Come riscaldare e raffreddare le case europee in modo sostenibile
Molti edifici in Europa consumano grandi quantità di energia per il riscaldamento e il raffreddamento. Gli impianti di condizionamento sono spesso inefficienti e possono essere dannosi per l’ambiente se dipendono dall’elettricità generata da combustibili fossili. Il progetto Hybrid-BioVGE, finanziato dall’UE, ha creato un nuovo sistema di riscaldamento e raffreddamento basato sull’energia rinnovabile. La tecnologia sfrutta il calore del sole e della biomassa e si monitora in modo intelligente per offrire una soluzione più efficiente e conveniente rispetto ai concorrenti. «I risultati del progetto contribuiscono ad abbattere le barriere tecnologiche esistenti per i sistemi di riscaldamento e raffreddamento degli ambienti a energia solare e a biomassa su piccola scala, come l’elevata complessità, la mancanza di siti dimostrativi e l’assenza di dati pratici in ambienti operativi reali», afferma Szabolcs Varga, ricercatore coordinatore presso l’Institute of Science and Innovation in Mechanical and Industrial Engineering (INEGI) di Porto e coordinatore del progetto Hybrid-BioVGE.
Riscaldamento e raffreddamento ibridi
Il sistema Hybrid-BioVGE funziona con due fonti di energia alternativa: il calore del sole e il calore della biomassa. Di conseguenza, è in grado di fornire sia il riscaldamento degli ambienti interni in inverno, sia il raffreddamento in estate. Necessita di pochissima elettricità per funzionare, poiché il calore del sole è la fonte primaria di energia e la biomassa è usata solo come riserva. Per ottenere un’elevata efficienza solare, il team ha sviluppato un innovativo sistema di energia termica con materiali a cambiamento di fase per accumulare il calore. I sistemi di controllo intelligenti contribuiscono inoltre a monitorare l’apparecchiatura per garantire una maggiore efficienza. «Una caldaia a biomassa multicombustibile è in grado di funzionare in modo affidabile e a basse emissioni, utilizzando diversi combustibili da biomassa disponibili localmente», spiega Varga. «La tecnologia sviluppata nell’ambito del progetto Hybrid-BioVGE garantisce livelli di emissioni notevolmente inferiori rispetto alle caldaie moderne per combustibili a base di pellet di legno, paglia e miscanto.»
Un sistema avanzato per tutto l’anno
In estate, la tecnologia converte il calore in freddo per raffreddare gli spazi interni. «I nostri risultati indicano che le prestazioni del sistema di raffreddamento a eiettori sviluppato sono notevolmente superiori rispetto a quelli convenzionali», osserva Varga. «Il miglioramento delle prestazioni può raggiungere il 100 %.» Il team ha raccolto risultati importanti durante il progetto sia a livello di componenti che di sistema. I collettori solari termici sono stati sviluppati per soddisfare i livelli di temperatura più elevati richiesti per il funzionamento del refrigeratore, riducendo al contempo il costo del calore a circa 0,45 euro/W. La flessibilità del combustibile della caldaia a biomassa è stata sviluppata andando oltre lo stato dell’arte. Il team ha incorporato nel sistema anche funzionalità di stoccaggio del freddo, ottenendo riscontri positivi durante il collaudo. «È stato implementato un sistema di controllo modulare con archiviazione dei dati nel cloud e funzionalità di monitoraggio in tempo reale basate sul web», aggiunge Varga.
Sviluppare i prototipi
Il team ha sviluppato tre prototipi operativi di Hybrid-BioVGE: uno è stato sottoposto a collaudo in una piattaforma hardware-in-the-loop appositamente progettata, mentre gli altri due sono stati monitorati attraverso operazioni reali, a Steyr, in Austria, e a Porto, in Portogallo. «Senza il contributo dell’UE, il progetto non avrebbe potuto raccogliere le risorse giuste per portare a termine il lavoro previsto», spiega Varga. I partner intensificheranno la pubblicazione dei risultati del progetto nel breve periodo. Sono in corso di stesura diversi articoli scientifici che utilizzano i risultati sperimentali e i dati delle simulazioni. Durante la stagione di raffreddamento, le prestazioni del sistema Hybrid-BioVGE non sono state all’altezza delle aspettative, ma le problematiche sottostanti sono state identificate in seguito a pertinenti discussioni. «Il collaudo delle prestazioni continuerà con un prototipo durante la prossima estate», afferma Varga. Alcuni componenti di Hybrid-BioVGE, come la caldaia a biomassa, dovrebbero essere immessi sul mercato nei prossimi anni.
Parole chiave
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