Una nuova ricerca austriaca ha confrontato diverse tecniche di generazione di calore industriale e ha scoperto che le pompe di calore alimentate da energia eolica o solare sono la soluzione più economica ed ecologica.
Immagine: Johannes Kepler Universität Linz, Produzione e consumo sostenibili. CC BY 4.0
Un gruppo di ricerca dell’Università Johannes Kepler di Linz in Austria ha suggerito che i politici sovvenzionano progetti industriali che utilizzano pompe di calore per generare vapore con una tariffa di 3 euro (3.2 dollari) per gigajoule (GJ). Questo è il risultato di un’analisi dei prezzi sull’impatto ambientale delle diverse tecniche del vapore, che ha rilevato che le pompe di calore che funzionano con energia rinnovabile sono le meno costose. "Tenendo conto dei 43.20 Terajoule (TJ) prodotti durante il ciclo di vita dell'impianto, si potrebbe pagare un sussidio di 129,600 euro", hanno affermato i ricercatori.
Sebbene la ricerca si sia concentrata sull'energia eolica come fonte rinnovabile di elettricità, ha spiegato il coautore Lukas Zeilerbauer rivista pv che l’uso dell’energia solare dovrebbe produrre risultati molto simili. “Il fotovoltaico ha generalmente un impatto maggiore sul potenziale di riscaldamento globale rispetto all’energia eolica, ma ovviamente è ancora molto inferiore rispetto ai vettori energetici fossili”, ha affermato. “Il fotovoltaico presenta un prezzo ombra di 1.46 euro (1.58 dollari), quindi è quasi lo stesso dell’eolico”.
Nel documento “Valutazione del ciclo di vita e costo ombra del vapore prodotto da una pompa di calore ad alta temperatura di dimensioni industriali”, pubblicato nel Produzione e consumo sostenibili, gli scienziati hanno spiegato di aver utilizzato la valutazione del ciclo di vita (LCA) per confrontare diverse tecniche di generazione di vapore utilizzate su scala industriale, comprese le pompe di calore ad alta temperatura (HTHP). Altre tecniche di produzione del vapore includono processi a vapore-biogas, processi a biomassa solida e altri processi basati su gas naturale e olio combustibile leggero.
I ricercatori hanno considerato due diversi scenari, uno in cui il vapore viene prodotto con una pressione di 2 bar e uno con una pressione di 5 bar. Per entrambi gli scenari, hanno preso in considerazione l’uso dell’energia eolica o della rete elettrica.
"Il problema con i metodi LCA è che di solito consistono in più di dieci categorie di danni e quindi risultati diversi che riguardano aree diverse, ed è difficile trovare fattori di ponderazione tra questi risultati molto diversi", ha spiegato il gruppo di ricerca. “Tuttavia, gli esperti hanno proposto fin dall’inizio di utilizzare valori monetari. Uno di questi approcci è il prezzo ombra, che ha l’idea di fondo che alla fine un governo, che rappresenta il suo popolo, deve “riparare” il danno ambientale ed è quindi interessato a mitigare questi costi”.
Non sorprende che gli accademici abbiano scoperto che la combinazione di pompe di calore con energia eolica ha il costo più basso: 1.44 euro per GJ nello scenario a 2 bar e 2.24 euro nel caso a 5 bar. Il passaggio dell’energia eolica al mix di rete spagnolo ha comportato prezzi LCA rispettivamente di 3.83 € e 6.23 €. In confronto, l’uso della biomassa solida per il processo a vapore aveva un prezzo ambientale di 17.2 euro per GJ, e l’olio combustibile leggero costava 9.81 euro.
Immagine: Johannes Kepler Universität Linz, Produzione e consumo sostenibili. CC BY 4.0
Esaminando più in profondità gli effetti ambientali dei diversi metodi, la ricerca ha individuato lo scenario migliore per ridurre il 98% delle emissioni di gas serra. Tuttavia, altre misure ambientali hanno mostrato risultati più contrastanti, poiché, ad esempio, i risultati relativi alla tossicità hanno oscillato tra le pompe di calore e i parametri di riferimento.
“Una scoperta inaspettata è stata che il fluido di lavoro e le sue perdite non hanno avuto un contributo significativo al potenziale di riscaldamento globale, ma sono stati quasi esclusivamente responsabili del potenziale di riduzione dell’ozono”, hanno sottolineato i ricercatori. Si è ipotizzato l'uso dell'R134a come fluido di lavoro, poiché è l'unico con informazioni disponibili nella letteratura accademica LCA.
L'HTHP esaminato in questo studio è stato progettato per l'implementazione nella linea di decapaggio di un'acciaieria in Spagna. Ha una capacità di fornitura di calore nominale di 250 kW e comprende un serbatoio flash progettato su misura per la generazione di vapore, nonché una pompa di circolazione.
“Sebbene la pompa di calore per la generazione di vapore considerata in questo studio sia stata progettata per essere implementata nella linea di finitura di un’acciaieria, i risultati di questo studio possono essere applicati a molti altri settori industriali, poiché il vapore è un vettore di calore universale per molti settori industriali. processi”, hanno spiegato gli accademici. “Questa pompa di calore potrebbe essere utilizzata in qualsiasi altro processo che richieda vapore a bassa pressione fino a 5 bar.”
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Fonte da rivista pv
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