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Sun coupled innovative Heat pumps

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Combinare tecnologie per un’energia più economica ed ecologica

È stato dimostrato che l’utilizzo di pannelli solari con pompe di calore ad alta efficienza energetica per riscaldare o raffreddare gli edifici riduce in modo sostanziale le emissioni di gas a effetto serra, nonché le bollette a carico dei consumatori.

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Il riscaldamento e il raffreddamento degli edifici consumano un’enorme quantità di energia in Europa, perlopiù mediante gas importato, mentre le energie rinnovabili svolgono ancora un ruolo marginale in tal ambito. Il progetto SunHorizon ha verificato la possibilità che tecnologie più pulite ed ecologiche, quando abbinate tra loro e monitorate, consentano di ridurre le emissioni di gas serra e le bollette energetiche dei consumatori. Il progetto ha combinato due tipi di pannelli solari termici (ibridi e ad alto vuoto) in qualità di fonte di energia con diverse tipologie di pompe di calore (ad adsorbimento, reversibili e altre ancora) installate negli edifici di una serie di siti pilota in Europa. Il progetto ha combinato pannelli solari ibridi e ad alto vuoto con diverse tipologie di pompe di calore, tra cui ad adsorbimento e reversibili. Successivamente, ha installato i sistemi in una serie di siti pilota in Europa e ne ha monitorato le prestazioni durante le diverse stagioni. «Abbiamo testato queste tecnologie combinate in diverse aree climatiche europee e nell’ambito di applicazioni differenti per osservarne il comportamento», spiega la coordinatrice del progetto Serena Scotton, project manager presso RINA Consulting, una società di consulenza ingegneristica con sede a Genova. L’UE ha promosso le pompe di calore ad alta efficienza energetica come parte del suo piano di decarbonizzazione, ad esempio nell’ambito del progetto HAPPENING. Il team di SunHorizon si era inizialmente prefisso di testare le combinazioni tecnologiche in otto siti in Europa, ma la pandemia di COVID-19, le inondazioni in una delle regioni interessate e altri problemi hanno permesso di raccogliere dati per un anno solamente in tre località. Si tratta di due case a Riga, in Lettonia, un edificio di edilizia popolare a Madrid dotato di 11 appartamenti e un centro civico che offre attività sportive e culturali, gestito dal governo locale presso il comune di Sant Cugat del Vallés, in prossimità di Barcellona.

Raccogliere dati sulle prestazioni energetiche

Il team ha installato dei sensori nelle stanze per monitorare le prestazioni in termini di temperatura e umidità, nonché per raccogliere dati sulle prestazioni e sul consumo energetico delle tecnologie combinate. Sono stati inoltre collocati sensori fuori dagli edifici per monitorare le condizioni atmosferiche esterne. «Abbiamo utilizzato la modellizzazione predittiva automatizzata basata sulla fisica e sul modello 3D dell’edificio specifico, nonché sui dati raccolti dai sensori e dai contatori all’interno dello stesso, per ottimizzare il consumo [energetico] del giorno successivo», spiega Scotton. I partner del progetto hanno creato un’applicazione volta a consentire agli utenti dei siti dimostrativi di fornire un feedback relativo alla propria percezione dei livelli di comfort negli ambienti interni. I riscontri sono stati impiegati per alimentare gli algoritmi di autoapprendimento del sistema.

Una piattaforma di monitoraggio basata sul cloud per alimentare i modelli predittivi del consumo energetico

Le previsioni meteorologiche e la simulazione degli edifici sono state integrate in una piattaforma di monitoraggio basata su cloud per analizzare i dati e alimentare i modelli predittivi. La creazione della piattaforma ha richiesto più tempo del previsto, come osserva Scotton: «Non è stato facile regolare la comunicazione tra i sensori e quindi tra la nuvola di dati e la piattaforma; a volte si sono verificate interruzioni nelle comunicazioni, che ci hanno fatto perdere alcuni dati.» «Alla fine, la nostra analisi si è concentrata sulle prestazioni fornite dalle tecnologie in base ai consumi degli utenti nelle aree climatiche selezionate.»

Un impatto positivo sulle emissioni e sui costi legati all’energia

Per quasi un anno in ciascuno dei tre siti dimostrativi è stata effettuata la raccolta dei dati. «Le tecnologie hanno dimostrato la loro efficacia e abbiamo potuto constatare un enorme impatto positivo sulla riduzione delle emissioni di gas serra», aggiunge Scotton. «Il nostro obiettivo era abbassare le emissioni di gas serra di una percentuale compresa tra il 40 e il 60%, e siamo riusciti a raggiungerlo per alcuni periodi, addirittura superandolo in alcune prove pilota», osserva la coordinatrice. A seconda del sito dimostrativo, si è registrato un taglio dal 10 al 30% delle bollette energetiche e una certa riduzione dell’energia primaria, con un risparmio fino al 50%, secondo quanto rilevato dal team. A Riga, ad esempio, il sistema ha coperto gran parte del riscaldamento normalmente fornito mediante caldaie a gas. «Siamo rimasti sorpresi. Anche se l’inverno è molto più freddo, il riscaldatore ha funzionato allo stesso livello di quanto verificatosi a Madrid.» I pannelli solari e le pompe di calore collegati sono stati modificati al fine di incrementarne l’efficacia durante il ciclo di vita del progetto, il tutto grazie al feedback fornito dagli utenti e ai dati ricavati dal sistema di monitoraggio. «I dati e i risultati del progetto saranno utili ai produttori e ai proprietari di impianti dimostrativi che hanno in programma nuove installazioni. Ci auguriamo inoltre che incoraggino la replica in altri edifici e aree europee», conclude Scotton.

Parole chiave

SunHorizon, pompe di calore, pannelli solari, gas serra, riscaldamento, raffreddamento, energia, sensori

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