5 fonti di energia a cui non hai mai pensato

Ogni giorno, il calore in eccesso viene rilasciato nell'ambiente, contribuendo al riscaldamento globale e sprecando le possibilità di generare energia pulita. Le opportunità di recuperarlo e riutilizzarlo si possono trovare in luoghi come i grandi impianti industriali, ma anche lungo le corsie del vostro supermercato locale.

Si stima che meno del 30% dell'energia consumata sul pianeta sia convertita in modo efficiente. Il resto viene scaricato nell'atmosfera sotto forma di calore residuo. Questo calore residuo non solo inquina, ma rappresenta anche un'opportunità mancata di ottenere energia verde o, almeno, di aumentare l'efficienza energetica.

A seconda della tecnologia e dell'applicazione, non è necessario che le temperature siano eccessivamente alte perché il calore venga catturato e riutilizzato. Questo si traduce in una vasta gamma di potenziali fonti di calore in eccesso che si possono trovare in luoghi grandi e complessi come un parco industriale, ma anche sale universitarie o persino abitazioni.

Ecco cinque fonti di energia a cui probabilmente non avete pensato. Tuttavia, hanno un grande potenziale e c'è ancora molto spazio per sfruttarle al meglio:

1. FABBRICHE DI CEMENTO

Dopo l'acqua, il cemento è la risorsa più utilizzata al mondo, con una produzione annuale di 4,2 miliardi di tonnellate. Il suo processo di produzione comporta la combustione di calcare e argilla macinati in forni che raggiungono una temperatura di 1450°C, il che rende l'industria del cemento un'enorme fonte potenziale di calore in eccesso.

Nel suo impianto situato nella città di Souselas, CIMPOR-Indústria de Cimentos, il più grande produttore di cemento del Portogallo, sta già recuperando parte del calore residuo del processo dai gas rilasciati dai forni. Tuttavia, Paulo Rocha, direttore dell'innovazione e della sostenibilità dell'azienda, crede che ci siano ancora molte altre opportunità inesplorate per recuperare il calore in queste strutture. "Sebbene il processo di combustione in un forno per cemento sia uno dei più efficienti, una quantità significativa di calore viene ancora sprecata nella torre di preriscaldamento, nel raffreddatore del clinker o anche per irraggiamento. Potremmo migliorare ulteriormente l'efficienza", dice. "Il problema principale è che il ritorno di questi investimenti è tipicamente molto lungo e non è conforme alle cifre del tasso interno di ritorno tradizionalmente accettato per gli investimenti".

Il CIMPOR è interessato a ottimizzare i processi di recupero del calore a Souselas, utilizzando una parte di questo calore per produrre energia elettrica per uso interno o per la rete, oltre a esplorare le possibilità di diventare un fornitore per altre aziende o istituzioni. In questo senso, la piattaforma EMB3Rs giocherà un ruolo importante nella ricerca di sinergie con altri settori e soluzioni economicamente vantaggiose. "Questo progetto sta sviluppando uno strumento per progettare una rete che collegherà i lavandini (consumatori) con le fonti in base alla loro disponibilità e necessità", dice Rocha. "Ma la piattaforma è anche interessante perché ci permetterà di simulare le possibilità basate sulle tecnologie future. Questo permetterà di considerare le nuove tecnologie, specialmente quelle legate alla diminuzione delle emissioni di CO2".

2. REFRIGERATORI NEI SUPERMERCATI

Oltre al pollo, alle uova e al latte, il vostro supermercato locale potrebbe anche offrire una fonte di energia pulita per riscaldare la vostra casa. Almeno questa è una delle possibilità che i ricercatori dell'Università Tecnica della Danimarca (DTU) stanno studiando a Copenhagen come parte del progetto EMB3Rs.

I supermercati hanno bisogno di far funzionare continuamente i sistemi di refrigerazione, al punto che il raffreddamento rappresenta più della metà del loro consumo di elettricità. Invece di dedicare tutta questa elettricità per tenere il calore lontano dal cibo, questo calore non potrebbe essere deviato per soddisfare altri bisogni energetici? Questo è ciò che la Danfoss, azienda danese di riscaldamento e raffreddamento, sta facendo attraverso unità di recupero del calore che recuperano il 95% del calore in eccesso generato dai refrigeratori nei supermercati e lo inviano alle reti di teleriscaldamento. Uno degli stabilimenti che utilizza questa tecnologia nel distretto di Nordhavn sarà al centro dello studio del DTU, fornendo dati per eseguire simulazioni e determinare come questo calore in eccesso può essere riutilizzato in modo efficiente dalle famiglie della zona.

"Analizzeremo i dati raccolti dal supermercato e da 30 appartamenti vicini che contengono profili di calore per il calore in eccesso, il calore degli spazi e il consumo di acqua calda sanitaria", dice Tiago Sousa, un ricercatore post-doc del DTU che sta partecipando al progetto. "Abbiamo intenzione di calcolare quanto calore in eccesso può essere utilizzato dai consumatori e quanto sarebbe redditizio questo scambio per entrambi, il supermercato e i consumatori".

In questo modo il calore in eccesso prodotto dai refrigeratori di un supermercato può finire per fornire riscaldamento e acqua calda per gli appartamenti invece di essere rilasciato nell'atmosfera, dove contribuisce al riscaldamento globale. Nel Regno Unito, per esempio, si stima che i sistemi di refrigerazione commerciale rappresentano circa il 12% delle emissioni di carbonio del paese. "Immaginate l'enorme numero di supermercati che abbiamo nelle città", dice Sousa, "catturando così tanto calore di scarto questo si trasformerà in una misura importante per raggiungere l'efficienza energetica".

3. AZIENDE DI FUSIONE DEI METALLI

Come per il cemento, la fusione dei metalli comporta processi in cui le temperature superano i 1000°C, fornendo grandi opportunità di riutilizzare il calore. Uno dei casi di studio in cui verrà testata la piattaforma EMB3Rs è un impianto di fusione dei metalli nel Regno Unito che attualmente non dispone di sistemi di recupero del calore in eccesso, sprecando 10,5 gigajoule ogni anno. "Sarebbe lo stesso che fornire energia a 30 case all'anno", spiega Stuart Bradley, ingegnere principale dell'Università di Warwick, che guiderà la ricerca.

"È una fonte di calore che al momento viene espulsa nell'ambiente. Si tratta di grandi getti di forse otto-dieci tonnellate, che vengono lasciati raffreddare naturalmente", spiega Bradley. "Quindi quello che stiamo cercando di fare è formulare un metodo per catturare il calore, piuttosto che raffreddare semplicemente i getti con acqua o aria, e lo strumento EMB3Rs ci aiuterà a capire il valore di quel calore e dove può essere riutilizzato".

Ci sono due tipi di calchi, uno in bronzo di alluminio e l'altro in acciaio. La produzione di entrambi i metalli ha bisogno di temperature molto alte, quindi i getti possono essere a 1000°C quando vengono lasciati raffreddare. "Mettiamo lo scambiatore di calore immediatamente sopra il getto e poi soffiamo aria dal getto attraverso lo scambiatore di calore", dice Bradley. "Quindi, nel nostro caso, l'azienda di colata deciderà se riutilizzare il calore di scarto per riscaldare il feedstock, la materia prima che va nel forno, o per convertirlo in elettricità, che può essere distribuita in tutto il paese".

4. ACQUA CALDA DI SCARTO INDUSTRIALE

Nei paesi ad alto reddito, il settore industriale è responsabile del 59% del consumo di acqua. Fabbriche e mulini la utilizzano per la lavorazione, il lavaggio, la diluizione o il raffreddamento. Il risultato è un sottoprodotto indesiderato, l'acqua di scarico, che richiede un trattamento per essere smaltito in modo rispettoso dell'ambiente.

Tuttavia, in molti casi, queste acque reflue sono ad una temperatura abbastanza alta per agire come fonte di energia. "Il calore può essere recuperato dalle acque reflue industriali attraverso scambiatori di calore e trasferito dal produttore al consumatore", spiega George Goumas, esperto senior di energia al Centro per le fonti di energia rinnovabile e il risparmio energetico (CRES). "La fattibilità tecnica ed economica dell'implementazione di una tale misura dipenderà da una serie di fattori".

La temperatura alla quale le acque reflue possono ancora essere utili, la distanza tra i fornitori e i consumatori, il costo e il periodo massimo di recupero sono alcuni dei fattori che il team di Goumas analizzerà utilizzando la piattaforma EMB3R nella seconda zona industriale della città di Volos, nell'est della Grecia. "Investigheremo la fattibilità tecnica ed economica dell'implementazione di un sistema di rete di riscaldamento che distribuirà il calore in eccesso rifiutato dalle aziende di questa zona industriale ad altre aziende con richieste di calore nello stesso parco industriale", dice. Il calore in eccesso in questa zona con industrie ad alto consumo di energia dovrebbe superare la domanda locale; quindi il progetto valuterà anche le possibilità di estendere il sistema di distribuzione del calore a una città vicina.

Goumas dice che questa è una forma sicura di riciclaggio delle industrie di acqua calda non più necessarie. "Non c'è alcun rischio per la salute umana, poiché il calore di scarto prodotto dalle fonti di calore viene trasferito tramite scambiatori di calore alla rete di tubazioni dell'acqua di distribuzione del calore. Il calore di scarto non entra in contatto con l'acqua della rete di distribuzione del calore poiché lo scambio di calore avviene all'interno di scambiatori di calore a circuito chiuso".

5. INCENERITORI DI RIFIUTI

L'incenerimento può aiutare a ridurre fino al 90% il volume dei rifiuti che smaltiamo nelle discariche. È anche un modo sicuro di sbarazzarsi dei residui pericolosi. Ma ci avete mai pensato come forma di generazione di elettricità e di fornitura di calore?

Questa è una pratica molto comune in Norvegia, dove le reti di teleriscaldamento fanno molto affidamento sul calore in eccesso che proviene dall'incenerimento dei rifiuti. Anche se è ancora raro in paesi più caldi come il Portogallo, dove c'è solo una zona che ha un sistema di teleriscaldamento e raffreddamento (DHC): Parque das Nações, a Lisbona. Ma questo potrebbe presto cambiare. Il DHC di Parque das Nações dipende ancora in gran parte da un combustibile convenzionale, nonostante abbia un impianto di trigenerazione ad alta efficienza, spiega João Castanheira, CEO di Climaespaço, la società che gestisce gli impianti. "Dobbiamo trovare alternative migliori e una delle opzioni più interessanti è quella di utilizzare il calore in eccesso di un inceneritore di rifiuti che si trova non molto lontano dal nostro terreno", dice.

"Bruciano i rifiuti in una caldaia che genera vapore e usano il vapore per muovere una turbina. Una parte del vapore potrebbe essere portata in uno scambiatore di calore, dove potrebbero produrre acqua calda che verrebbe utilizzata per portarci energia", spiega Castanheira. Egli ritiene che questo processo potrebbe fornire fino al 90% del fabbisogno di riscaldamento del DHC, che vende un totale di 40 gigawattora all'anno a molte aziende, edifici pubblici e 3.000 famiglie collegate alla sua rete di 21 chilometri. Ma Climaespaço sta anche cercando altri potenziali fornitori. "L'inceneritore è una forte possibilità, ma contiamo su EMB3Rs per aiutarci a trovare altre fonti di calore in eccesso, come gli impianti industriali situati nelle vicinanze", dice Castanheira.

L'utilizzo di tutte queste fonti nascoste di energia in eccesso aiuterà a portare avanti la transizione energetica e a risparmiare un sacco di CO2.

Autore: Stefania Gozzer