Troppo presto per il solar cooling

Utilizzare il calore del sole per produrre fresco: un paradosso, a prima lettura, che è però il cuore dell’innovativa tecnologia del solar cooling, che rappresenta l’applicazione sperimentale del solare termico con le maggiori potenzialità. Questa tecnologia consiste nell’abbinamento tra pannelli solari termici e una macchina frigorifera (assorbitore) per la produzione di freddo: i pannelli solari assorbono la radiazione del sole e la trasformano in acqua calda che, successivamente, transita attraverso la macchina frigorifera che la raffredda, così da essere impiegata a sua volta per raffrescare gli ambienti oppure per la refrigerazione industriale.

In altre parole, la tecnologia del solar cooling permette di produrre freddo sotto forma di acqua refrigerata a partire da una sorgente di calore. I vantaggi sono di diversa natura: considerato che i picchi di richiesta elettrica avvengono nella stagione estiva a causa del contemporaneo funzionamento di milioni di piccoli condizionatori ad aria, il solar cooling permette di far coincidere la massima disponibilità di radiazione solare con la maggiore richiesta di freddo per il condizionamento degli edifici.

Come spiega un’analisi dell’Enea, il solar cooling apporta quindi benefici: dal punto di vista del sistema elettrico nazionale, la diffusione su larga scala di questa tecnologia potrebbe contribuire ad allentare la pressione sulla rete elettrica, evitando i pericolosi picchi estivi.

D’altra parte, chi sceglie di installare un impianto solar cooling può ottenere consistenti benefici in termini di efficienza energetica: il risparmio di energia primaria stimato dal progetto europeo Solco è intorno al 50-60%. Un altro vantaggio apportato dal solar cooling è quello di consentire l’utilizzo di tutta l’acqua calda prodotta da impianti solari di medie e grandi dimensioni anche nel corso dell’estate. Proprio nella stagione estiva, infatti, aumenta il rischio che gran parte dell’acqua calda prodotta dall’impianto vada sprecata. Questa tecnologia risulta particolarmente adatta a un Paese come l’Italia, caratterizzato da estati molto calde in cui vi è grande disponibilità di radiazione solare e un’elevata richiesta di energia per il raffrescamento.

Entrando più nel dettaglio da un punto di vista tecnico, uno schema di impianto solar cooling è tipicamente composto da un campo di pannelli solari, un serbatoio di accumulo, una unità di controllo, tubazioni e pompe e una macchina frigorifera alimentata termicamente. I collettori solari usati per applicazioni solar cooling sono perlopiù ad alta efficienza (con doppia superficie vetrata o collettori a tubi sottovuoto).

Il chiller è il cuore di ogni impianto solar cooling: con questo termine si fa riferimento a macchine in grado di produrre il freddo, utilizzando come input energetico proprio l’energia termica immagazzinata nell’acqua grazie ai collettori solari. Nel corso di una giornata estiva, il serbatoio di accumulo funziona da buffer e riesce a ottimizzare la produzione di aria raffrescata, la cui richiesta può essere ovviamente anche asincrona rispetto alle ore durante le quali si ha effettiva disponibilità di radiazione solare. I serbatoi di accumulo sono dunque componenti impiantistiche indispensabili.

Uno schema tipico – molto utilizzato nei casi in cui l’impianto sia destinato a funzionare sia in inverno (in riscaldamento) che in estate (in raffrescamento) – prevede l’impiego di due serbatoi di accumulo: il primo per l’acqua calda prodotta dai collettori e il secondo per la conservazione di acqua fredda prodotta dal chiller. Solitamente è presente anche una fonte di calore integrativa di tipo tradizionale, ossia una caldaia a gas, per rendere l’impianto del tutto indipendente dalla effettiva disponibilità di radiazione solare.

Nonostante i vantaggi che abbiamo citato in precedenza e uno schema di funzionamento – come si è visto – non certo complesso, il solar cooling resta sostanzialmente una tecnologia di nicchia: all’inizio del 2010 gli impianti installati nel mondo erano pari a circa 300, per una potenza installata totale di 17,6 MW. Di questi, 28 erano stati installati in Italia per una potenza complessiva di 3,2 MW.

Secondo l’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano nel nostro Paese e a livello globale non si è registrata una crescita tangibile delle installazioni di impianti di solar cooling nel corso del 2011. Eppure, se in Italia solo il 2% degli immobili a uso residenziale venisse dotato, da qui al 2020, di un impianto di questo tipo con una potenza media di circa 30 kW frigoriferi, risulterebbero installati circa 34 milioni di metri quadrati di collettori per solar cooling, per una potenza frigorifera complessiva di 13.000 MW.

Gli ostacoli a una diffusione del solar cooling, come del resto per buona parte delle tecnologie legate all’efficientamento energetico, sono di varia natura.

Secondo l’analisi effettuata nell’ambito del progetto Solco, esiste un problema di conoscenza della tecnologia e del know-how, nonché dei benefici derivanti, soprattutto tra i potenziali utenti (hotel, ospedali, uffici, ecc.). D’altronde, la maggior parte degli attori tecnici (ingegneri, progettisti, installatori, ecc.) non hanno familiarità con questa tecnologia e di conseguenza non la suggeriscono ai potenziali utilizzatori come possibile soluzione impiantistica. Sarebbe dunque necessaria una formazione ad hoc per tutte queste categorie, nonché la creazione di appositi strumenti di progettazione (software), sistemi di controllo e soluzioni impiantistiche “a pacchetto”.

Ovviamente la barriera prezzo è altrettanto importante: gli operatori del mercato evidenziano spesso che l’elevato costo per l’investimento iniziale limita sensibilmente la diffusione degli impianti. In effetti, allo stato attuale, le macchine frigorifere ad assorbimento sono ancora economicamente poco competitive con i condizionatori tradizionali; ciò è particolarmente vero nel caso di piccoli impianti (utenze domestiche, piccoli esercizi commerciali, ecc.). Inoltre, questa tecnologia sconta ancora la mancanza di un chiaro supporto politico sia a livello nazionale che in ambito comunitario, nonostante il condizionamento solare sia ormai considerato come una delle possibili risposte alle problematiche ambientali legate ai consumi energetici per la climatizzazione degli edifici.

In ogni caso, è evidente che una più larga diffusione dei sistemi solar cooling debba passare per una maggiore maturità della tecnologia e il miglioramento della fattibilità economico-finanziaria. Le analisi di costo indicano che, agli attuali prezzi dell’energia, questi sistemi non potranno essere competitivi neppure nel prossimo futuro con i sistemi di condizionamento tradizionali. Sono assolutamente necessari, dunque, incentivi finanziari per l’investimento, ma sarebbe auspicabile, soprattutto, un sistema fiscale più equo nella effettiva valutazione dei reali costi ambientali connessi allo sfruttamento delle fonti fossili.

D’altra parte è necessario realizzare un certo numero di progetti dimostrativi così da raggiungere una sufficiente massa critica e, soprattutto, disporre di dati di monitoraggio delle prestazioni degli impianti realizzati, così da sopperire al gap informativo. Tutti gli studi indicano, d’altronde, l’esistenza di grandi margini potenziali di riduzione dei costi per gli impianti solar cooling di prossima generazione, che passeranno per un miglioramento delle prestazioni per i chiller e di efficienza per i pannelli solari.

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