Ridurre le emissioni totali e il costo del ciclo di vita dei sistemi di refrigerazione commerciale senza sacrificare le prestazioni di raffreddamento

Gli effetti devastanti del cambiamento climatico sono sotto gli occhi di tutti, al pari della necessità di fare di più per ridurre le emissioni che stanno conducendoci rapidamente verso un futuro potenzialmente catastrofico, ma occorre prestare molta attenzione a non farsi guidare da reazioni emotive che potrebbero far sembrare giusta una scelta che possa rivelarsi invece un costoso errore.

Figura 1 – Emissioni globali di gas a effetto serra

A causa della natura relativamente complessa delle fonti di tali emissioni, è necessario un approccio al problema che tenga conto di diversi fattori.

Nell’industria della refrigerazione, un approccio semplice alla questione potrebbe risiedere nella regolamentazione delle emissioni di refrigeranti a base di idrofluorocarburi (HFC) – ampiamente utilizzati in diversi settori industriali- mediante un controllo della riduzione delle perdite o la loro sostituzione con alternative che presentino un GWP inferiore. Tuttavia, il maggior contributo al cambiamento climatico nel corso del ciclo di vita di un sistema di refrigerazione è rappresentato dalle emissioni indirette prodotte dal consumo elettrico. Pertanto, l’efficienza energetica ha potenzialmente un effetto di gran lunga superiore rispetto all’impatto del refrigerante stesso.

Non è del tutto sorprendente che esista una certa inerzia sul mercato: da un lato il numero di tecnologie disponibili per indirizzare le diverse esigenze di refrigerazione è andato aumentando, dall’altro non è ancora disponibile un pannello di informazioni chiare dal punto di vista delle prestazioni e dell’impatto ambientale che permettano di effettuare paragoni obiettivi. Le principali tecnologie attualmente disponibili possono essere identificate in:

• Unità condensanti ad acqua (Plug-in)
• Unità condensanti ad aria (Plug-in)
• Sistemi R-290 / Glicole (Sistema secondario)
• Sistemi basati su R-134a e circuito secondario ad R-744 (per la Media Temperatura) e sub-critico in cascata (per la Bassa Temperatura)
• Sistemi basati su refrigeranti non-infiammabili a basso GWP (<1500)
• Sistemi HFO A2L a basso GWP (<250)
• Gruppi frigoriferi a R-744 transcritica

La catena di distribuzione britannica Asda era alla ricerca della migliore soluzione e per diversi anni ha esaminato diverse opzioni per la sua strategia di refrigerazione. Ogni tecnologia considerata durante la ricerca è stata valutata in base ad alcuni criteri fondamentali

Rispetto alla soluzione in opera (basata su refrigerante a GWP <1500), i requisiti della nuova tecnologia devono presentare:

• Prestazioni di refrigerazione equivalenti
• Un’efficienza energetica equivalente o superiore
• Un livello di affidabilità (up-time) equivalente (al fine di minimizzare il rischio operativo)
• Un costo totale equivalente o superiore
E
• Idealmente, la medesima facilità di installazione e manutenzione

Una descrizione dettagliata dell’esperienza di Asda è disponibile in un White Paper edito da Chemours, ma fondamentalmente i criteri di scelta sono comuni a molti retailers confrontati alla scelta di un sistema di refrigerazione e che necessitino di considerare quale tecnologia offrirà il miglior equilibrio tra benefici ambientali, prestazioni del sistema e costi.
Per aiutare a indirizzare tale problema, Chemours ha commissionato lo studio indipendente alla società di consulenza Wave Refrigeration, al fine di mettere a confronto le varie tecnologie disponibili in funzione delle diverse esigenze di refrigerazione. Per effettuare questo studio, Wave Refrigeration ha preso in considerazione una gamma di applicazioni di tipologia e capacità differenti, diverse architetture di sistema e diverse condizioni climatiche. Una descrizione dettagliata delle tecnologie analizzate e i risultati completi dello studio sono disponibili in un White Paper edito da Chemours.

Lo studio effettuato da Wave Refrigeration ha preso in considerazione ciascuna delle tecnologie elencate applicate a due diverse superfici di vendita al dettaglio:
– Media superficie: area di vendita di circa 2.000 mq e carichi di 160kW per la Media Temperatura e di 30kW per la Bassa Temperatura
– Bassa superficie: area di vendita di 300-500 mq e carichi di 40kW per la Media Temperatura e di 8kW per la Bassa Temperatura.
Entrambe le configurazioni sono state analizzate in ambiente climatico europeo temperato (Leicester, Regno Unito) e caldo (Siviglia, Spagna).

Per eseguire l’analisi delle tecnologie e dei climi vari, sono state fatte diverse ipotesi relative alla carica del sistema, alle ore di funzionamento del negozio (13 ore di apertura), ai costi dell’elettricità (€ 0,152 Siviglia, € 0,153 Leicester) e alle emissioni (0,309 kgCO₂e/kWh Siviglia, 0,3072 kgCO₂e/kWh Leicester).

Figura 2- Profili di temperatura a Siviglia e Leicester

In questo studio sono stati esaminati i costi (CAPEX & OPEX) e le emissioni totali (TCO2e) per ogni scenario in modo da effettuare confronti precisi con lo scopo di consentire agli utenti finali di effettuare una scelta ponderata sulla tecnologia di refrigerazione più opportuna.

Tracciando le emissioni totali a 10 anni per kW dei valori di refrigerazione rispetto al valore LCC di 10 anni/kW dei valori di refrigerazione, si può formare una mappa che mostra la posizione di ciascuna tecnologia, sia dal punto di vista finanziario che delle emissioni responsabili del cambiamento climatico. Per alcuni operatori il CAPEX può essere un criterio decisionale importante (anche se è incorporato nell’LCC a 10 anni), quindi nei seguenti grafici a bolle la dimensione della bolla si riferisce al CAPEX di ciascuna tecnologia, ovvero una bolla più piccola corrisponde ad un CAPEX più basso.

Supermercato standard

È evidente, prendendo in considerazione sia un clima caldo che uno moderato, che sebbene le unità condensanti ad aria richiedano un CAPEX basso, sono anche le opzioni di gran lunga più costose e che presentano i peggiori valori dal punto di vista delle emissioni tra le tecnologie considerate. Con le unità condensanti ad acqua, le emissioni e l’LCC migliorano, ma senza oltrepassare i valori raggiunti dalla tecnologia di riferimento Opteon™ XP40.

È noto che la tecnologia transcritica R-744 non è la più adatta ai climi caldi e questo si può evincere dal grafico in Figura 3, ma ciò che probabilmente è più sorprendente è che anche nel clima più moderato di Leicester la tecnologia transcritica R-744 produce solo il 4% di emissioni in meno rispetto alla tecnologia di riferimento, inoltre presentando un valore di LCC superiore del 21%.

Nel clima più caldo di Siviglia, le tecnologie ad anello secondario producono emissioni del 9% inferiori rispetto alla tecnologia di riferimento, e un LCC a 10 anni superiore del 12-14%, ma nel clima moderato di Leicester la riduzione delle emissioni scende a solo il 2-8% con un aumento dell’LCC del 21-22%.

La riduzione più importante delle emissioni si ottiene quando si utilizzano i refrigeranti blandamente infiammabili e a basso GWP Opteon™ XL (14-16% Siviglia, 18-20% Leicester) che inoltre presentano un valore LCC a 10 anni più basso di tutte le tecnologie alternative a basso GWP (8% inferiore per Siviglia, inferiore del 11% per Leicester).

Piccolo supermercato
Come nel caso del negozio più grande, le unità condensanti ad aria sono di gran lunga le peggiori in termini di emissioni, sebbene per il negozio più piccolo non abbiano l’LCC più alto a 10 anni. Anche quando viene aggiunto il raffreddamento ad acqua, le emissioni si riducono, ma in entrambe le condizioni climatiche non si riscontrano emissioni totali inferiori rispetto alla tecnologia HFC/HFO di riferimento Opteon™ XP40 e pertanto non sembrano rappresentare una tecnologia alternativa futura credibile per questo genere di superfici.

Come accennato in precedenza, la tecnologia transcritica R-744 non avrebbe potuto funzionare in maniera soddisfacente nel clima più caldo di Siviglia. Come si può vedere in figura 5, questa tecnologia ha le più alte emissioni tra le opzioni di sistemi non integrati e il più alto LCC a 10 anni di tutte le tecnologie analizzate. Anche nel clima temperato di Leicester la riduzione delle emissioni è solo del 5% con un LCC a 10 anni più alto del 19% rispetto alla tecnologia di riferimento.

Rispetto alle altre tecnologie, le tecnologie ad anello secondario hanno funzionato in modo molto simile a quello analizzato per superfici maggiori. Nelle condizioni climatiche più calde di Siviglia, le emissioni sono state ridotte del 7-8% con un aumento dell’LCC a 10 anni del 13-17% rispetto alla tecnologia di riferimento e, nelle condizioni di Leicester, le emissioni sono state ridotte dell’1-6% con un aumento del 23% dell’LCC a 10 anni rispetto alla tecnologia di riferimento, rendendo tali tecnologie le opzioni con l’LCC a 10 anni più elevato in condizioni climatiche moderate. Le tecnologie ad anello secondario hanno anche i più alti requisiti CAPEX di tutte le tecnologie.

Le emissioni responsabili del cambiamento climatico di livello inferiore sono state ancora una volta ottenute utilizzando le opzioni di refrigeranti blandamente infiammabili e a basso GWP Opteon™ XL. Nelle condizioni climatiche più calde di Siviglia, le emissioni sono state ridotte del 14-16% e nelle condizioni moderate di Leicester, le emissioni sono state ridotte del 18-20% rispetto alla tecnologia di riferimento. I valori LCC a 10 anni erano anche i più bassi di tutte le tecnologie alternative in entrambi i climi, variando dal 9 al 19% in meno rispetto alle altre tecnologie.

Sebbene il GWP del refrigerante sia un fattore molto importante, questo studio dimostra che esso non rappresenta l’unico parametro da tenere in considerazione e che l’uso di refrigeranti con GWP <10 non migliora necessariamente l’impatto sulle emissioni responsabili del cambiamento climatico.

All’inizio del documento è stata evocata la lista di criteri di selezione considerati da un marchio leader della grande distribuzione.

Comparati con l’attuale sistema di refrigerazione basato su refrigerante con GWP <1500, i sistemi di refrigerazione basati su Opteon™ XL20 e Opteon™ XL40:

  • Offrono pari capacità di refrigerazione
  • Hanno prestazioni energetiche superiori
  • Permettono di minimizzare i rischi legati all’affidabilità del sistema
  • Permettono di ottenere un costo totale TCO equivalente
  • Comportano una complessità installativa e manutentiva comparabili
    Inoltre:
  • Permettono di ridurre le emissioni totali di CO₂ equivalente fino al 20%
  • Presentando un costo del ciclo di vita più basso delle tecnologie alternative

Perchè scegliere qualcos’altro?

Scarica la nostra infografica e ricevi il nostro white paper Il cammino verso la riduzione delle emissioni responsabili del cambiamento climatico generate dai sistemi di refrigerazione commerciale per ulteriori informazioni sullo studio di Wave:

O contattaci a media@chemours.com

 

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