La domanda complessiva nel settore terziario di calore a scopo industriale in Italia è pari a circa 240 TW/h l’anno. Ad oggi questa energia viene fornita per il 50% da gas, per il 30% da energia elettrica e per il 20% da combustibili fossili.
A seconda del settore a cui si fa riferimento la temperatura a cui tale calore viene richiesto varia: Il 30% della domanda è riferito a processi che richiedono calore a bassa temperatura (<100°C, pulizia e riscaldamento), il 27% calore processi a media temperatura (100°C-400°C, alimentare, cantine e birrifici, tessile, cartiere, miniere e cave, essicazione) e il restante 43% processi ad alta temperature (>400°C, chimica, trattamento plastiche). Il potenziale di copertura della richiesta di energia termica a bassa temperatura che può essere imputato al solare termico è di circa 9-10 TWh, pari al 4% del totale.
Con il solare termodinamico a concentrazione si può raggiungere una potenza complessivamente installabile di 10 GWth: i collettori solari a concentrazione, infatti, offrono svariate possibilità applicative, per la più alta efficienza operativa rispetto ai collettori piano o a tubi evacuati (35-70% a seconda della tecnologia usata) e per la possibilità di orientare gli specchi, permettendo di avere condizioni operative ottimale durante le varie ore del giorno. Inoltre le temperature raggiunte possono variare in un range tra 100°C e 400°C, rendendo questa tecnologia adatta ad applicazioni nei settori alimentari, tessili, cartari, minerari, chimici etc..
Solar cooling
In Italia è presente il più vasto mercato di condizionatori d’Europa, oltre il 95% delle applicazioni per il raffrescamento usa energia elettrica, e più del 90% del’energia consumata oggi per il cooling è destinata ad applicazioni con temperature sopra i -15°C. Inoltre la domanda di energia elettrica nel periodo estivo negli ultimi anni raggiunge spesso picchi estremi proprio per l’uso dei tradizionali condizionatori d’aria, fino a causare talvolta dei black out della rete elettrica. La ricerca in ambito internazionale si sta occupando da tempo dello sviluppo di tecnologie per la generazione del freddo, utilizzando fonti energetiche rinnovabili. L’energia solare appare la più attraente, in quanto dotata di buon sincronismo tra la disponibilità di radiazione solare e domanda energetica per il condizionamento, oltre al fatto di essere una risorsa ampiamente disponibile nelle fasce climatiche in cui è maggiore la richiesta di climatizzazione. Il potenziale in Italia per il condizionamento residenziale e terziario è stimato essere pari a 70 TWhc. La potenza complessivamente installabile è stata stimata in 40 GWth.
Poiché il momento di maggior domanda di condizionamento corrisponde al momento di insolazione, da qualche anno si sta studiando il modo di sfruttare l’energia solare in tale ambito, principalmente attraverso l’abbinamento di pannelli solari a macchine ad assorbimento. Le macchine ad assorbimento, infatti, sono macchine che “trasformano” il calore in entrata in freddo e sono usate per condizionare grandi ambienti, solitamente abbinate a un bruciatori di gas. Esistono diversi tipi di macchine ad assorbimento: a seconda del tipo si raggiungono livelli di COP (Coefficient of Performance) diversi. Il COP indica quanta energia frigorifera viene prodotta dall’energia termica in entrata (es: un COP pari a 0.7 corrisponde alla produzione di 0.7 kWhfr corrispondenti a un’energia termica in entrata di 1 kwth). Ovviamente un buon valore di COP è superiore a 1.
Gli assorbitori più diffusi utilizzano l’acqua come refrigerante e bromuro di litio come assorbente. Le potenze tipiche di queste macchine sono di diverse centinaia di kw frigoriferi e le temperature richieste variano dagli 80°C per macchine a singolo effetto (COP massimo 0,8) e oltre i 140°C per macchine a doppio effetto, che raggiungono livelli di COP già elevati (1.4). Dati gli elevati valori di temperatura richiesta, queste macchine non possono essere accoppiate ai tradizionali collettori solari termici, che non permettono di raggiungere temperature oltre 100-120°C. L’integrazione con sistemi ad assorbimento ad elevato COP con collettori solari a concentrazione, che permettono di arrivare a temperature elevate, è la soluzione ottima per massimizzare l’efficienza dei sistemi di raffrescamento ambientale, in particolare per edifici di grossa volumetria (ospedali, centri commerciali, scuole, uffici..).
Un collettore solare a concentrazione consiste in una serie di superfici riflettenti (i concentratori appunto) che riflettono la radiazione solare in un tubo ricevitore assorbente in cui scorre un fluido che raccoglie il calore in arrivo. Il calore trasportato dal fluido può essere usato direttamente nella macchina ad assorbimento o può essere stoccato e riutilizzato nei momenti di mancanza di sole o nelle ore serali.
* Questo articolo è tratto da Comunicare Energia, N° 1 Gen-Feb 2011.
Comunicare Energia è il magazine multimediale e gratuito dedicato alle Energie da Fonti Rinnovabili e al Risparmio Energetico.
www.comunicareenergia.com
