Raffrescamento sostenibile grazie al sole
Raffrescare e riscaldare gli ambienti in cui viviamo o lavoriamo è un’esigenza comune nella maggior parte delle aree abitate. In Europa, l’energia consumata per la climatizzazione è in aumento, e l’innalzamento delle temperature in diverse regioni del mondo fa prevedere un possibile aggravarsi di questa esigenza. Per soddisfare il bisogno di raffrescamento degli edifici durante la stagione estiva, la tecnologia più diffusa a livello domestico e industriale è il classico condizionatore, che spesso impiega fluidi refrigeranti ad alto impatto ambientale e richiede inoltre un elevato fabbisogno di elettricità. Come ridurre, quindi, l’impatto energetico del raffrescamento degli edifici?
Una proposta arriva da un gruppo di studiosi del Politecnico di Torino (SMaLL) e dell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM), che ha studiato un dispositivo capace di generare un effetto di raffrescamento senza l’utilizzo di energia elettrica, oggetto di una ricerca pubblicata sulla rivista Science Advances. Come nei dispositivi tradizionali, anche questa nuova tecnologia diminuisce la temperatura di un ambiente sfruttando l’evaporazione di un liquido. Tuttavia, la chiave della nuova soluzione proposta dai ricercatori torinesi è quella di usare semplice acqua e comune sale invece di composti chimici potenzialmente dannosi per l’ambiente. L’impatto ambientale del nuovo dispositivo è inoltre ridotto perché basato su fenomeni passivi, ossia processi spontanei come la capillarità o l’evaporazione, invece che su pompe e compressori che necessitano di energia e manutenzione.
“Far evaporare acqua per ottenere una sensazione di fresco è una soluzione nota da millenni, come il sudore che evapora sulla pelle per raffrescarci o un fazzoletto imbevuto appoggiato sulla fronte nelle giornate più calde. La nostra idea permette di ingegnerizzare questa tecnologia, massimizzandone l’effetto e rendendola possibile in qualsiasi condizione ambientale. Anziché essere esposta all’aria, l’acqua pura bagna una membrana impermeabile che la separa da una soluzione di acqua e sale ad alta concentrazione. La membrana può essere immaginata come un setaccio con maglie grandi un milionesimo di metro: grazie alle sue proprietà idrorepellenti, questa membrana non viene attraversata dall’acqua liquida ma solo dal vapore. In questo modo, l’acqua dolce e salata non si mescolano, mentre il vapore d’acqua è libero di passare da una parte all’altra della membrana. In particolare, la differente salinità nei due liquidi consente all’acqua pura di evaporare più velocemente di quella salata. Questo meccanismo raffredda l’acqua pura, e può essere amplificato grazie alla presenza di diversi stadi evaporativi. L’acqua salata tenderà gradualmente a “raddolcirsi” nel tempo e dunque l’effetto raffrescante ad attenuarsi; tuttavia, la differenza di salinità tra le due soluzioni può essere continuamente – e in modo sostenibile – ristabilita tramite l’energia solare, come peraltro dimostrato in un nostro recente studio”, spiega Matteo Alberghini, dottorando del Dipartimento Energia del Politecnico e primo autore della ricerca.
La caratteristica vincente del dispositivo ideato al Politecnico di Torino risiede nella sua progettazione: queste unità refrigeranti, spesse qualche centimetro ciascuna, possono funzionare autonomamente oppure essere disposte in serie, come accade con le comuni batterie, impilandole per aumentare l’effetto di raffrescamento. In questo modo è possibile calibrarne la potenza in base alle singole esigenze, raggiungendo capacità di raffrescamento confrontabili a quelle tipicamente necessarie per gli usi domestici. Inoltre, l’acqua non ha bisogno di pompe per essere movimentata all’interno del dispositivo, ma si “sposta” in modo spontaneo grazie all’effetto capillare di alcuni componenti che, così come la carta da cucina, sono capaci di assorbire e trasportare l’acqua anche contro la forza di gravità.
“Anche altre strategie per il raffrescamento passivo sono in fase di sperimentazione in diversi centri di ricerca mondiali, ad esempio quelle basate sulla dispersione di calore per effetto radiativo. Il raffrescamento radiativo, seppur promettente e adatto ad alcune applicazioni, presenta però due grossi limiti: il principio su cui si basa è inefficace in climi tropicali e in generale nelle giornate molto umide, quando peraltro il bisogno di condizionamento sarebbe maggiore; inoltre il limite teorico della potenza di raffrescamento che può fornire è piuttosto ridotto. Il nostro prototipo passivo, basato invece sul raffrescamento evaporativo tra due soluzioni acquose a diverse salinità, potrebbe superare questo limite, realizzando un effetto utile indipendente dall’umidità esterna. Per di più, potremmo ottenere in futuro una capacità di raffrescamento anche più elevata aumentando la concentrazione della soluzione salina oppure ricorrendo ad un design modulare più spinto del dispositivo”, commentano i ricercatori.
Il potenziale basso costo di produzione – appena qualche euro per ciascuno stadio – e la semplicità dell’assemblaggio renderebbero il dispositivo ideale per essere installato in zone rurali, dove la scarsa presenza di tecnici specializzati può rendere difficoltosa l’installazione e la manutenzione dei sistemi tradizionali. Interessanti ricadute potrebbero anche aversi in regioni ricche di acque ad alta concentrazione salina, come ad esempio quelle costiere, nelle vicinanze di grossi impianti di dissalazione oppure in prossimità di saline.
Ad ora, la tecnologia non è ancora pronta per una immediata commercializzazione. Tuttavia, ulteriori sviluppi (anche soggetti a futuri possibili finanziamenti o collaborazioni industriali) sono possibili. In prospettiva, tale tecnologia potrebbe affiancare gli impianti già esistenti alleggerendo il loro carico di lavoro e, così ridurre il consumo energetico a parità di effetto raffrescante.
Contenuti correlati
-
Zero Carbon Target, la certificazione ambientale per aziende e enti
Arriva anche in Italia Zero Carbon Target, il percorso di certificazione ambientale per aziende ed enti. Questo nuovo inizio segna un passo decisivo verso l’adeguamento alle esigenze dettate dalla recente direttiva europea UE 285/2024, garantendo un servizio...
-
Soluzioni Siemens per un’industria sempre più digitale e sostenibile
Siemens ha presentato in occasione di SPS Italia 2024 le sue soluzioni per l’industria digitale e sostenibile. “SPS Italia rappresenta per noi un momento per confrontarsi sui temi più sfidanti dell’automazione industriale oltre che un’opportunità per mostrare...
-
I sistemi di raffreddamento ad acqua refrigerata di Vertiv migliorano l’efficienza dei data center
Vertiv, fornitore globale di soluzioni per le infrastrutture digitali critiche e le soluzioni di continuità, ha firmato un contratto con la società svedese EcoDataCenter per la fornitura di soluzioni di raffreddamento ad acqua refrigerata ad alta efficienza...
-
Soluzioni innovative di pesatura e ispezione Minebea Intec per carne plant-based
Come in tutta l’industria alimentare, l’igiene e la qualità dei prodotti sono di fondamentale importanza nella produzione di alternative di carne a base vegetale. La contaminazione o la presenza di corpi estranei negli alimenti vegetariani o vegani...
-
ABB, tutte le iniziative per promuovere la sostenibilità presso i più giovani
ABB, che con le proprie soluzioni sta contribuendo alla riduzione dei consumi energetici e delle materie prime attraverso un’offerta tecnologica volta a massimizzare l’efficienza in ogni settore, ha celebrato la Giornata Mondiale dell’Ambiente con diverse iniziative mirate....
-
Sede Siemens sempre più sostenibile col nuovo impianto fotovoltaico e colonnine per la ricarica
È stata raggiunta un’ulteriore tappa nel percorso di decarbonizzazione intrapreso da Siemens, presso il suo quartier generale a Milano: si amplia l’impianto fotovoltaico e la disponibilità di colonnine per la ricarica elettrica, a testimonianza di come digitalizzazione...
-
Utensili Big Kaiser per la transizione alle energie rinnovabili
Big Kaiser, produttore di utensili e soluzioni per lavorazioni meccaniche di altissima qualità e precisione, sostiene la transizione verso le energie rinnovabili ottimizzando la lavorazione precisa ed efficiente di componenti chiave per la produzione di energia pulita....
-
Una piattaforma per la gestione dell’energia da Schneider Electric e Capgemini
Schneider Electric e Capgemini hanno annunciato una nuova collaborazione nell’area dell’ottimizzazione energetica. Energy Command Center è una piattaforma pensata per aiutare ad accelerare sul percorso dell’efficienza energetica grazie a una gestione più intelligente e sostenibile delle facility...
-
Green Silence Group, tecnologie sostenibili made in Italy per la transizione elettrica
Nel panorama in continua evoluzione delle tecnologie a supporto della transizione energetica e di applicazioni industriali sostenibili, nasce Green Silence Group, un nuovo polo italiano che unisce le competenze di tre aziende d’eccellenza nel campo delle applicazioni...
-
Come rendere la supply chain sostenibile in 4 step
Eventi meteorologici estremi come inondazioni, uragani e siccità, sono ormai sempre più frequenti. A causa proprio di questi ultimi, le catene di approvvigionamento subiscono gravi interruzioni che comportano tempi di consegna più lunghi, costi più elevati e...