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 20°C al punto di ebollizione, la tedesca MAN Energy Solutions ha una pompa di calore che può 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 allo sviluppo aziendale presso MAN Energy. “Oppure possiamo congelare tutto in circa 11 ore.”

Sono tra le unità a pompa di calore più grandi al mondo. Le pompe di calore funzionano comprimendo delicatamente i refrigeranti caldi per aumentare la temperatura di questi fluidi. Questo calore può quindi essere trasmesso alle abitazioni o ai macchinari industriali.

Le pompe di calore richiedono elettricità per funzionare, ma possono produrre circa tre o quattro kilowatt di calore per ogni kilowatt di energia che consumano, rendendole altamente efficienti. Inoltre, alcuni design possono fornire anche il raffreddamento.

Le pompe di calore sono sempre più apprezzate da alcuni proprietari di case, ma gli elettrodomestici sono relativamente piccoli e tendono a produrre diversi kilowatt o giù di lì. La più grande pompa di calore commerciale di MAN Energy è migliaia di volte più potente, con una capacità di riscaldamento totale di 48 megawatt (MW).

Può produrre temperature fino a 150 gradi Celsius 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 nella pompa di calore assorbirà una piccola quantità di calore dall’acqua di mare. I compressori riscaldano l’anidride carbonica e il sistema può quindi trasferire quel calore, fornendo acqua fino a 90°C a un sistema di teleriscaldamento che serve 27.000 abitazioni.

“La domanda di teleriscaldamento è in crescita”, afferma Decorfit. L’urgente necessità di allontanarsi dai combustibili fossili sta portando a una corsa, soprattutto in Europa, a sistemi di pompe di calore più grandi e complessi che potrebbero alimentare intere città. Ma chi ha i megawatt più grandi?

Può sembrare una domanda relativamente semplice, ma è molto difficile rispondere in modo definitivo. Non ultimo, le pompe di calore non funzionano sempre alla massima capacità. A Esbjerg, ad esempio, le pompe di calore di MAN Energy funzioneranno a circa la metà della loro potenza potenziale.

E cercare di confrontare i sistemi a pompa di calore più grandi del mondo è difficile perché, spesso, sono costituiti da diverse pompe di calore più piccole collegate tra loro. Prendiamo, ad esempio, il sistema di teleriscaldamento di Stoccolma, in Svezia, spesso indicato come la più grande pompa di calore del mondo.

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

Altrove in Svezia, Göteborg Ha un sistema a pompa di calore da 160 MW Si compone di quattro unità. Due di questi sono in realtà più grandi di quello di Stoccolma, con una capacità di 50 megawatt ciascuno.

Sono in funzione dal 1986 e detengono probabilmente il titolo di pompa di calore singola più potente oggi in uso, sebbene competano chiaramente con macchine più recenti come quelle di MAN Energy.

Doveva fornire calore per usi industriali in un sito a Ludwigshafen. Tuttavia, non doveva essere. Un portavoce ha detto alla BBC che “BASF ha deciso di non procedere con il progetto”. L’azienda sta invece esplorando altre potenziali fonti di calore, che spera siano più interessanti dal punto di vista economico.

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

Veronica Welk dell’Istituto austriaco di tecnologia e colleghi hanno studiato l’uso delle pompe di calore per applicazioni industriali, per fornire calore nelle fabbriche farmaceutiche, alimentari o cartiere, per esempio.

Il dott. Wilke afferma che fintanto che non richiedono temperature molto elevate superiori a 200 gradi Celsius, le aziende si rivolgono sempre più alle pompe di calore, perché consente loro di abbandonare il gas naturale, che è diventato molto costoso dopo l’invasione russa dell’Ucraina.

Ma le pompe di calore industriali tendono ad avere una capacità di pochi megawatt circa. È più probabile che tu scopra pompe di calore davvero giganti in un sistema di teleriscaldamento, come quelli sopra menzionati, afferma il dott. Wilk.

“La bellezza del teleriscaldamento è che puoi decarbonizzare molte case contemporaneamente”, aggiunge.

Esistono molti altri esempi di sistemi di teleriscaldamento alimentati a pompa di calore. A Vienna, un sistema da 55 megawatt che utilizza tre pompe di calore dovrebbe entrare in funzione questo autunno.

Le macchine raccoglieranno calore, circa 6 gradi Celsius, dalle acque reflue trattate, spiega Linda Kirchberger, responsabile della decarbonizzazione per nuove risorse e tecnologie presso Wien Energie.

L’acqua trattata andava direttamente nel fiume. “Ora fa una deviazione e lo portiamo attraverso il sistema della pompa di calore”, dice.

Il sistema aumenterà la temperatura da 6°C a 90°C e il calore continuerà a fornire 56.000 famiglie. Nel 2027, Wien Energie prevede di raddoppiare la capacità del sistema con altre tre pompe di calore, per raggiungere 110 megawatt in totale.

Sebbene queste singole unità siano ancora impressionanti, ognuna del peso di oltre 200 tonnellate, hanno una capacità inferiore a 20 megawatt. Il produttore, Johnson Controls, ha confermato alla BBC che le pompe di calore più grandi hanno una capacità massima di 28 MW.

Un sistema simile, che utilizza anche il calore delle acque reflue, è previsto ad Amburgo, Sulla base dei rapporti. Avrà una capacità di 60 MW, ha detto una portavoce di Hamburg Wasser, la società idrica coinvolta nel progetto, anche se dipenderà anche da più pompe di calore collegate tra loro.

Ma guarda il futuro. Nella capitale finlandese, Helsinki, Piano in costruzione Enorme impianto a pompa di calore con una capacità totale di 500 MW.

È probabile che questo sarà composto da più unità, come a Stoccolma, Göteborg ed Esbjerg, ma Helen, la compagnia energetica dietro lo schema, non ha ancora rivelato come tutto si unirà.

Man Energy è una delle società che hanno presentato l’offerta. Un portavoce ha rifiutato di spiegare esattamente quali specifiche le pompe di calore consentirebbero all’azienda di fornire 500 megawatt di calore. In poche parole, Decorvet dice: “Spero che vinciamo”.