Soluzioni naturali per la climatizzazione mobile di bus elettrici

(Credits: Konvekta)

Si torna a parlare di raffreddamento mobile e del ruolo che i refrigeranti naturali possono svolgere in questo settore, soprattutto alla luce del processo di elettrificazione a cui sta andando incontro la mobilità. Merito del simposio “diffuso” di eurammon che ha riportato questo tema sul palco di un convegno, dopo un periodo di scarsa attenzione. Se ne era parlato molto negli anni 2006-2008 e ancora nel 2011-2012 quando si era accesa la diatriba HFO o CO2 per il condizionamento mobile per poi passare in secondo piano, soprattutto perché sembrava una battaglia chiusa, avendo la maggior parte dei costruttori scelto gli HFO. Ma la ricerca non si è fermata e ha continuato a cercare soluzioni sempre più efficienti e affidabili,che permettono oggi di portare sul mercato interessanti proposte per bus elettrici e treni.

Oggi, per il condizionamento, la maggior parte dei bus elettrici usa ancora R134a. Ma vi sono due tendenze che lasciano immaginare un futuro prossimo diverso:

  • la riduzione in Europa e a livello globale dei refrigeranti ad alto GWP porterĂ  una sempre maggiore difficoltĂ  di approvvigionamento. Ma la refrigerazione mobile, per questioni strutturali, ha percentuali di perdita del refrigerante non trascurabili, quindi costante necessitĂ  di approvvigionamento;
  • le tecnologie basate su refrigeranti R290 e CO2 per il condizionamento e riscaldamento mobile (in pompa di calore) stanno diventando alternative sempre piĂą ricercate dai costruttori di autobus o dai gestori di alcune ferrovie nazionali.

Due le soluzioni presentate al simposio di eurammon

Konvekta – Pompa di Calore a CO2

Soluzioni in pompa di calore a CO2 per autobus elettrici

Dal 2019 in produzione, vi sono oggi sul mercato europeo ben 260 bus elettrici equipaggiati di pompa di calore Konvekta per il riscaldamento e raffreddamento. La maggior parte di essi si trova in Germania, ma alcuni anche in altri stati europei. Ad esempio, 10 operano in Italia e 3 in Francia, in un clima mediterraneo. Il sistema Konvekta è installato anche su 90 bus a diesel per il condizionamento.

Un successo in un così breve lasso di tempo. Ma lo sviluppo di questa pompa di calore ha richiesto parecchio lavoro di ricerca e ha visto la realizzazione di due generazioni di modelli, di cui la seconda sviluppata dal 2015 e oggi sul mercato come modello UL500 – dove UL sta per Ultra Light. Si tratta di un sistema composto da circuiti diretti aria/aria e circuiti indiretti aria/acqua con scambiatori di calore a piastre per acqua calda e acqua fredda a circuiti separati. Il sistema può quindi riscaldare e raffreddare contemporaneamente e farsi dunque carico del raffreddamento dei componenti elettrici che lo richiedono. La pompa di calore è dotata di compressori a inverter in modo da mantenere una buona efficienza anche a carichi parziali; il sistema è dotato di una valvola solenoide “fast switching” per cui è in grado di raggiungere velocemente le temperature richieste. Analisi comparative condotte da Konvekta dimostrano che questo sistema ha efficienze di gran lunga superiori rispetto ad esempio al riscaldamento elettrico o al diesel. Non da ultimo il sistema è costituito da elementi completamente riciclabili al fine vita.

In termini di investimento iniziale, essendo questo sistema una combinazione di elementi diretti e indiretti, non è di per sé il più economico sul mercato. Ma bisogna considerare che:

  • il sistema può essere realizzato in versioni semplificate e quindi meno costose;
  • nell’arco dell’anno l’efficienza di tale sistema rispetto a sistemi tradizionali a R134a per il condizionamento (dotati di un elemento elettrico ausiliare per il riscaldamento) risulta essere superiore;
  • Il costo al Kg del refrigerante è circa il 90% inferiore a quello dei refrigeranti sintetici; è dovunque disponibile e al sicuro da eventuali modifiche dei regolamenti;
  • La sostenibilitĂ  della soluzione, sia in termini di tipologia del refrigerante che in termini di efficienza energetica la rende una tecnologia sicura anche in un contesto di Green Deal;
  • I costi di manutenzione sono bassi.

Aurora – BOREALIS: pompe di calore a propano (R290) per autobus elettrici

Pompa di Calore BOREALIS della azienda Aurora Konrad G. Schulz GmbH & Co. KG

L’azienda Aurora ha scelto il propano per la sua pompa di calore Borealis per bus elettrici (12 metri). Sebbene infiammabile, il propano ha una lunghissima storia di applicazioni, sia nella refrigerazione commerciale che industriale. Le conoscenze tecnologiche acquisite in questi settori e i risultati delle varie applicazioni hanno rafforzato l’immagine del propano come ottimo refrigerante in termini di sostenibilità, efficienza e sicurezza.

Il sistema sviluppato da Aurora è un circuito chiuso ermeticamente, con compressore scroll a inverter e un sistema per la gestione dell’olio. Il circuito frigorifero a propano è collegato tramite gli scambiatori di calore a circuiti secondari che portano freddo e caldo in cabina.

Il circuito frigorifero è posto sul tetto del veicolo in modo che in caso di perdite, il propano possa disperdersi nell’aria. La pompa di calore Borealis ha un design compatto, un sistema integrato di controllo della batteria ed è in grado di recuperare il calore di scarto dai componenti che lo generano. Ha una capacità di raffreddamento di 26kW e una di riscaldamento di 16kW che raggiunge i 22kW se si recupera il calore di scarto. Il carico frigorigeno e’ 1500 grammi di propano. La pompa di calore lavora in intervalli di temperatura  tra +45°C e -15°C. Questo modello è ancora in fase di test, in seguito alla quale si potrà partire con la produzione per il mercato.