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Nessuno spreco e grande guadagno: riutilizzare o vendere l’energia termica industriale per trarne profitto

L’impiego di nuovi materiali e metodi sta aiutando le industrie ad alta intensità energetica a catturare e riutilizzare il calore residuo. Questi, infatti, non solo permettono di ridurre il consumo energetico e le emissioni, ma ne rendono possibile la vendita dell’eccesso, creando una situazione vantaggiosa sia per il settore industriale che per la società.

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Il settore industriale è risultato responsabile del 37 % del consumo energetico finale globale totale e del 24 % delle emissioni a livello mondiale nel 2018. Viene persa tra il 20 e il 50 % dell’energia impiegata nei processi industriali sotto forma di gas di scarico caldi, acqua di raffreddamento e perdite di calore da apparecchiature e prodotti. Il progetto SUSPIRE, finanziato dall’UE, ha colto questa grande opportunità per il recupero e l’uso del calore residuo, riducendo il consumo energetico complessivo e le emissioni e fornendo allo stesso tempo la possibilità di vendere l’energia in eccesso.

Tracciare un sentiero

I fluidi termovettori e i materiali a cambiamento di fase sono parte integrante di molti sistemi di gestione termica. I fluidi termovettori trasferiscono il calore tra materiali e processi tramite scambiatori di calore. I materiali a cambiamento di fase fungono da sistemi di accumulo termico reversibili, occupandosi dell’assorbimento o del rilascio del calore durante i cambiamenti di fase, quali lo scioglimento di un cubetto di ghiaccio o il congelamento dell’acqua. Secondo Fernando Santos dell’azienda Azterlan e coordinatore tecnico del progetto SUSPIRE: «Nonostante i fluidi termovettori e i materiali a cambiamento di fase abbiano svolto un ruolo fondamentale nelle centrali di produzione di energia solare, prima del progetto SUSPIRE non erano mai stati adoperati per la cattura, il trasferimento e l’accumulo dell’energia residua negli impianti industriali di processo».

Una cascata di efficienza energetica

Il progetto SUSPIRE ha realizzato nuovi scambiatori di calore a elevata efficienza abbinati a materiali a cambiamento di fase innovativi, integrandoli in un sistema sia per un accumulo di più lungo termine che per il riutilizzo o la commercializzazione. Un materiale a cambiamento di fase a base di silicio (inorganico) immagazzina il calore proveniente da gas di scarico a temperature superiori ai 500 °C per impiegarlo in altri processi ad alta intensità energetica all’interno dello stesso impianto. A sua volta, un materiale a cambiamento di fase organico nello scambiatore di calore attraverso il quale confluisce il vapore di un’autoclave industriale (Boilerclave®) ad alta temperatura permette di immettere nuovamente il calore nell’autoclave Boilerclave® per una maggiore produzione di vapore. Il progetto SUSPIRE si è anche avvalso dell’accumulo di energia termica in fori di trivellazione (BTES, Borehole Thermal Energy Storage), sfruttando il terreno stesso come materiale di accumulo. Secondo Santos, «il progetto SUSPIRE ha messo a frutto l’accumulo di energia termica in fori di trivellazione per accumulare stagionalmente il calore dai sistemi di refrigerazione delle apparecchiature e il calore in eccesso dai sistemi SUSPIRE di recupero energetico. Questo calore può essere utilizzato per il condizionamento di locali e il riscaldamento di uffici a seconda delle esigenze e può persino essere commercializzato o venduto a terze parti per scopi di riscaldamento». Infine, il progetto SUSPIRE ha sviluppato un software su misura per l’individuazione di variabili critiche e la regolazione di parametri di processo per ridurre il consumo energetico dovuto alla produzione di rottami.

Siamo tutti vincitori

Le soluzioni erano orientate a un’azienda di microfusione, le cui fasi di processo implicavano: realizzazione di stampi di cera, costruzione di involucri, deceraggio, combustione, fusione e colata. Ciò includeva anche il riscaldamento e il raffreddamento degli uffici. Il risparmio energetico totale ottenuto si aggirava sul 16 %, derivante da una combinazione di consumo energetico ridotto ed energia in eccesso disponibile per la vendita a terze parti. Una valutazione del ciclo di vita prevedeva una riduzione del 22 % delle emissioni di CO2 tramite l’utilizzo in cascata di queste tecnologie. Il partner, TELUR (sito web in spagnolo) si sta attualmente dedicando alla negoziazione per la vendita dell’energia termica in eccesso per l’alimentazione di un centro sportivo locale che in questo modo potrebbe dimezzare i suoi requisiti di gas naturale. Diverse elaborazioni hanno superato di gran lunga il livello di maturità tecnologica previsto e le PMI si trovano in varie fasi di negoziazione e installazione delle loro tecnologie con i clienti. Gran parte delle elaborazioni può essere applicata singolarmente e non è circoscritta al settore dell’industria di processo. Il modello aziendale permette ai fornitori di energia di investire nelle tecnologie di recupero e accumulo energetico in impianti industriali e di trarre vantaggio dalla vendita a terze parti, tra cui aziende, campi sportivi o condomini. Ciò incentiva gli investimenti, riduce le emissioni e offre vantaggi alla comunità. Santos conclude: «L’impiego del recupero del calore residuo può rompere le barriere tra industrie di processo e società, trasformando la loro coesistenza in un’opportunità piuttosto che in una minaccia».

Parole chiave

SUSPIRE, energia, calore, emissioni, industriale, materiali a cambiamento di fase, accumulo, calore residuo, gas di scarico, scambiatore di calore, accumulo di energia termica in fori di trivellazione, fonderia, efficienza energetica, industria di processo

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