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OrizzontEnergia

Pompe di calore, una tematica da tenere in caldo. Orizzontenergia ha intervistato il Prof. Masoero, Direttore del Dipartimento di Energia del Politecnico di Torino

In Italia, nel 2011, i consumi di energia termicaenergia termica
Calore.
hanno toccato i 55 MTEP (milioni di tonnellate equivalenti di petroliopetrolio
Combustibile di colore da bruno chiaro a nero, costituito essenzialmente da una miscela di idrocarburi. Si è formato per azioni chimiche, fisiche e microbiologiche da resti di microorganismi (alghe, plancton, batteri) che vivevano in ambiente marino addirittura prima della comparsa dei dinosauri sulla terra. I principali composti costituenti del petrolio appartengono alle classi delle paraffine, dei nafteni e degli aromatici, che sono composti organici formati da carbonio e idrogeno e le cui molecole sono disposte secondo legami di varia natura.
), rappresentando circa il 45% dei consumi finali di energiaenergia
Fisicamente parlando, l'energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
. Una grossa fetta di energia che ad oggi viene ancora prodotta impiegando per lo più combustibili fossili e prodotti petroliferi (i consumi di energia rinnovabile per usi termici pesano per circa il 7%).

Secondo quanto stabilito dalla direttiva 2009/28/CE i consumi finali di energia in Italia nel 2020 dovranno essere coperti almeno per il 17% da fonti rinnovabilifonti rinnovabili
Una risorsa è detta rinnovabile se, una volta utilizzata, è in grado di rigenerarsi attraverso un processo naturale in tempistiche paragonabili con le tempistiche di utilizzo da parte dell'uomo. Sono considerate quindi risorse rinnovabili:
- il sole
- il vento
- l'acqua
- la geotermia
- le biomasse
(20% in UE). Su tale valore, le pompe di calore dovranno contribuire per il 13% - ovvero quasi 3 MTEP - oltre il doppio rispetto agli 1,3 MTEP consuntivati a fine 2011 che hanno contribuito per l’8% al riscaldamento di abitazioni ed uffici.

Prof. Masoero, quali sono i principali vantaggi derivanti dall’impiego delle pompe di calore ai fini dell’efficientamento energetico degli edifici?

La pompa di calorepompa di calore
Macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa ad un corpo a temperatura più alta, utilizzando energia elettrica. Le pompe di calore funzionano grazie a diversi principi fisici, ma sono classificate in base alla loro applicazione (trasmissione di calore, fonte di calore, dispersore di calore o macchina refrigeratrice).
è una macchina che preleva calore a bassa temperatura dall’ambiente esterno
. Lo può prelevare dall’aria, dall’acqua di superficie o di falda o dal terreno, o da qualunque fonte termica di recupero. Attraverso un ciclo termodinamico inverso questo calore viene quindi reso disponibile ad un livello di temperatura più alto in modo da poter soddisfare delle utenze finali per il riscaldamento degli ambienti o la produzione di acqua calda sanitaria (ACS), questo tipicamente nelle applicazioni domestiche.

Il principale vantaggio ottenibile dall’impiego di una pompa di calore è la sua elevata efficienza, maggiore rispetto al sistema classico di riscaldamento basato sull’uso di combustibili fossili come ad esempio il metanometano
Idrocarburo che rappresenta il costituente principale del gas naturale.
. In secondo luogo va poi detto che queste macchine, essendo tipicamente ad alimentazione elettrica, non comportano emissioni di inquinanti in atmosferaatmosfera
Involucro di gas e vapori che circonda la Terra, costituito prevalentemente da ossigeno e da azoto, che svolge un ruolo fondamentale per la vita delle specie, perché fa da schermo alle radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole. Essa si estende per oltre 1000 km al di sopra della superficie terrestre ed è suddivisa in diversi strati: troposfera (fino a 15-20 chilometri), stratosfera (fino a 50-60 chilometri), ionosfera (fino a 800 chilometri) ed esosfera.
, per lo meno localmente, quindi non contribuiscono all’inquinamento dell’aria se non nella misura in cui utilizzino dell’energia elettricaenergia elettrica
Forma di energia ottenibile dalla trasformazione di altre forme di energia primaria (combustibili fossili o rinnovabili) attraverso tecnologie e processi di carattere termodinamico (ovvero che coinvolgono scambi di calore) che avvengono nelle centrali elettriche. La sua qualità principale sta nel fatto che è facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile dai consumatori finali. Si misura in Wh (wattora), e corrisponde all'energia prodotta in 1 ora da una macchina che ha una potenza di 1 W.
che è stata prodotta a monte con impianti termoelettrici alimentati a combustibili. Ma anche in questo caso, se si considera il bilancio globale in termini di emissioni, le ricadute di una pompa di calore rimangono sempre minori rispetto a quelle delle classiche caldaie.

Quali tipologie di pompe di calore promettono maggiore efficienza (C.O.P. - Coefficiente di Prestazione) e risparmi?

L’efficienza termodinamicatermodinamica
Parte della fisica che studia le leggi con cui i corpi scambiano (ricevono o cedono) lavoro e calore con l'ambiente che li circonda. In particolare, la termodinamica studia le trasformazioni di calore in lavoro all'interno di macchine termiche.
del ciclo che viene eseguito dalla pompa di calore dipende principalmente dai due livelli di temperatura su cui la macchina lavora.

In sostanza la macchina preleva calore da una sorgente a bassa temperatura e lo rende disponibile ad un utilizzatore a temperatura più elevata. Quanto più è piccolo questo dislivello di temperatura tanto migliore è l’efficienza del processo. La pompa di calore è quindi particolarmente efficiente quando si dispone di calore a bassa temperatura, che non si discosti troppo dalla temperatura ambiente e quando l’impianto utilizzatore lavora a temperature non troppo elevate.

Traducendo in termini pratici, una pompa di calore ad aria che usa l’aria esterna come sorgente termica può essere abbastanza efficiente nei climi temperati, ma perde di efficienza quando la temperatura si avvicina allo zero o scende addirittura sotto lo zero.

Se si dispone invece di acqua di faldaacqua di falda
Acqua sotterranea, generalmente sovrastante strati di roccia impermeabile, che si raccoglie grazie alle acque atmosferiche assorbite da suoli particolarmente porosi e permeabili. L'acqua di falda, insieme alle acque dolci superficiali, è normalmente impiegata dall'uomo per scopi alimenatri e sanitari.
con una temperatura stabile attorno agli 11-13° sicuramente l’efficienza della macchina sarà elevata. In questo caso bisognerà però fare i conti con le difficoltà autorizzative e tecniche di utilizzo di quest’acqua.

D’altro canto, se l’impianto che si andrà a servire è un impianto dimensionato con gli standard pre-crisi energetica - pensiamo ad esempio ad un edificio costruito negli anni ’50-‘60, poco isolato, con un riscaldamento a radiatori dimensionato per alimentare acqua a 80°C - ecco che la pompa di calore avrà difficoltà a produrre in modo efficiente acqua ad una temperatura così elevata.

Invece in un edificio moderno, ben isolato, meglio se con riscaldamento radiante in cui l’acqua viene alimentata a temperatura compresa tra i 35°-40°C, vi sono le condizioni ideali di funzionamento della pompa di calore.

Aggiungerei comunque che anche un impianto a radiatori, se correttamente dimensionato ed inserito in un edifico ben isolato, potrebbe lavorare molto bene con acqua per esempio a 50°C rendendo quindi interessante la pompa di calore anche in assenza di un impianto radiante.

In linea di massima questi sono i parametri fondamentali che entrano in gioco negli edifici civili. Chiaramente se ci si spostasse su applicazioni industriali o pensiamo ad esempio ai supermercati o ad edifici di questo genere vi sarebbero molti altri parametri da tenere in considerazione.

Professore, qual è a suo parere la forma di incentivo più remunerativa tra quelle in vigore, in base alla tipologia di pompa di calore utilizzata?

Premettendo che il quadro degli incentivi negli anni ha subito molte varianti e che si tratta di un quadro mutevole ed anche abbastanza instabile, direi che è decisamente difficile dare giudizi che siano assolutamente certi relativi alle tre macro-tipologie di incentivazione, ovvero i Titoli di Efficienza EnergeticaEfficienza Energetica
Con questi termini si intendono i miglioramenti che si possono apportare alla tecnologia per produrre gli stessi beni e servizi utilizzando meno energia, con conseguente riduzione dell' impatto ambientale e dei costi associati.
(TEE), le agevolazione fiscali ed il Conto Termico (DM 28 dicembre 2012).

Inizierei col dire che i TEE, meglio noti come Certificati Bianchi, sono uno strumento di complessa applicazione. Non è infatti pensabile che sia il singolo cittadino a beneficiarne dal momento che questo incentivo è rivolto ai cosiddetti soggetti obbligati - alle utilities quindi o alle aziende distributrici di gas o energia elettrica con molti clienti finali (50.000 è la soglia per cui si diventa soggetti obbligati), oppure agli operatori volontari del mercato quali ad esempio i gestori di impianti, le ESCO e così via. Tra l’altro ci troviamo di fronte ad uno strumento che in passato era stato cumulabile con le detrazioni, ma che oggi non lo è più.

Sulle agevolazioni fiscali ci sono invece diverse possibilità perché il cosiddetto Ecobonus, che attualmente vale il 65% (in passato valeva il 55%), è un incentivo mirato specificamente al risparmio energeticorisparmio energetico
Con questo termine si intendono tutte le iniziative intraprese per ridurre i consumi di energia, sia in termini di energia primaria sia in termini di energia elettrica, adottando stili di vita e modelli di consumo improntati ad un utilizzo più responsabile delle risorse.
ed è accessibile a qualunque soggetto che sia contribuente IRPEF e IRES. Si tratta quindi di contributi in conto capitale fruibili a fronte di investimenti di sicura utilità che si applicano agli edifici esistenti e nella fattispecie delle pompe di calore se accoppiate alla sostituzione del tradizionale generatoregeneratore
Dispositivo che traforma l'energia meccanica in energia elettrica.
di calore. Quindi un condominio o un singolo che decidesse di sostituire la caldaiacaldaia
Dispositivo in cui l'energia chimica posseduta da un combustibile viene trasformata in calore attraverso un processo di combustione. Il calore ottenuto generalmente assolve compiti di riscaldamento oppure viene impiegato per produrre vapore (in questo caso si parla di generatore di vapore).
con una pompa di calore può accedere a questo tipo di agevolazione, la cui durata è di dieci anni
.

Purtroppo vi è però un po’ di criticità legata al fatto che la programmazione negli ultimi anni è stata “ballerina”, tant’è che proprio di recente la Legge di Stabilità ne ha proposto il rinnovo per tutto il 2014, ma solo fino a qualche mese fa non era chiaro se le pompe di calore sarebbe state previste tra gli interventi agevolabili dall’Ecobonus oppure no. Proprio per questo, chi volesse beneficiarne farebbe bene a rivolgersi ad un consulente esperto in materia.

Sempre per soggetti analoghi, contribuenti IRPEF e IRES, c’è la possibilità delle agevolazioni per il recupero edilizio. In questo caso si amplia il campo di attuazione perché per fruire del bonus sulle ristrutturazioni non è necessario che l’installazione di una pompa di calore sia obbligatoriamente accoppiata alla sostituzione del generatore di calore. In questo caso la percentuale detraibile è del 50% (in passato era del 36%) e la Legge di Stabilità prevede che tale valore rimanga inalterato per tutto il 2014. Bisognerà però attendere la conversione finale da parte del Parlamento per avere certezze in tal senso.

Il Conto Termico nasce invece su ispirazione del Conto EnergiaConto Energia
Il Conto Energia è una forma di incentivazione statale a sostegno della produzione di energia elettrica da impianti fotovoltaici.
Entrato in vigore con il Decreto Ministeriale del 19 Febbraio 2007, consiste nell'attribuzione di una tariffa incentivante, proporzionale all'energia prodotta, in base alla tipologia di impianto (non integrato architettonicamente, parzialmente integrato, integrato). Le tariffe vengono corrisposte per un periodo di 20 anni a partire dalla data di entrata in esercizio dell'impianto e rimangono costanti per l'intero periodo.
, che ha portato al boom del fotovoltaico con effetti però non sempre virtuosi.

In analogia al Conto Energia, il Conto Termico è infatti un contributo in conto esercizio che teoricamente dovrebbe essere commisurato ai kWhkWh
Unità di misura dell'energia elettrica equivalente a 1.000 Wh (wattora), ovvero 1.000 W forniti o richiesti in un'ora.
prodotti
. La pratica applicativa però non ha sfruttato appieno questa possibilità perché a fronte della difficoltà di contabilizzare l’energia termica prodotta di fatto si fa riferimento alla potenzapotenza
Grandezza data dal rapporto tra il lavoro (sviluppato o assorbito) e il tempo impiegato a compierlo. Indica la rapidità con cui una forza compie lavoro. Nel Sistema Internazionale si misura in watt (W).
della macchina con delle stime sulla producibilità. E’ un incentivo che rispetto ai precedenti fornisce probabilmente un po’ meno benefici e risulta essere meno conveniente rispetto alle detrazioni.

In effetti su questo aspetto anche le associazioni tecniche del settore avevano a suo tempo avanzato delle critiche sui provvedimenti relativi alla pompa di calore. Pensiamo ad esempio al position paper dell’AiCARR – Associazione italiana Condizionamento dell’Aria Riscaldamento e Refrigerazione.

In termini concreti si può comunque dire che se parliamo di macchine piccole per la sola produzione di ACS, alternative ai tradizionali boiler e alle caldaie a gas, questo tipo di contributo è meno conveniente rispetto alle detrazione. Se parliamo invece di macchine di taglia più grande per la climatizzazione potrebbe essere interessante ricorrere anche a questo tipo di strumento in alternativa alle altre detrazioni.

Non tutti i possessori di pompe di calore sono al corrente della possibilità di installare un secondo contatore dedicato (delibera AEEG n.56/2010). Perché e quando conviene?

Questo è un tema nodale per la diffusione delle pompe di calore perché le attuali strutture tariffarie determinano un costo unitario dell’energia, ovvero il costo del kWh, che cresce con l’aumentare dei consumi sulla base di scaglioni penalizzanti al crescere dei consumi.

Siccome la pompa di calore va a sommarsi ai consumi elettrici per le altre utenze che si continuano ad avere è chiaro che la sostituzione della caldaia con la pompa di calore faccia scattare uno scaglione più elevato con una conseguente penalizzazione. Questo è un problema che non si limita alle sole pompe di calore, ma toccherebbe anche altre tecnologie, quali ad esempio il veicolo elettrico.

L’AEEG con la delibera 56/2010 ha consentito di poter avere un secondo punto di consegna con fatturazione separata stabilendo delle casistiche dove questo è possibile.

A mio parere questa è una soluzione provvisoria non del tutto esaustiva. Sarebbe infatti preferibile una revisione tariffaria più organica che tenesse conto di tutta la struttura dei consumi e tra l’altro della possibilità - che si sta sempre più diffondendo - che questi consumi in più siano coperti dal fotovoltaico. Bisognerebbe quindi rivedere tutto il quadro regolatorio perché quando si parla di tariffe di energia le variabili sono talmente numerose da rendere complessa la previsione dei risultati finali.

Detto ciò, prima di procedere con l’installazione del secondo contatore consiglierei di appoggiarsi su un consulente esperto in materia.

Prof. Masoero, ritiene infine che l’attuale sviluppo delle pompe di calore contribuisca come atteso al raggiungimento del target di risparmio energetico concordato in sede comunitaria?

Sì, lo sviluppo delle pompe di calore è un importante tessera del mosaico. In qualità di progettista ed esperto di impianti, direi che nel settore del terziario - grandi palazzi e uffici - questa soluzione è ormai assolutamente consolidata.

Ad esempio a Torino, città in cui vivo, tutti e tre i principali grandi interventi  in corso - la nuova sede della Provincia, la nuova sede della Regione ed il grattacielo del gruppo Intesa San Paolo - sono progettati con impianti a pompa di calore. La situazione torinese è un po’ particolare perché vede una rete di teleriscaldamentoteleriscaldamento
Sistema che consente di distribuire calore presso le utenze, a partire da una centrale di produzione (per esempio centrale di cogonerazione, termovalorizzatore, ecc...). Il calore viene trasportato sotto forma di acqua calda o vapore all'interno di condotti interrati e può servire per riscaldare gli ambienti oppure per produrre acqua calda sanitaria. Nelle abitazioni servite dal teleriscaldamento la caldaia viene sostituita da uno scambiatore di calore, consentendo una diminuzione delle emissioni e un risparmio di combustibile.
estremamente diffusa, ma in linea di massima in tutti i grandi progetti nessuno più installa delle caldaie.

C’è da dire che questo ha creato un problema occupazionale da non sottovalutare, perché nella città di Torino i bruciatoristi e tutti coloro che facevano manutenzione delle centrali termiche si trovano oggi in difficoltà. Questo è il risvolto negativo della riduzione dell’utilizzo delle centrali termiche tradizionali, avvenuto a Torino soprattutto grazie al teleriscaldamento, ma al quale possono contribuire anche le pompe di calore.

La tecnologia si sta infatti evolvendo. In tal senso citerei un progetto di un collega progettista riguardante lo sviluppo di una pompa di calore bistadio in grado di produrre in modo efficiente, attraverso un ciclo termodinamico a due stadi, acqua a 60°-70°, applicabile quindi anche ad un vecchio impianto senza dover cambiare il sistema di erogazione del calore. Ci auguriamo che queste idee innovative riscontrino un adeguato sviluppo industriale e di mercato. In passato gli elevati costi dell’energia elettrica hanno penalizzato la pompa di calore, ma adesso il quadro è un po’ più favorevole.

Ritiene vi siano rilevanti barriere alla diffusione di tale tecnologia?

In primis punterei sull’informazione che va assolutamente fatta. Oltre alla scarsa informazione vi è il problema della qualificazione del personale tecnico. Se bruciatoristi e fuochisti sono una professionalità largamente consolidata, il tecnico frigorista è purtroppo una professionalità molto meno presente sul mercato.

In tal senso anche il sistema dell’istruzione dovrebbe attivarsi. Gli istituti tecnici ad esempio dovrebbero formare tali figure per far fronte all’aumentata richiesta di tali professioni. L’istruzione secondaria dovrebbe quindi fare il primo passo con il supporto poi delle università, di centri di formazione privati e delle associazioni di categoria. Gli strumenti ci sono, ma si tratta di farli funzionare.

Prof. Marco Carlo Masoero

Direttore del Dipartimento di Energia del Politecnico di Torino


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Data: 30/10/2013

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