Climatizzazione mobile: si torna a parlare di CO2

Undici anni fa, il fondatore della azienda tedesca Konvekta, Carl H. Schmitt, e il suo direttore tecnico Prof. Dr.-Ing. Jürgen Köhler ricevettero un riconoscimento da parte del DBU – l’organizzazione tedesca Deutsche Bundestiftung Umwelt –  per aver aperto la strada all’utilizzo della CO₂ come refrigerante nell’aria condizionata dei veicoli commerciali, facendolo, tra l’altro, con risorse relativamente modeste. Pur non essendo oggi ancora standard dopo 11 anni, questa tecnologia torna a fare parlare di sé all’IAA di Hannover appena conclusasi, confermando la sua maturità tecnologica. Il merito di Konvekta è stato di aver guidato lo sviluppo di tale tecnologia e aver infine dimostrato che anche per i veicoli commerciali essa è funzionale e sostenibile. La grande sfida per i produttori di questa tecnologia è che, mentre sono necessari solo modifiche minori ai sistemi attuali per l’utilizzo di refrigerante sintetico nell’ aria condizionata, l’uso della CO₂ richiede un sistema completamente nuovo. Pertanto, la produzione di tali sistemi di condizionamento ha richiesto un certo periodo di tempo

L’elettromobilità può aprire la strada alla CO₂

Il percorso verso l’elettromobilità, ha affermato il presidente di DBU Bonde in visita allo stand di Konvekta alla fiera IAA, può spianare la strada alla CO₂. Non solo perché tali sistemi possono essere usati sia per il raffreddamento, che per il riscaldamento dei veicoli, ma anche perché, rispetto a un sistema diesel convenzionale, vi è un risparmio significativo di energia ed emissione di inquinanti. Il fatto che oggi gli autobus siano dotati di sistemi di condizionamento dell’aria CO₂ solo su richiesta del cliente, deve diventare presto “acqua passata della storia automobilistica” ha affermato Bonde. E ha aggiunto: «Nell’interesse della protezione del clima, DBU raccomanda fortemente CO₂ nella costruzione convenzionale di autobus e camion rispetto a sistemi standard».

Basta il GWP?

Dal 1° gennaio 2017 i sistemi di condizionamento di nuovi autoveicoli e veicoli leggeri possono usare solo refrigeranti con un potenziale di riscaldamento globale inferiore a 150. Ad oggi il refrigerante utilizzato nei nuovi modelli è soprattutto l’R1234yf. Uno studio di EMPA -l’Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ovvero il Laboratorio federale svizzero di prova dei materiali e di ricerca – mostra che negli ultimi anni. nelle stazioni di osservazione e rilevamento dei gas presenti in atmosfera, si sono trovate anche certe quantità di HFO. Nel rapporto si legge che “sebbene queste nuove sostanze si degradino molto rapidamente nell’atmosfera, i prodotti di decomposizione sono in parte molto stabili e dovrebbero quindi essere osservati nell’ambiente a lungo termine“. Tra i prodotti di decomposizione proprio del refrigerante utilizzato per la climatizzazione mobile si trova l’acido trifluoroacetico, già tracciabile in atmosfera. L’acido, estremamente solubile in acqua, raggiunge il bacino idrico tramite le precipitazioni. Qui non solo risulta tossico per le alghe ma  è considerato stabile e difficile da decomporre. Non solo, ma secondo l’UBA esso non risulta rimovibile dall’acqua con i metodi standard. Per questi motivi, dunque,l’ingresso di TFA nelle acque, da qualunque fonte esso provenga, dovrebbe essere ridotto al minimo. Non da ultimo, in caso di incendio o contatto con superfici molto calde, l’R-1234yf darebbe origine a sostanze tossiche quali fluoruro di idrogeno e fluoruro di carbonile. In caso di incidenti automobilistici, dunque, potrebbe costituire un rischio ulteriore per passeggeri e soccorritori. A questo punto sorge, lecita, la domanda se basti il GWP per assicurare l’idoneità di un refrigerante a determinati usi e la sua entrata negli ecosistemi naturali. Di contro, la CO₂ come refrigerante per i sistemi di climatizzazione dei veicoli è un’alternativa che, se non altro, non riserva sorprese in termini di interazione negli ecosistemi, non è infiammabile, e oggi ha costi della materia prima più vantaggiosi rispetto alle alternative sintetiche.

Per viaggi più sostenibili

Sempre più autobus urbani e interurbani dispongono di aria condizionata. Secondo dati dell’Agenzia per l’Ambiente tedesca (UBA – Umweltbundesamt) nel caso degli autobus urbani il tasso di climatizzazione è aumentato dal 5 al 69% tra il 1993 e il 2013 e dell’88% per gli autobus interurbani. Poiché i condizionatori d’aria degli autobus non sono sistemi ermeticamente sigillati, il refrigerante fuoriesce in modo permanente per tutta la durata di vita di un autobus. Queste emissioni contribuiscono ad aumentare l’effetto serra. In media, i climatizzatori degli autobus perdono il 15% della loro carica di refrigerante nel corso di un anno. In totale, nel 2016 sono state emesse dagli autobus in Germania circa 104 tonnellate di refrigerante R134a, equivalenti a 148.000 tonnellate equivalenti di CO₂. Circa come le emissioni annue di CO₂ di 60.000 automobili. Anche se l’attuale refrigerante R134a è ancora consentito sugli autobus, l’Autorità dei trasporti di Berlino (BVG – Berliner Verkehrbetriebe) ha assunto un ruolo di pioniere a livello internazionale: sette suoi autobus hanno un sistema di raffreddamento a CO₂. BVG gestisce la prima flotta di autobus al mondo con un sistema di raffreddamento a CO₂ rispettoso dell’ambiente. Nel frattempo, diversi operatori di autobus in Germania e in Europa hanno autobus con sistemi di condizionamento dell’aria a CO₂. Gli autobus ibridi possono anche essere dotati di sistemi di condizionamento dell’aria a CO₂: sono l’opzione preferita nel programma di sussidi per autobus ibridi del governo federale. Dall’autunno 2018 saranno offerti i primi autobus elettrici con aria condizionata e pompe di calore basati sul refrigerante CO₂. L’etichetta ecologica “Blauer Engel” (RAL-UZ 59b) dovrebbe partire dal 2020 ed essere riconosciuta solo per autobus con impianto di aria condizionata senza refrigeranti alogenati.

Veicolo di servizio UBA: otto anni a CO₂

Dal 2009 al 2017, l’Agenzia federale dell’ambiente UBA ha utilizzato un veicolo di servizio dotato di un sistema di condizionamento dell’aria a CO_2.Le misurazioni sull’impianto prototipo come parte di un progetto di ricerca del Ministero federale dell’ambiente dimostrano le prestazioni della CO₂come refrigerante per l’aria condizionata. Il sistema raffredda l’interno del veicolo in breve tempo e funziona a basso consumo energetico. Nelle normali estati europee, il consumo di energia del condizionatore d’aria a CO₂ è addirittura inferiore a quello di un condizionatore d’aria della serie R134a. Le misurazioni di  ADAC – il club automobilistico tedesco –  hanno confermato questo risultato. L’impianto di climatizzazione di tipo prototipo nell’auto aziendale UBA è stato aggiornato nel 2015. Uno scambiatore di calore è stato sostituito perché la parte del prototipo ha subito danni da corrosione esterni. Dopo una corsa di 165.000 chilometri, il compressore del climatizzatore a CO₂ funzionava ancora perfettamente e presentava ancora un alto livello di tenuta. L’esperimento è stato tuttavia continuato con un nuovo compressore, riprogettato per  soddisfare nuovi requisiti geometrici e dimensionali del costruttore Il compressore ha funzionato quotidianamente senza problemi fino a quando l’auto non è stata  dismessa nella primavera 2017.

Il futuro del refrigerante CO₂

Sebbene il refrigerante CO₂ fosse considerato un’opzione possibile per le auto già a partire dalla fine degli anni ’90, i clienti di oggi possono acquistare solo pochi modelli di autovetture con sistemi di condizionamento dell’aria a CO₂. Uno dei motivi del ritardo è lstato o sviluppo e il collaudo necessari per nuovi componenti antideflagranti per la CO₂refrigerante. Da ottobre 2016, però, sono state presentate le prime autovetture con sistemi di condizionamento dell’aria CO₂nel segmento di lusso di due produttori tedeschi, Nel frattempo, sono stati sviluppati compressori CO₂ ad alta densità alimentati elettricamente, in modo laclimatizzazione a CO₂ sia una opzione per le varianti di auto elettriche. E infatti questo è il motivo che sta spingendo la casa automobilistica Volkswagen verso la climatizzazione a CO₂. Secondo quanto riferisce il quotidiano Frankfurter Rundschau, dalla fine del 2019 verrà prodotto il modello elettrico “I.D.” che porterà a bordo un impianto di climatizzazione a CO₂.

Finora, solo Daimler e Audi offrono sistemi di climatizzazione a CO₂ per veicoli leggeri, ma solo in tre modelli (Mercedes S ed E-Class e Audi A) e volte solo in versioni speciali o a un costo aggiuntivo. Gli esperti ambientali hanno ripetutamente criticato l’industria automobilistica tedesca perchè sta introducendo la tecnologia alternativa con esitazione. Questo lascia ovviamente il mercato aperto al monopolio del refrigerante sintetico R1234yf, con tutti i dubbi irrisolti ad esso legato. Sarà l’elettromobilitá a cambiare il quadro generale?