AFCE: alternative agli HFC ad alto GWP. Un rapporto

AFCEL’associazione francese di categoria AFCE –  Alliance Froid Climatisation Environnement – ha appena pubblicato un rapporto sulle attuali alternative agli HFC ad alto GWP, che vuole esser un aggiornamento di uno studio precedente, pubblicato nel 2014. A pochi anni di distanza il panorama delle alternative e delle applicazioni è già cambiato notevolmente, da qui la necessità di un aggiornamento.06

Nel rapporto si legge che si dovrebbe cercare di promuovere oggi  soluzioni a GWP inferiore a 150 perché qualsiasi fluido con un GWP maggiore di questo valore sarà ridotto a breve o a medio termine. I fluidi HFO e le miscele HFC-HFO con basso GWP proposti sono tutti leggermente infiammabili (A2L). Le applicazioni di idrocarburi (A3), ammoniaca e COsi sono notevolmente ampliate in alcune applicazioni e le tecnologie sono state migliorate. Tuttavia, le condizioni di utilizzo di idrocarburi e ammoniaca dovrebbero essere studiate in dettaglio come indicato dalle norme sicurezza.

Allo stesso tempo, il quadro normativo sta evolvendo rapidamente. Le normative di EcoDesign impongono obiettivi sempre più ambiziosi in termini di efficienza energetica a un certo numero di apparecchiature nei settori della refrigerazione e della climatizzazione. Le norme sul “prodotto” impongono limiti di carico per i fluidi infiammabili e obblighi di visualizzazione. Lo standard EN 378, versione 2017, aggiorna i requisiti di sicurezza e ambientali, integra la nuova categoria di fluidi A2L e introduce nuovi indici per il calcolo del carico limite e la nozione di analisi del rischio in tutto il ciclo di vita di un’installazione. Infine, le normative francesi in materia di sicurezza contro gli incendi negli edifici pubblici proibiscono l’uso di liquidi infiammabili, il che è un freno allo sviluppo di opzioni alternative con basso GWP.

L’analisi delle opzioni di sostituzione nel rapporto è fatta per settore di applicazione.

Per la refrigerazione domestica, R-600a è ora l’unico refrigerante utilizzato in Europa nei frigoriferi e nei congelatori e oggi consente di raggiungere l’etichetta A ++++ in termini di efficienza energetica.

Per il segmento di gruppi ermetici per il freddo commerciale di piccole dimensione, la transizione da R134a verso le alternative di idrocarburi è ormai avviata e la anche COè stata introdotta in ambito vending. Anche l’ R-1234yf è una soluzione energeticamente accettabile per questo tipo di attrezzature. Per quanto riguarda la sostituzione di R-404A, vi sono miscele A2L (R-454A o R455A) con efficienza energetica superiore o paragonabile a quella di R-404A.

Esistono alternative a fluidi a GWP elevati per unità condensanti. Tuttavia, non tutti i prodotti sono maturi e il personale addestrato all’uso dei fluidi con rischio di infiammabilità è ancora insufficiente. Questi risultati spingono alcuni produttori a scommettere sugli HFO (R-1234yf o R-1234ze). La CO2 inizia a essere proposta anche qui. I produttori offrono anche come fluido di transizione l’R-448A o R-449A per soddisfare la domanda immediata ma questa soluzione non è sostenibile.

Le diverse alternative ai sistemi a espansione diretta che utilizzano R-404A sono attualmente disponibile per il retail con impianti centralizzati. Un rapporto del 4 agosto 2017 della Commissione europea fa una prima valutazione e mostra che da un lato le soluzioni R-134a / CO2sono energeticamente efficienti e ben consolidate in Europa. D’altra parte, le alternative “CO2transcritica” tendono a ridurre i costi e il consumo di energia.

Ci sono molti articoli in letteratura che mettono a confronto sistemi a cascata HFC / CO2con sistemi di COtranscritici. I recenti progressi tecnologici consentono a impianti di COtranscritica di raggiungere elevati livelli di efficienza ma l’esperienza indica che questa tecnologia deve essere consolidata per il freddo positivo. Le miscele HFC-HFO con GWp vicino a 600, si rivelano efficaci sostituti di R134a nei sistemi a cascata HFC / CO2 e può essere considerato per alcuni quasi un drop-in. Esistono soluzioni con GWP inferiore alla soglia di 150 (R-455A, R454C). Ancora molto rari in Francia, i sistemi indiretti o a cascata con ammoniaca sono però usati in Europa e sono molto efficienti, soprattutto in cascata.

Il mercato della climatizzazione è globale. È dominato da ditte giapponesi, americane, coreane e ora cinesi. Il fluido utilizzato in modo massiccio è R-410A. Per sistemi ermeticamente sigillati, l’R-290 (propano) è un’opzione ma il suo uso è, ma attualmente limitato al condizionatore d’aria mobile. Nei sistemi split o multi split, l’alternativa scelta dalle grandi aziende è l’R-32. Opzioni di sostituzione per l’R-407C sono l’R-454C e l’R455A.

Per i sistemi split ad alta potenza, VRF e Rooftop, non c’è attualmente nessuna alternativa all’R-32, che si è dimostrata più efficiente rispetto all’R-410°. Le pompe di calore sono per lo più caricate con R-410A. Di nuovo, l’R-32 è offerto da diversi marchi giapponesi. L’R-290 è già sul mercato al di fuori dell’Europa e vedrà presumibilmente un maggiore utilizzo in Francia, mosso da aziende europee. Per i due fluidi sostitutivi, l’efficienza energetica ottenuta è uguale o superiore a quella di R410A.

Per l’aria condizionata delle auto, a causa del divieto del 1° gennaio 2017 per fluidi a GWP maggiore di 150 (Direttiva 40/2006), l’R-1234yf è il fluido scelto dai produttori di apparecchiature e per ora sembra essere la scelta di massa.

I gruppi frigoriferi ad acqua possono essere segmentati in base al tipo di compressione (volumetrica, centrifuga) e in base alla potenza. Per i frigoriferi centrifughi, il mercato europeo è dominato dall’R-134a. L’alternativa più comune è l’R-1234ze, di cui la resa energetica è superiore del 5-10% rispetto a quella di R134a. L’R-1233zd si è imposto anche al di fuori dell’Europa, sostituendo l’R-123 (HCFC bandito dal Protocollo di Montreal). Le alternative per la compressione volumetrica sono R-290 (per piccole potenze), R-32, ammoniaca e R1234ze (per le più alte potenze), tutte soluzioni che consentono sia un guadagno in GWP che una riduzione dei consumi energia.

Per i processi industriali ad espansione diretta a media temperatura, l’ammoniaca è già presente e molto usata come alternativa all’R-404A. Altre opzioni sono R-1234yf o R-1234ze. Per le applicazioni a bassa temperatura, è anche possibile l’ammoniaca in cascata a entrambi i livelli di temperatura. La cascata di ammoniaca / COrimane la soluzione che consente i migliori guadagni in termini di consumo di energia. Possiamo anche sostituire l’R-404A con R-455A o R-454C, le cui efficienze energetiche misurate sono maggiori di R404A, secondo i primi riscontri.

Infine, nel campo del trasporto refrigerato, l’alternativa a R404-A è l’R-452A. La tecnologia della CO2è ora disponibile sul mercato. L’implementazione sicura di soluzioni alternative richiede competenze particolare per gli operatori che maneggiano questi fluidi. Un certo numero di direttive e le autorità europee richiedono già una formazione adeguata per il personale per lavorare con refrigeranti alternativi. La mancanza di obbligo di certificazione per trattare con refrigeranti alternativi potrebbe suggerire che non vi è alcun obbligo vincolante per la formazione sui sostituti degli HFC ma non è assolutamente così.