Cold Energy: l’impianto frigorifero con il turbocompressore

In un progetto di ricerca portato avanti da Angelantoni Industrie è stata sperimentata l’introduzione di un turbocompressore di tipo automobilistico all’interno di un frigorifero. Lo scopo del progetto  – chiamato appunto ColdEnergy  – era di verificare un miglioramento dell’efficienza energetica e nello stesso tempo un incremento di potenza dell’impianto frigorifero a parità di cilindrata del compressore.

Negli impianti frigoriferi – spiega l’ing. Maurizio Ascani, responsabile del progetto – uno dei punti di inefficienza è costituito dalla valvola di laminazione. Da un punto di vista energetico essa non consente nessuno dei potenziali recuperi di energai ceh sarebbero possibili. Si è cercato in vari modi di sostituirla ma senza successo, tanto che oggi essa è ancora un elemento importante del ciclo frigorifero a compressione di vapore. Abbiamo allora approcciato il problema da un altro punto di vista. Abbiamo cioè aggiunto dei componenti all’impianto frigorifero tradizionale”. I componenti aggiunti sono

  • l’economizzatore, dove una parte di liquido dal condensatore viene evaporato e mandato al compressore principale;
  • un turbocompressore di derivazione automobilistica, fino ad ora estraneo agli impianti frigoriferi.

Sul turbocompressore abbiamo modificato la geometria ma gli scopi sono similari alle applicazioni automobilistiche.

Cosa succede?

Il vapore prodotto dall’economizzatore ad una pressione intermedia viene inviato a una turbina dove l’energia potenziale disponibile viene trasformata in energia cinetica che viene trasferita ad un compressore (di tipo centrifugo) di piccole dimensioni che fa una prima compressione. Esso viene posizionato tra l’evaporatore e il compressore principale. In una configurazione tradizionale, il vapore che esce dall’evaporatore va direttamente al compressore principale. In questa nuova configurazione il vapore viene inviato in via preliminare al compressore centrifugo, viene effettuata una prima compressione (di frazioni di bar) e poi va al compressore principale.

 

Quali sono i vantaggi di questa soluzione?

Il vantaggio evidente è che si utilizza dell’energia che altrimenti sarebbe stata non utilizzata riusciamo a fare una parte della compressione e risparmiamo al compressore del lavoro che invece avrebbe dovuto fare. Questa in sintesi l’idea del progetto Coldenergy.

Funziona? Dalla teoria si è passati alla realizzazione pratica su un banco frigorifero a bassa temperatura con una potenza frigorifera dell’ordine dei 100 kW e a bassa temperatura (evaporazione intonro ai -40°C).

La realizzazione sperimentale ha dato i seguenti risultati: con l’introduzione del turbo abbiamo sperimentalmente ottenuto un risparmio di energia elettrica del 15% e un aumento della potenza frigorifera del 30%.

Ora si vorrebbe trasformare questo prototipo in un prodotto commerciale per proporlo al mercato, partendo dalle basse temperature e da refrigeranti sintetici (non sono stati testati refrigeranti naturali). Inoltre si vorrebbe realizzare l’impianto per potenze frigorifere tra i 20kW e i 200kW. AL di sotto dei 20kW si ritiene che vi siano dei problemi dal punto di vista di ritorno dell’investimento, non considerando una serie di incentivi possibili.

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