Un modo più intelligente di immagazzinare il calore solare grazie a una nuova «batteria» termica
EuteQ affronta una delle principali sfide poste dinanzi al riscaldamento rinnovabile in Europa, ovvero la necessità di immagazzinare il calore solare in maniera efficiente e ad alta densità, in modo che le famiglie possano utilizzare l’elettricità fotovoltaica per soddisfare una più ampia porzione della loro domanda di riscaldamento.
Philipp Roos, responsabile del reparto di ingegneria dei sistemi presso Cowa Thermal Solutions
Un progetto di ricerca europeo chiamato EuteQ sta esplorando nuovi metodi intesi ad aiutare le famiglie a immagazzinare e utilizzare il calore solare in maniera più efficiente grazie allo sviluppo di «batterie termiche» compatte e ad alta densità che rendono il riscaldamento rinnovabile più flessibile e pratico. Sostenuto dall’UE attraverso il programma Orizzonte Europa(si apre in una nuova finestra), Innosuisse(si apre in una nuova finestra) e il DLR(si apre in una nuova finestra), il progetto è riuscito ad accelerare lo sviluppo di tecnologie per l’energia pulita guidate dalle PMI. «EuteQ affronta una delle principali sfide poste dinanzi al riscaldamento rinnovabile in Europa, ovvero la necessità di immagazzinare il calore solare in maniera efficiente e ad alta densità, in modo che le famiglie possano utilizzare l’elettricità fotovoltaica per soddisfare una più ampia porzione della loro domanda di riscaldamento», spiega Philipp Roos, responsabile del reparto di ingegneria dei sistemi presso Cowa Thermal Solutions, un’azienda di tecnologie pulite con sede a Lucerna, in Svizzera.
Stoccaggio ad alta densità con sali speciali
I serbatoi d’acqua tradizionali, che immagazzinano il calore semplicemente riscaldando l’acqua, sono ingombranti e poco flessibili. La soluzione concepita da EuteQ si avvale dei materiali a cambiamento di fase (PCM, phase-change material)(si apre in una nuova finestra), sali speciali che assorbono e rilasciano calore quando si fondono e si solidificano. Questi PCM sono in grado di immagazzinare fino a tre volte più energia rispetto a quella che riesce a stoccare un serbatoio tradizionale delle stesse dimensioni. «La cella Cowa COMPACT di nuova concezione migliora ulteriormente le prestazioni del sistema, consentendo di effettuare un trasferimento di calore ottimizzato per la massima densità di potenza adatta all’accumulo di acqua calda sanitaria», osserva Roos. In pratica, queste celle compatte sostituiscono i serbatoi d’acqua convenzionali grazie alla creazione di un sistema di stoccaggio altamente compatto in cui l’acqua viene riscaldata su richiesta, passando attraverso uno scambiatore di calore incorporato nel PCM. L’acqua trasporta il calore, mentre il PCM aggiunge un’elevata capacità di accumulo a temperature strettamente controllate: attualmente, 48°C e 58°C sono disponibili per l’acqua calda sanitaria e il riscaldamento degli ambienti. Nel sito pilota nel nord della Germania, un edificio residenziale è dotato di serbatoi potenziati con PCM, mentre un edificio vicino utilizza un metodo di accumulo standard. Il risultato? Un confronto nel mondo reale che dimostra quanto il riscaldamento rinnovabile possa essere più efficiente e flessibile rispetto alle soluzioni tradizionali. «Congiuntamente, questi componenti formano un concetto di accumulo ibrido latente sensibile che opera in entrambe le zone di temperatura del riscaldamento ambiente e dell’acqua calda sanitaria», spiega Roos.
Aumentare il consumo di energia solare flessibile
Una caratteristica di spicco è la sinergia del sistema con i pannelli solari installati sui tetti. Quando il sole splende, le pompe di calore alimentate dal fotovoltaico caricano i serbatoi di PCM immagazzinando energia affinché possa essere utilizzata successivamente, nonché riducendo la dipendenza dalla rete elettrica. Le prime simulazioni dimostrano che questo approccio aumenta il consumo di energia solare e rende il riscaldamento più prevedibile, anche in condizioni di scarsa luce solare. I risultati ottenuti da EuteQ mettono in evidenza il valore di cui è dotata la collaborazione europea: il progetto riunisce infatti partner svizzeri e tedeschi, tra cui Cowa Thermal Solutions, ZAE Bayern, HSLU e Varmeco. «La partnership trae grande vantaggio dalla cooperazione transfrontaliera tra industria e ricerca, dai pacchetti di lavoro coordinati e dall’infrastruttura di dati condivisa, elementi che consentono una rapida iterazione tra modellizzazione, materiali, progettazione e convalida del prodotto», spiega Roos. Il potenziale impatto è significativo: l’adozione diffusa potrebbe ridurre le dimensioni dei serbatoi, migliorare la flessibilità energetica stagionale, abbassare i costi e aiutare le famiglie europee ad affidarsi maggiormente all’elettricità rinnovabile. «Un solido coordinamento tra industria e ricerca accelera la maturazione della tecnologia», aggiunge Roos, sottolineando che sono già in corso discussioni volte a immettere sul mercato sistemi di stoccaggio potenziati con PCM. Grazie a EuteQ, la visione di un riscaldamento domestico compatto, efficiente e alimentato a energia solare non è più un’idea lontana: è diventata una tecnologia pratica e scalabile che potrebbe rendere il riscaldamento rinnovabile la norma, non l’eccezione. Sulla base dei risultati ricavati dal progetto, i prossimi passi di EuteQ si concentreranno sull’ulteriore ottimizzazione del sistema, sulla dimostrazione su larga scala e sull’introduzione sul mercato attraverso partner industriali. Alla luce del forte potenziale di integrazione nei sistemi di riscaldamento domestico esistenti, l’accumulo termico potenziato con PCM potrebbe configurarsi come una soluzione interessante dal punto di vista commerciale per le famiglie che cercano un riscaldamento compatto, flessibile e rinnovabile in tutta Europa. Il consorzio ha riunito Cowa Thermal Solutions, l’Università di scienze e arti applicate di Lucerna, il Centro bavarese per la ricerca applicata sull’energia e Varmeco, con il co-finanziamento di Orizzonte Europa, dell’Agenzia svizzera per l’innovazione (Innosuisse) e del Centro aerospaziale tedesco (DLR).