Sviluppato un sistema di pompa di calore di nuova generazione in grado di fornire raffreddamento utilizzando il calore a circa 40 °C. Prestazioni da Guinness dei primati
Il calore di scarto viene trasformato in energia frigorifera
E se usassimo il calore scartato dai data center e dagli impianti industriali per offrire una nuova fonte di raffreddamento? L’idea in sé non è originale ma il modo in cui l’ha concretizzata il Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) decisamente sì. In un nuovo progetto di ricerca, il team guidato dal Dr. Young Kim ha messo a punto una pompa di calore ad adsorbimento in grado di sfruttare calore a bassa temperatura per raggiungere un’eccezionale potenza frigorifera.
Ma per capire l’innovazione è necessario partire dal tipo di macchina utilizzata nel progetto.
Pompe di calore ad adsorbimento chimico, come funzionano?
Non si tratta infatti di una pompa di calore (PdC) qualunque, bensì di un dispositivo ad adsorbimento chimico. Cosa significa? Significa che invece di utilizzare un compressore meccanico alimentato elettricamente per “schiacciare” e far circolare il refrigerante, questa PdC sfrutta reazioni chimiche reversibili guidate dal calore per ottenere lo stesso risultato.
Nel dettaglio la macchina distingue due fasi:
- una fase di adsorbimento in cui il refrigerante gassoso si lega chimicamente ad un assorbente solido (generalmente sali alogenuri come il cloruro di calcio o di magnesio), rilasciando calore utile;
- una fase di desorbimento in cui viene fornita energia termica per rompere il legame chimico e far evaporare il refrigerante che di conseguenza assorbe il calore ambiente.
È intuitivo che in questa tecnologia le prestazioni aumentino all’aumentare della temperatura della fonte di calore. Non a caso una buona porzione degli studi sulle pompe di calore a chemisorbimento è stata condotta su sistemi operanti con fonti di calore superiori a 65-70 °C.
Il punto è che la maggior parte del calore di scarto si aggira su temperature ben più basse, che sono ritenute normalmente “troppo fredde” per poter essere utili. Riuscire a sfruttare questi rifiuti termici è essenziale e la nuova pompa di calore ad adsorbimento chimico del KIMM spiega come fare.
Il protitipo coreano da 10 kW
Nel prototipo da 10 kW messo a punto dagli scienziati è stato completamente riprogettato il letto di adsorbimento, utilizzando come refrigerante l’ammoniaca.
Non solo. La maggior parte dei sistemi ad adsorbimento tradizionali usa solo cicli di riscaldamento/raffreddamento alternati. Per la loro macchina gli scienziati hanno integrato un compressore elettrochimico -senza parti meccaniche in movimento – che rende la reazione molto più veloce e continua, raddoppiando l’efficienza rispetto alla concorrenza.
Per la precisione la nuova pompa di calore ha raggiunto una potenza frigorifera specifica di 346,5 W/kg. “Si tratta di un valore più che doppio rispetto alle prestazioni di tecnologie internazionali comparabili e rappresenta un livello di prestazione leader a livello mondiale”, scrive l’Istituto coreano. Secondo i ricercatori la tecnologia si presta ad essere integrata nei sistemi di climatizzazione di data center, fabbriche ed edifici commerciali.
“Attualmente stiamo conducendo test dimostrativi con un prototipo da 10 kW”, ha sottolineato Kim. “Sulla base dei risultati, prevediamo di proseguire la ricerca per perfezionare la tecnologia e renderla disponibile per la dimostrazione sul campo.”
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