La comunità scientifica collabora da decenni con l’industria delle pompe di calore per lo sviluppo di soluzioni sostenibili. Consapevole, dunque, di quanto è oggi tecnologicamente possibile, ha pubblicato un documento di posizione sul dibattito attualmente in atto sull’utilizzo del propano come refrigerante per le pompe d calore.
I firmatari – un gruppo di 42 professori e ricercatori di rinomate università e centri di ricerca europei – sostengono l’intenzione della revisione del regolamento sui gas fluorurati e affermano che l’uso di refrigeranti naturali porta a un funzionamento complessivamente sostenibile delle pompe di calore. Tale scelta è una decisione chiara per la protezione dell’ambiente, ma fornisce anche all’industria una prospettiva affidabile a lungo termine, consentendo di concentrarsi sull’ulteriore ottimizzazione piuttosto che sull’adozione di sistemi con nuovi refrigeranti ogni pochi anni.
Gli scienziati ritengono che, sebbene il passaggio al propano per le pompe di calore aria-acqua da esterno sia inarrestabile, il passaggio al propano per le pompe di calore da interno è ancora impegnativo e richiederà probabilmente più di tre anni, a causa delle complesse norme di sicurezza e dei requisiti edilizi. Pertanto, la comunità scientifica sostiene la necessità di annunciare presto date chiare e ambiziose per l’eliminazione dei refrigeranti sintetici, tenendo conto dei diversi tempi di sviluppo per le varie classi di prodotto (interno/esterno/ monoblocco/ split/ multisplit/VRF) e aree di applicazione (residenziale/commerciale/industriale). Lo sviluppo di nuovi prodotti dovrebbe essere chiaramente incentrato sui refrigeranti naturali.
Infine, si afferma che la sostenibilità di questa recente transizione del mercato dovrebbe essere supportata dalla definizione di requisiti di sicurezza dei prodotti elevati, ma trasparenti e facilmente applicabili, da codici di costruzione semplificati e più armonizzati e da requisiti di sicurezza per la logistica e i processi di produzione di massa, compresi quelli applicabili ai siti di produzione.
La storia
Il propano e altri idrocarburi sono utilizzati come refrigeranti da oltre 100 anni, il che li rende refrigeranti non nuovi. Negli ultimi 30 anni, gli idrocarburi (isobutano in particolare) sono stati utilizzati in Europa come refrigerante standard in milioni di frigoriferi domestici e in alcune pompe di calore e apparecchiature AC. Pertanto, esistono già molti anni di esperienza nell’uso degli idrocarburi come refrigeranti.
L’efficienza
Le favorevoli proprietà termodinamiche e di trasporto del propano e di altri idrocarburi li rendono molto adatti come refrigeranti. In base a queste proprietà, ci si può aspettare che forniscano basse perdite di carico e un’efficienza del sistema pari, o addirittura superiore, alle alternative sintetiche. La loro superiorità non è solo dimostrata teoricamente, ma è anche supportata da confronti sull’efficienza del sistema effettuati utilizzando migliaia di dati sui prodotti di quasi tutto il mercato dell’UE, che utilizzano propano o altri refrigeranti.
La sicurezza
È risaputo che il propano e altri idrocarburi sono altamente infiammabili e, naturalmente, questo aspetto deve essere considerato con attenzione nella progettazione degli impianti. L’uso del gas naturale (ad esempio, il GNL come carburante per le automobili), che è comune e accettato in quasi tutto il mondo, comporta rischi simili. Gli idrocarburi utilizzati nelle pompe di calore, invece, sono contenuti in sistemi ermetici. Gli standard di sicurezza internazionali sono già in vigore e vengono costantemente migliorati. I nuovi standard consentiranno probabilmente un uso più ampio dei refrigeranti a base di idrocarburi, poiché si stanno sviluppando precauzioni di sicurezza più dettagliate. Un fattore importante per aumentare la sicurezza o per estendere l’uso degli idrocarburi a sistemi più grandi è la riduzione della carica di refrigerante per kW di capacità di riscaldamento nelle pompe di calore. Si tratta di un’area finora trascurata dall’industria, poiché la quantità di carica non è un fattore importante quando si utilizzano fluidi non infiammabili. Recenti ricerche e sviluppi hanno dimostrato che sistemi efficienti possono funzionare con circa 10 g di propano per kW, rispetto ai circa 100 g di propano per kW richiesti dai progetti tipici.
Disponibilità di componenti
Una recente indagine ha dimostrato che in Europa sono disponibili in commercio diverse centinaia di modelli di pompe di calore a idrocarburi di circa 48 produttori diversi. Questi numeri dimostrano chiaramente che i componenti necessari per produrre tali pompe di calore sono disponibili sul mercato. Tutto il lavoro di ricerca e sviluppo di base per ottimizzare il design degli scambiatori di calore e dei compressori che utilizzano refrigeranti a basso GWP è stato svolto negli ultimi 15 anni. Questo ha portato a componenti ampiamente disponibili e a regole di progettazione per l’aumento delle capacità.
Tempo necessario per la riprogettazione
Molti produttori in Europa stanno già lavorando a nuovi progetti di pompe di calore con propano come refrigerante. Passare da refrigeranti sintetici non infiammabili a idrocarburi infiammabili richiede un’attenta considerazione della sicurezza, sia nei siti di produzione che per i prodotti. Una transizione simile è stata fatta circa 30 anni fa, quando l’intera industria dei frigoriferi è passata dall’uso dell’R12 all’isobutano in un arco di tempo di 3-5 anni. Sulla base di queste premesse, un tempo di transizione al propano per le installazioni esterne di 3-5 anni e per le pompe di calore interne di 3-8 anni sembra essere realistico, a seconda delle diverse applicazioni e gamme di capacità.
Inizio della transizione del mercato
Per le pompe di calore aria-acqua la transizione è iniziata, dato che la maggior parte dei produttori europei di pompe di calore ha spostato la propria attenzione sul propano per i nuovi prodotti. Sei dei dieci modelli di pompe di calore più richiesti in Germania nel 2022 (tutti aria-acqua) sono alimentati a propano. Altri gruppi di prodotti seguiranno questa transizione e le dinamiche del suo percorso dimostrato.
