Fonti di energia rinnovbili
Il progressivo abbandono dei combustibili fossili è un trend diffuso a livello globale nel settore energia a fronte di consumatori sempre più attenti alle tematiche ambientali.
Le fonti di energia rinnovabili (FER) contribuiscono a migliorare le condizioni dell’ambiente e producono effetti economici importanti.
Le FER includono fonti quali l'eolico, l'idroelettrico, il solare e le biomasse, nonché l’energia nucleare a ciclo chiuso. La più grande fonte rinnovabile di cui disponiamo è l’energia solare. Il nostro pianeta riceve fino a 86 petawatt di potenza. Un totale pari a 5000 volte il fabbisogno mondiale.
Nei dispositivi che utilizzano fonti di energia naturale, come ad esempio le pompe di calore o gli impianti a solare termico, trovano applicazione gli scambiatori di calore a piastre saldobrasati e gli scambiatori di tipo JAD.
Collettori solari
I collettori solari, detti anche pannelli termici, rappresentano la soluzione più diffusa per attingere energia solare. Il sistema è composto, tra l’altro, da pannelli solari, accumulatori (serbatoi ad accumulo), scambiatori di calore e regolatori. L’impianto solare può essere utilizzato non solo per riscaldare l’ambiente abitativo, ma anche per riscaldare l’acqua calda sanitaria.
Un pannello solare termico assorbe la luce mediante un assorbitore che, a sua volta, riscalda il glicole propilenico che funge da vettore di calore. Successivamente, la pompa di circolazione immette il liquido nello scambiatore di calore del serbatoio ad accumulo. L’energia termica è trasferita all’acqua nell’accumulatore. Se l’irraggiamento solare non è insufficiente per riscaldare l’acqua, la stessa è riscaldata con un sistema di riscaldamento convenzionale.
Gli impianti solari moderni sono efficaci in ogni stagione. Il loro utilizzo non provoca le emissioni CO2 e gas di scarico nocivi in atmosfera. Il sistema può essere anche collegato all’impianto già esistente. L’investimento in un impianto solare può essere ammortizzato nel corso di pochi anni. L’utente riceve un ulteriore fonte di calore che non va a sostituire l’impianto di riscaldamento, bensì ne riduce i costi di esercizio.
Pompa di calore
La pompa di calore funziona attingendo energia termica dall’ambiente naturale (fonte di calore inferiore) per riscaldare e produrre acqua calda sanitaria (fonte di calore superiore). Il processo si svolge mediante un circuito di raffreddamento in cui avviene il processo di compressione ed espansione del fluido di lavoro. L’evaporatore e il condensatore, che insieme al compressore e alla valvola di espansione costituiscono gli elementi principali del circuito, disperdono l’energia nei circuiti indiretti. La pompa di calore a compressione può operare sfruttando riserve energetiche naturali quali: suolo, aria atmosferica, acque di superficie e sotterranee.
Le pompe di calore trovano sempre maggiore applicazione nel settore dell’edilizia moderna ai fini del risparmio energetico. Sono automatizzate, non richiedono manutenzione ed economiche. Con una pompa correttamente installata, le bollette del riscaldamento saranno molto più basse rispetto ai sistemi tradizionali, e l’investimento iniziale è ammortizzato nel breve termine.s
Geotermia
L’energia geotermica rappresenta una fonte di energia rinnovabile. È presente nella roccia, nell’acqua o nel sottosuolo. Può essere prelevata tramite pompe di calore geotermiche o estratta da falde acquifere profonde. È anche possibile estrarre energia termica dalla roccia, immettendo acqua fredda e prelevandola una volta riscaldata. Tra i 15 e i 18 metri di profondità la temperatura del suolo è stabile durante tutto l’anno. Scendendo più in profondità, la temperatura aumenta mediamente di 3°C ogni 100 m.
Attualmente, l’energia solare viene utilizzata in decine di paesi. È la più importante fonte di energia in Islanda e nelle Filippine. L’impianto di riscaldamento e raffreddamento con pompa di calore rappresenta una soluzione rispettosa dell’ambiente ed economica.
Prelievo dell’energia dal terreno
Le pompe di calore geotermiche possono essere utilizzate sia per riscaldare gli ambienti e l’acqua calda sanitaria, sia per il raffreddamento. Durante il raffreddamento, il terreno viene rigenerato artificialmente. Il calore in eccesso viene dissipato all’esterno dell’edificio e immagazzinato nel terreno. Grazie alla rigenerazione attiva del terreno, l’efficacia della pompa di calore aumenta.
Prelievo dell’energia da acque geotermiche
Le pompe di calore geotermiche sono dispositivi che trovano impiego sia nel riscaldamento degli ambienti chiusie dell’acqua calda sanitaria, sia nel raffreddamento. Lo scambiatore deve essere resistente ai liquidi corrosivi e distinguersi per un’elevata efficienza.
Si distinguono tre sistemi di base per attingere energia dall’acqua geotermica.
- l’impianto monovalente, ossia un impianto indipendente che produce l’energia termica per mezzo dell’impianto geotermico. Tale soluzione è adottata in condizioni di temperature elevate. L’impianto monovalente è anche utilizzato con sistemi a cascata,
- l’impianto bivalente, ossia un impianto in cui la produzione di calore è supportata da apparecchiature convenzionali durante i picchi di domanda lato consumatori. L’impianto richiede l’installazione di una fonte di calore aggiuntiva, aumentando i costi dell’investimento,
- l’impianto ibrido, ossia un sistema in cui la produzione di calore avviene contemporaneamente nell’impianto geotermico e nell’impianto caldaia tradizionale.
