Meno energia, emissioni più basse: miglioramento della tecnologia AC

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Con l’aumento della domanda di condizionatori d’aria, gli scienziati sono alla ricerca di modi per migliorare l’efficienza energetica dei sistemi di raffreddamento e limitare le emissioni dannose che accelerano il riscaldamento globale.

L'innovazione si concentra su tre fronti principali, con gran parte dell'attenzione rivolta al consumo energetico. Gli impianti di climatizzazione rappresentano il 6% dell’elettricità utilizzata negli Stati Uniti.

Secondo il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, diverse innovazioni hanno già ridotto della metà il consumo di energia rispetto al 1990.

Quella di maggior impatto è stata la cosiddetta tecnologia “inverter”, che consente di modulare la velocità del motore invece di farlo funzionare continuamente al 100%.

Altre nuove funzionalità includono la ventilazione controllata su richiesta (DCV), che si basa su sensori per determinare il numero di persone nell’edificio e regolare i flussi d’aria.

Secondo l’Agenzia Internazionale per l’Energia, un’altra area importante è la ricerca di sostituti dei gas refrigeranti utilizzati nella maggior parte dei quasi due miliardi di unità AC installate.

Per decenni, i condizionatori d’aria funzionavano quasi esclusivamente con gas clorofluorocarburi (CFC) o idroclorofluorocarburi (HCFC), che si ritiene siano fino a 10.000 volte più nocivi della CO2 in termini di impatto sul riscaldamento globale.

CFC e HCFC sono stati vietati dal Protocollo di Montreal dal 1987.

Poi sono arrivati ​​gli idrofluorocarburi (HFC), la cui eliminazione è prevista entro il 2050.

Le fabbriche e gli edifici commerciali utilizzano già altri gas, come l’ammoniaca – che non ha alcun impatto sui gas serra – nonché idrocarburi, principalmente propano, le cui emissioni sono inferiori a quelle del metano.

"In alcuni paesi si cominciano a vedere refrigeranti a base di idrocarburi," soprattutto propano, "utilizzati, ma ci sono restrizioni sulla quantità che si può immettere nel sistema" perché tale gas è infiammabile, ha affermato Ankit Kalanki, direttore dell'istituto. Istituto delle Montagne Rocciose.

Le caratteristiche di sicurezza obbligatorie garantiscono un "livello di sofisticazione" con "un sovrapprezzo che viene aggiunto alle unità stesse", ha aggiunto.

"E il mercato della climatizzazione residenziale tende a orientarsi prima verso i prodotti dal costo più basso, poi verso i prodotti con la massima efficienza."

Alcuni stanno cercando di eliminare il gas, come Pascal Technology, una startup di Cambridge, Massachusetts, che sta lavorando a un meccanismo per mantenere i refrigeranti allo stato solido, evitando qualsiasi scarico.

Un’altra innovazione si concentra su prodotti che bypassano la compressione, un processo ad alta intensità energetica nel condizionamento dell’aria che è cambiato poco dalla sua invenzione nel 1902.

Gruppi separati di scienziati rispettivamente dell’Università Nazionale di Singapore (NUS) e del Wyss Institute dell’Università di Harvard hanno costruito condizionatori d’aria che utilizzano l’acqua per raffreddare l’aria.

Il Wyss Institute ha già realizzato prototipi basati sul modello cSNAP, che funziona con un quarto dell'elettricità utilizzata nel processo di compressione tradizionale.

Il dispositivo è in parte costruito con pannelli in ceramica, realizzati in Spagna.

La startup Blue Frontier, che conta Bill Gates come investitore, utilizza una soluzione salina che cattura l'umidità dell'aria, quindi la raffredda attraverso il contatto con l'acqua.

La soluzione consente anche di immagazzinare energia, "in modo da non dover gestire i limiti di capacità dell'infrastruttura", ha affermato Daniel Betts, CEO di Blue Frontier.

La startup con sede in Florida prevede di affittare le sue unità AC ai proprietari di edifici commerciali dietro pagamento di un canone di abbonamento, recuperando l'investimento dal risparmio di elettricità.

Di solito, riconosce Betts, "i proprietari degli edifici non vedono il valore, tranne che per il marketing, di avere attrezzature ad alta efficienza".

"Eliminiamo l'onere di finanziare apparecchiature ad alta efficienza, perché lo facciamo come servizio in abbonamento."

L’innovazione nel condizionamento dell’aria è stata più lenta nell’affrontare il terzo grande problema relativo alle unità convenzionali, lo scarico dell’aria calda all’esterno degli edifici.

Una delle poche opzioni disponibili sono le pompe di calore geotermiche, che utilizzano una griglia di tubi interrati che convogliano le temperature più fresche dal sottosuolo e non rilasciano aria calda.