altra c’è sempre degradazione di energia (perdite energetiche); quindi più si trasforma è più bassi sono i rendimenti.

Sino a questo momento, abbiamo sempre analizzato sistemi di conversione (per l’appunto si parla di sistemi di conversione perché convertono energia da una forma ad un’altra) che portano alla produzione di energia elettrica la quale, in tutte le macchine motrici, è il prodotto finale spesso raggiunto a scapito di rendimenti di conversione modesti.

Oggi volevo parlare delle possibilità di produrre energia termica (per energia termica si intende la possibilità di produrre il “freddo” o il “caldo”) dal sole; nella fattispecie volevo parlarvi delle potenzialità del Solar Cooling. L’interesse per il Solar Cooling nasce da un fenomeno registrato negli ultimi anni legato ad un forte incremento dei consumi energetici per fini domestici. Questa tendenza è testimoniata dal grafico elaborato con l’ausilio dei dati forniti dalla IAE – International Energy Agency (http://www.iea.org/) .

Si vede, già da questo grafico, come il settore residenziale abbia, soprattutto negli ultimi anni, aumentato i suoi appetiti energetici. Ciò è dovuto, oltre ad una necessità di ammodernare gli involucri edilizi in modo tale da renderli quanto più adiabatici possibili, anche al fenomeno del raffrescamento estivo. Oggi, il consumo di energia elettrica per raffrescare gli ambienti domestici (i comuni condizionatori sono alimentati dall’energia elettrica) rappresenta una buona fetta dei costi pagati in bolletta; si è iniziato, pertanto, a pensare a dei sistemi che potessero adoperare il sole per la produzione del “freddo”. Perché tutto questo? Perché le nostre case, in estate, hanno bisogno del “freddo” nelle ore in cui la radiazione solare è massima (dalle ore 12 alle ore 15) e quindi la produzione del “freddo” sarebbe “in fase” con la radiazione solare; in parole povere avremmo il vantaggio di utilizzare il sole proprio nel momento in cui abbiamo bisogno del fresco. Ciò non potrebbe avvenire nei normali sistemi di produzione di acqua calda sanitaria solari, perché in estate, nella fascia oraria 12-15 di massimo irraggiamento, non abbiamo bisogno di acqua calda…a meno che non vogliate provare l’ebrezza di una doccia calda con 40 °C fuori.

Da queste valutazioni nasce la possibilità di collaudare e testare la tecnologia Solar Cooling. Questa tecnologia si basa sulla tecnologia ad assorbimento. Il gruppo ad assorbimento, sostituisce il compressore (e quindi il consumo di energia elettrica) dei comuni condizionatori. Nei sistemi tradizionali, si brucia gas metano per generare il calore necessario a separare il bromuro di litio (o ammoniaca) dall’acqua, nei sistemi a Solar Cooling questo calore viene generato dal sole, che produce acqua calda (a circa 80-85 °C), il cui calore immagazzinato nell’acqua viene ceduto alla soluzione acqua-bromuro di litio (H₂O-LiBr) per favorirne la separazione. Ecco lo schema impiantistico di un impianto a Solar Cooling.

Intendo specificare, anche per correttezza professionale, che il costo di questi sistemi, attualmente, non è ancora pienamente sostenibile da una famiglia. Ben diverso è il discorso se queste tecnologie vengono viste in un’ottica di raffrescamento di ambienti più “importanti” come ad esempio scuole, palestre, ospedali, piscine o anche serre (allego articolo Enea riguardante il dimensionamento di un impianto di Solar Cooling per il riscaldamento di una serra) dove i costi potrebbero essere meglio ammortizzati.

Come spesso succede per tutto ciò che concerne le tecnologie più innovative, l’Enea si è fatta carico di installare un impianto Solar Cooling per il raffrescamento del locale F51 (2010) e poi F92 (2013) del Centro Ricerche Enea di Casaccia (Roma).

Enea ha giustamente integrato questi sistemi di produzione del “freddo” con l’inserimento di opportuni sistemi di accumulo che consentano un processo di modulazione nella produzione di energia termica in funzione del numero di occupanti, macchine in funzione, in modo tale che l’impianto funzioni al massimo durante i periodi di maggior concentrazione di persone e viceversa (i sistemi di accumulo sono stati citati quando abbiamo parlato dei sistemi di produzione di energia elettrica da solare termodinamico).

Facendo riferimento al solo raffrescamento dell’edificio F92 si vede come questi sistemi di conversione abbiano dei COP (Coefficient of Performance, nelle macchine frigorifere non si fa riferimento al rendimento ma al COP) pari a 0,6-0,7 nettamente più bassi rispetto ai COP dei cicli frigoriferi ad energia elettrica che hanno valori superiori ai 2.

Come giustamente fa notare l’articolo che allego, che analizza più nel dettaglio i consumi energetici dell’impianto di Solar Cooling dell’edificio F92, questi sistemi sono attualmente incentivati dal Gestore dei Servizi Energetici come mostro in figura.

Il costo totale dell’investimento, per l’impianto di raffrescamento dell’edificio F92, è stato di circa 80.000 € ed i tempi di ritorno dell’investimento, con l’ausilio del sistema incentivante, circa pari a 28 anni. E’ normale che più grande è la taglia impiantistica più si ridurranno i tempi di ritorno dell’investimento, che potrebbero arrivare a 8 anni per impianti da 100 kW di potenza di raffrescamento.

Concludo dicendo che, spetta alle amministrazioni locali lungimiranti o ad una popolazione attenta e capace di rivolgersi ai giusti interlocutori (vedi enti di ricerca) la possibilità di intercettare i giusti finanziamenti che diano modo di rendere questi impianti realizzabili. Allo stato attuale, esistono diverse possibilità di ottenere finanziamenti, soprattutto derivanti dalla comunità europea, per progetti in materia di innovazione e di risparmio energetico.

Sta alle amministrazioni attente ed intelligenti chiedere, magari, il supporto per consulenze da parte di studi di ingegneria specializzati in grado di presentare progetti coerenti e fattibili e se le amministrazioni dovessero essere dormienti o affette da letargia cronica, spetta alle donne e agli uomini di buona volontà farsi portavoce, presso opportuni enti nazionali e largamente riconosciuti, della necessità di rivolgere l’attenzione verso queste nuove forme di produzione energetica, per poter intercettare i finanziamenti che la comunità europea mette a disposizione.

Perché Taranto non sia una scatola sulla quale apporre esclusivamente l'etichetta "Ilva".

Perché Taranto sia un contenitore di idee, di buone idee, dove il piano B tanto auspicato altro non sia che la diversificazione che miri a creare più economie che vedano protagoniste il solare termodinamico per la riqualificazione dell’area Ilva, il solar cooling per il raffrescamento di palestre scolastiche e università, la metropolitana come fonte di occupazione e di modernità urbana, il polo turistico importante ed idoneo alla storia che ci appartiene, il museo (sull’esempio di quanto fatto a Bilbao) come trampolino di lancio di un’economia nuova

…e tante altre belle iniziative che dovranno essere energia della Taranto che vogliamo realizzare.