Calore ambientale

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Per «calore ambientale» si intende il calore presente negli strati d’aria in prossimità del suolo, nelle acque superficiali e nei metri superiori del sottosuolo. Essenzialmente si tratta di energia solare immagazzinata. È una fonte energetica naturale e rinnovabile, visto che questo tipo di calore è generato dall’energia del sole che si rinnova costantemente.

L’origine della «geotermia» è invece diversa. Il «calore della Terra» è alimentato, tra l’altro, dal decadimento di elementi radioattivi presenti in natura. La cosiddetta «energia geotermica in prossimità della superficie», che indica l’utilizzo del calore fino a una profondità massima di circa 500 metri, si riferisce sia all’utilizzo del calore proveniente dalle falde di acqua che a quello in cui il trasporto alla pompa di calore avviene mediante sonde geotermiche. Si tratta quindi di energia geotermica in prossimità della superficie che si distingue dalle altre applicazioni della geotermia a profondità maggiori. Le temperature presenti in profondità possono essere sfruttate direttamente per il riscaldamento e, a seconda della profondità, anche per produrre energia elettrica.

Oggigiorno le pompe di calore sono impiegate in diversi settori per diversi scopi. L’utilizzo del calore ambientale e dell’energia geotermica in prossimità della superficie presentano un grande potenziale, specialmente per il riscaldamento di ambienti e per l’acqua calda. La tecnologia delle pompe di calore fornisce un contributo importante al raggiungimento degli obiettivi energetici e climatici.

Un forte catalizzatore per il raggiungimento di questi obiettivi è rappresentato dalla sostituzione dei sistemi di riscaldamento nel contesto dei risanamenti. Da qui al 2050 dovranno essere risanati circa 900 000 impianti di riscaldamento a combustibili fossili (stato: 2019). In tutti questi casi potrebbero essere installate pompe di calore. Si tratta quindi di sfruttare e promuovere di conseguenza l’enorme potenziale disponibile.

Dal calore ambientale alla pompa di calore

Considerato il suo livello relativamente basso di temperatura, il calore ambientale può essere trasformato in energia termica unicamente con pompe di calore. All’interno della pompa di calore, un fluido refrigerante circola attraverso i condotti e a bassa temperatura, sotto l’influsso del calore ambientale, si trasforma in vapore e in gas. Nel compressore il vapore viene densificato ad alta temperatura e sotto forte pressione e poi immesso nel condensatore. Il fluido refrigerante condensato cede calore utile al circuito termico. Nel processo, il refrigerante passa allo stato liquido e può di nuovo assorbire calore dall’ambiente. L’intero ciclo ricomincia da capo. L’energia utile per riscaldare supera, a seconda della fonte di calore, di gran lunga l’energia elettrica di lavoro consumata; il rendimento della pompa di calore (coefficiente di lavoro annuo CLA) può raggiungere il 400 per cento (CLA=4) o addirittura il 500 per cento nel caso dell’utilizzo di calore da energia geotermica.

Una pompa di calore è tanto più efficiente quanto minore è la differenza tra la temperatura alla sorgente e la temperatura di mandata.

Il parco immobiliare svizzero genera circa il 24 per cento dei gas serra (stato: 2018). In quest’ottica, l’utilizzo del calore ambientale offre indubbiamente vantaggi. A seconda del prodotto elettrico, le pompe di calore funzionano senza generare emissioni di CO2. Inoltre necessitano solo di una modesta quantità di energia elettrica motrice, quindi il consumo di energia resta basso. Per produrre 100 per cento di calore utile, le pompe di calore utilizzano 25 per cento di energia motrice e 75 per cento di calore ambientale. Il calore presente nell’aria ambiente e nel sottosuolo è rinnovabile e neutro in termini di CO2. Inoltre, se anche l’energia elettrica è prodotta da fonti rinnovabili, l’impatto ambientale generato da una pompa di calore si riduce ulteriormente.

Nel 2019 sono state vendute quasi 24 000 pompe di calore in Svizzera, ovvero circa 2000 pompe di calore in più rispetto all’anno precedente. Il 49 per cento di tutti i generatori di calore venduti nel 2019 erano pompe di calore. Le caldaie a olio o a gas hanno comunque rappresentato il 47 per cento delle vendite, senza contare che oltre 10 000 bruciatori a gas e olio sono stati sostituiti. Per poter realizzare la sostituzione dei tutti gli impianti di riscaldamento a combustibili fossili entro il 2050, occorrerebbe installare ogni anno circa 40 000 pompe di calore.

Sempre più spesso le pompe di calore sono abbinate a un impianto fotovoltaico. L’energia solare prodotta sul tetto può essere utilizzata per alimentare la pompa di calore. Il consumo proprio, economico ed ecologico, può decongestionare la rete elettrica. È un’opzione anche per le case plurifamiliari e per intere aree. In futuro il flusso di informazioni tra le pompe di calore e il gestore della rete elettrica è destinato ad aumentare e l’esercizio di tali impianti potrà essere adattato in modo dinamico in base alle esigenze della rete e a costi ottimizzati.

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