Il presente rapporto descrive le attività svolte nell’ambito del Sottoprogetto di “Ricerca di Sistema” denominato DEMOELEC finalizzate allo studio e alla dimostrazione dell’efficacia delle tecnologie elettriche per il risparmio energetico, la competitività della imprese e la mitigazione dell’impatto ambientale delle lavorazioni industriali. Gli aspetti innovativi si concretizzano mediante l’approfondimento del modo con il quale talune tecnologie, oggi conosciute, vengono utilizzate, e l’esame del principio fisico di funzionamento, per individuare varianti costruttive, impiantistiche e di processo. I principali destinatari dei risultati ottenuti saranno: le imprese industriali ed agricole interessate a migliorare il proprio processo produttivo ed ad ottimizzare i costi energetici attraverso un migliore utilizzo della potenza elettrica disponibile, le aziende che desiderano individuare nuovi sbocchi commerciali e la collettività in generale per le ricadute positive sull’ambiente e sulla qualità dei prodotti e servizi utilizzati. Normalmente le pompe di calore sono utilizzate nel settore civile o industriale per la climatizzazione ambientale di edifici o di parti di edifici (stanze climatizzate per lo stoccaggio o il trattamento di prodotti). In questi contesti tecnologici, la tecnologia a pompa di calore è ampiamente collaudata ed utilizzata. Al contrario le analisi di scenario e gli approfondimenti effettuati direttamente presso alcuni stabilimenti di produzione, hanno evidenziato che le attuali tecnologie a pompa di calore male si adattano alle necessità che abitualmente sorgono lungo la catena di produzione industriale. In particolare, si è notato che molti processi di lavorazione richiedono temperature di funzionamento superiori ai 60 – 70 °C (temperatura di condensazione della pompa di calore), avendo a disposizione fluidi di scarto (reflui, vapore o acqua calda) a temperature tali da permettere il trasferimento di calore ad un fluido idoneo ad evaporare. E’ risultato chiaro che le attuali pompe di calore hanno un forte limite tecnologico che ne impediscono, di fatto, l’utilizzo su alcuni dei processi produttivi: grosso limite risulta essere la massima temperatura di condensazione ottenibile, generalmente mai superiore ai 60 °C. Inoltre, non poter lavorare con fluidi in fase di evaporazione a temperatura superiore allo 0 °C ne riduce fortemente le potenzialità, introducendo problemi di condensa fastidiosi ed onerosi da risolvere.

Per dare una risposta alle esigenze produttive sopra descritte, si è impostata un’attività di ricerca finalizzata alla realizzazione di una pompa di calore operante ad alte temperature di condensazione ed evaporazione. In quest’ottica l’attività è articolata secondo i seguenti obiettivi: 1. Analisi dell’applicazione della tecnologia a pompa di calore nei principali settori industriali. 2. Analisi dei differenti fluidi refrigeranti attualmente utilizzati e dei nuovi fluidi che dovranno soddisfare le limitazioni delle normative ambientali in vigore. 3. Progettazione, costruzione, messa a punto e caratterizzazione di una piattaforma sperimentale rappresentativa di varie configurazioni di pompa di calore per uso industriale. Prima fase dell’attività è la verifica e la scelta del fluido più opportuno, da un punto di vista termodinamico, tecnologico ed economico, per lavorare alle pressioni ed alle temperature più adatte a rispondere alle esigenze del progetto. Il presente rapporto presenta: • lo stato dell’arte sul settore “Fluidi Refrigeranti” normalmente utilizzati nel settore delle refrigerazione e del condizionamento; • gli aspetti normativi legati all’impatto ambientale che questi fluidi hanno sull’effetto serra (emissione di anidride carbonica) e riduzione dello strato di ozono; • le nuove prospettive che si stanno aprendo nell’ambito dei nuovi fluidi refrigeranti prodotti attualmente in fase di sperimentazione, che devono rispondere alle problematiche ambientali sulla riduzione dello strato di ozono. In Appendice viene inoltre riportato il “Regolamento (CE) n° 2037/2000 del Parlamento Europeo e del Consiglio del 29 giugno 2000 sulle sostanze che riducono lo strato di ozono” che definisce le regole per la messa al bando nella UE dei CFC e degli halon, dal 1 gennaio 2000. Definisce, inoltre, come sostanze soggette al controllo anche gli HCFC che sono considerati a tutti gli effetti analoghi ai CFC per quanto concerne il potenziale distruttivo dello strato di ozono; la quota di HCFC che si può commercializzare è stata rivalutata e progressivamente si va alla completa eliminazione nel 2010. L’uso degli HCFC è stato rivisto e progressivamente ridotto nelle diverse applicazioni; saranno totalmente eliminati nei solventi dal 2002 e nei nuovi impianti di refrigerazione praticamente dal 2004. Viene introdotto un nuovo concetto di controllo della produzione degli HCFC; la produzione viene congelata a quella del 1997 e progressivamente viene ridotta fino alla completa eliminazione dal 2025.