Circa i due terzi dell’energia complessivamente utilizzata nel settore industriale a livello mondiale è destinata alla produzione termica con un 30% imputabile alla produzione di vapore vivo. Una parte rilevante di tale energia diventa calore di scarto di poca o nessuna utilità all’interno dello stabilimento. Le nuove pompe di calore ad alta temperatura (HTHP) permettono di valorizzare questi cascami termici con una produzione termica a 150 °C e produzione di vapore tecnologico. Le pompe di calore ad altissima temperatura (VHTHP) in fase avanzata di realizzazione hanno superato i 180 °C. In questo articolo si vedranno le principali novità e prospettive in questo settore.
Introduzione La diffusione delle pompe di calore nel settore residenziale è in continua crescita con numeri che hanno superato i 100 milioni di apparecchi installati. Nel mondo industriale, grande consumatore di energia termica, viceversa non si riscontra una significativa diffusione di pompe di calore. La prima motivazione che viene addotta è che i livelli di temperatura richiesti per il calore prodotto sono molto più elevati che non nel riscaldamento delle abitazioni. Questo è vero solo in parte.
Figura 1 – Livelli termici e quantità coinvolte per la domanda di energia termica in diversi comparti industriali.
Se si considera la distribuzione dei livelli di temperatura nei comparti industriali più importanti (Figura 1), si vede che i livelli richiesti in alcuni comparti industriali superano spesso i 200 °C, segnatamente nei settori dei metalli, non metalli e della chimica. Tuttavia in altri comparti dall’industria alimentare alla cartaria, quote rilevanti di domanda termica si trovano sotto i 200 °C, quando non sotto i 150 o i 100 °C. Se per le tradizionali pompe di calore di impiego corrente si tratta di temperature ben al di sopra delle loro possibilità tecniche, questo non vale per apparecchi pensati proprio per il mondo industriale che, già in prodotti commerciali, superano facilmente i 100 °C, arrivando talvolta sopra i 150 °C.
Figura 2 – Curva cumulativa della domanda di energia termica dall’industria USA in funzione della temperatura.
Molto interessante è anche la curva cumulativa della domanda di energia termica da parte dell’industria USA (Figura 2). Al di sotto dei 200 °C si colloca circa la metà della domanda complessiva con il 40% della domanda al di sotto dei 150 °C. Un altro motivo della scarsa diffusione è nella ridotta conoscenza delle tecniche disponibili e del loro adattamento a processi industriali da parte non solo degli utilizzatori, ma anche di consulenti, progettisti e installatori. Un terzo motivo era legato alla non standardizzabilità di queste macchine che andavano generalmente progettate e realizzate su misura per ciascuna applicazione. Oggi molti costruttori mettono a disposizione macchine anche di grande potenza da inserire rapidamente nelle linee produttive.
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