L’uso di energia sostenibile per fornire riscaldamento provoca minori emissioni di anidride carbonica. Anche le emissioni della produzione di elettricità sono in costante calo. Pertanto, le pompe di calore sono una tecnologia di riscaldamento chiave per il futuro. D’altro canto, le pompe di calore utilizzano ancora principalmente refrigeranti dannosi per l’ambiente. Ora i ricercatori di Fraunhofer ISE hanno sviluppato un’alternativa ecologica, che utilizza propano, un gas naturale. Il potenziale di gas serra è circa 500 volte inferiore rispetto ai refrigeranti convenzionali e quindi estremamente basso. Un altro vantaggio è che il nuovo prototipo acqua glicolata / acqua richiede solo un quarto del refrigerante rispetto alle convenzionali pompe di calore disponibili sul mercato alla stessa potenza. Una pompa di calore a propano basata su questo sviluppo sarebbe la prima nel suo genere, in Germania consentita negli spazi interni degli edifici residenziali senza implementare ulteriori misure di sicurezza. Questa nuova tecnologia deve ora essere migliorata. Per l’industria delle pompe di calore, i nuovi refrigeranti sono particolarmente importanti: dal 1 ° gennaio 2020 entrano in vigore i primi divieti sui refrigeranti dannosi nell’Unione Europea.
Il Regolamento UE n. 517/2014 sui gas fluorurati ad effetto serra, o Regolamento sui gas fluorurati, prevede una riduzione continua dei refrigeranti potenzialmente dannosi per l’ambiente. Il regolamento mira a ridurre le emissioni di refrigeranti del 70 percento entro il 2030, rispetto ai valori del 1990. Dopo il 2020, entrano in vigore i divieti sui refrigeranti con un potenziale di riscaldamento globale (GWP) superiore a 2500 volte quello della CO2 (ovvero GWP = 1). Successivamente il valore consentito scenderà di anno in anno.
Pompe di calore a propano per interni praticamente inesistenti sul mercato
I produttori e gli istituti di pompe di calore sono alla ricerca frenetica di alternative ai refrigeranti convenzionali. I primi progressi sono stati raggiunti, ma la maggior parte delle nuove alternative sono velenose o infiammabili e quindi appartengono a gruppi di sicurezza che devono soddisfare requisiti più rigorosi. Questo rende i sistemi più costosi. Il valore GWP del propano è 3. Come refrigerante, è ecologico, relativamente poco costoso, disponibile in tutto il mondo e porta ad alti coefficienti di prestazione. A causa della sua infiammabilità, tuttavia, le norme di sicurezza per l’uso come refrigerante per pompe di calore, noto anche con il nome di R290, sono abbastanza elaborate. Una pompa di calore in una casa unifamiliare varia da cinque a dieci chilowatt di potenza. Se viene superato il limite superiore prescritto di 150 grammi di refrigerante, la pompa di calore può essere installata solo implementando requisiti di sicurezza estesi e costosi. Per questo motivo, le pompe di calore a propano che possono essere installate all’interno dell’edificio sono quasi inesistenti sul mercato.
La ricerca presso Fraunhofer ISE potrebbe aprire il mercato
Il prototipo di nuova concezione presso Fraunhofer ISE con il nome di lavoro LC150 potrebbe cambiare questo. Con 150 grammi di propano, la pompa di calore raggiunge la potenza di riscaldamento di otto chilowatt. A questo valore, l’unità può essere installata all’interno dell’edificio senza implementare ulteriori requisiti di sicurezza. Ogni chilowatt richiede circa 20 grammi di propano. Per fare un confronto, i sistemi disponibili in commercio hanno attualmente da 80 a 90 grammi di refrigerante per potenza di chilowatt, quindi a circa due chilowatt viene superato il limite superiore di 150 grammi. Pertanto, la maggior parte dei produttori di pompe di calore offre attualmente pompe di calore a propano esclusivamente per installazione esterna.
“L’obiettivo del nostro lavoro è quello di sviluppare una pompa di calore che utilizza un refrigerante ecologico e allo stesso tempo raggiunge un’elevata potenza ed efficienza utilizzando la quantità di refrigerante più bassa possibile”, afferma la dott.ssa Lena Schnabel, capo dipartimento tecnologia di riscaldamento e raffreddamento presso Fraunhofer ISE. “Il primo passo è stato fatto. Il prototipo ha raggiunto il livello di potenza previsto per questo segmento di mercato con una carica di refrigerante molto bassa, portando la visione di un’installazione interna più vicina alla realtà. ”Ora i ricercatori del dipartimento di Schnabel vogliono ottimizzare il sistema e attirare partner del settore per un’ampia implementazione della tecnologia sul mercato tedesco ed europeo. L’aumento dell’efficienza e lo sviluppo di un progetto per la produzione in serie sono in cima alla lista. In definitiva, verrà creato un sistema compatto ed economico, anch’esso standardizzato e conforme alle diverse norme di sicurezza nazionali.
