La domanda “esplosiva” di pompe di calore giganti

In una piscina olimpionica ci sono 2,5 milioni di litri d'acqua.

Se per qualche motivo volessi portarlo da una piacevole temperatura di 20°C al punto di ebollizione, l'azienda tedesca MAN Energy Solutions (MAN ES) ha una pompa di calore che potrebbe farlo. E ci vorrebbe meno tempo della versione cinematografica di Amleto di Kenneth Branagh.

"Possiamo farlo in meno di quattro ore", spiega Raymond Decorvet, che lavora nel settore dello sviluppo aziendale presso MAN ES. "Oppure potremmo congelare il tutto in circa 11 ore."

La loro è tra le unità a pompa di calore più grandi al mondo. Le pompe di calore funzionano comprimendo i refrigeranti leggermente riscaldati per aumentare la temperatura di questi fluidi. Quel calore può quindi essere trasmesso alle case o ai macchinari industriali.

Le pompe di calore necessitano di elettricità per funzionare, ma possono produrre circa tre o quattro kilowattora di calore per ogni kilowattora di energia consumata.

Le pompe di calore sono sempre più apprezzate da alcuni proprietari di case, ma i dispositivi domestici sono relativamente piccoli e tendono ad avere potenze di diversi kilowatt o giù di lì. La più grande pompa di calore commerciale di MAN ES è migliaia di volte più potente, con una capacità di riscaldamento totale di 48 megawatt (MW).

Può produrre temperature fino a 150°C e riscaldare migliaia di case, non solo una. L'azienda ha recentemente installato due di queste macchine nella città portuale di Esbjerg, in Danimarca.

In questa installazione, il refrigerante CO2 delle pompe di calore assorbirà una piccola quantità di calore dall'acqua di mare. I compressori aumentano la temperatura della CO2 e il sistema può quindi trasferire questo calore, fornendo acqua fino a 90°C a un sistema di teleriscaldamento che serve 27.000 famiglie.

"La domanda di teleriscaldamento sta esplodendo", afferma Decorvet. L’urgenza di abbandonare i combustibili fossili sta portando a una corsa, soprattutto in Europa, verso sistemi di pompe di calore più grandi e robusti in grado di alimentare intere città. Ma chi ha il più grande, in termini di megawatt?

Potrebbe sembrare una domanda relativamente semplice, ma in realtà è piuttosto difficile rispondere in modo definitivo. Anche perché le pompe di calore non tendono a funzionare sempre alla massima capacità. A Esbjerg, ad esempio, le pompe di calore della MAN ES funzioneranno a circa la metà della loro potenza potenziale.

E provare a confrontare i più grandi sistemi di pompe di calore del mondo è difficile perché, spesso, sono costituiti da più pompe di calore più piccole concatenate insieme. Prendiamo ad esempio il sistema di teleriscaldamento di Stoccolma, in Svezia, spesso definito il più grande impianto di pompe di calore al mondo.

Probabilmente è vero, ha una capacità massima di 215 MW, ma il totale è la somma di sette pompe di calore, due da 40 MW e cinque da 27 MW, spiega un portavoce del fornitore di energia Stockholm Exergi.

Altrove in Svezia, Göteborg dispone di un sistema di pompe di calore da 160 MW composto da quattro unità. Due di essi sono in realtà più grandi di quelli di Stoccolma, con una capacità di 50 MW ciascuno.

Sono in funzione dal 1986 e probabilmente detengono il titolo di pompe di calore individuali più potenti attualmente in uso, anche se sono chiaramente rivaleggiate con apparecchi più recenti come quelli della MAN ES.

L'anno scorso, l'azienda chimica tedesca BASF e MAN ES hanno annunciato l'intenzione di costruire una pompa di calore da 120 MW che, secondo i rapporti, sarebbe stata la più grande del mondo.

Avrebbe fornito calore per usi industriali in un sito a Ludwigshafen. Tuttavia, non doveva essere così. "BASF ha deciso di non procedere con il progetto", ha detto un portavoce alla BBC. L’azienda sta invece esplorando altre potenziali fonti di calore, che spera saranno più attraenti dal punto di vista economico.

Le dimensioni non sono necessariamente tutto, osserva Dave Pearson, direttore dello sviluppo sostenibile del gruppo presso Star Refrigeration. L'efficienza è importante e sostiene che l'ammoniaca, il refrigerante scelto dalla sua azienda, contribuisce a rendere le pompe di calore particolarmente efficienti.

Veronika Wilk dell'Istituto austriaco di tecnologia e colleghi hanno studiato l'uso delle pompe di calore per applicazioni industriali, ad esempio per fornire calore nelle fabbriche farmaceutiche, alimentari o cartarie.