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Efficientamento che Raffredda col Sole

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Tags: SolarCooling


Efficientamento che Raffredda col Sole #SOLAR #COOLING #INNOVATIVO

Quattro Impianti di Solar Cooling Innovativo in altrettante Centrali Telefoniche in Sicilia: L’ultima fatica di GBC Technology Service raccontata con la voce del Chief Technical Officer di GBC e dell’ing. Roberto Orsaria, responsabile dell’Ingegneria e Progetti Speciali di GBC.



EFFICIENTAMENTO ENERGETICO CON FONTI RINNOVABILI

Il progetto nasce dall’esigenza di un importante gestore delle telecomunicazioni di migliorare la resa energetica degli impianti di raffreddamento delle proprie centrali telefoniche, per le quali si è scelto di intervenire con un progetto di Efficientamento Energetico basato sul Solar Cooling; attualmente una delle migliori tecnologie a disposizione per efficienza e per utilizzo di fonti rinnovabili.
Grazie anche agli incentivi del Conto Termico questo progetto sposa entrambe le esigenze: quella di ritorno economico e quella di attenzione all’ambiente, mediante la riduzione dei consumi energetici e tutto quello che comporta.
Sono state quindi individuate 4 centrali telefoniche (a Caltanissetta, Agrigento, Enna e Sciacca) adatte a realizzare impianti di Solar Cooling Innovativo, un ulteriore passo avanti tecnologico rispetto di quelli tradizionali, caratterizzato da un maggiore risparmio e salvaguarda dell’ambiente.
La scelta degli impianti non è stata casuale; la Sicilia ha infatti una resa energetica solare molto più alta rispetto ad altre regioni italiane. Controllando i dati della UNI 10349 vediamo, come esempio, che l’irraggiamento solare ad Agrigento (nel periodo di luglio) è mediamente di 24,2 MJ/m², mentre a Padova, nello stesso periodo, abbiamo un valore di 17,4 MJ/ m², circa il 30% inferiore.

IL FUNZIONAMENTO DI UN IMPIANTO DI SOLAR COOLING INNOVATIVO
Il Solar Cooling Innovativo (o SCI) è una tecnologia di recente sviluppo che riprendendo lo schema di funzionamento del Solar Cooling Tradizionale (o SCT), permette la produzione di acqua refrigerata attraverso energia termica proveniente dalla principale fonte rinnovabile: il Sole.
Questa tipologia di impianto può essere considerato come impianto generale che soddisfa esigenze sia di riscaldamento invernale e produzione acqua calda sanitaria, sia di raffrescamento, in maniera estremamente conveniente.
“La potenza di queste installazioni consente di raffrescare anche sale impianti e controllo anche di grandi dimensioni, risultando quindi utile anche in applicazioni industriali.”
Il sistema si compone di un Campo Solare, costituito da decine di pannelli solari termici suddivisi in diverse stringhe, con il compito di generare l’energia termica sfruttando l’irraggiamento solare.



L’energia termica prodotta non viene utilizzata per il riscaldamento, come avviene nei tradizionali impianti termici solari ad uso domestico, ma inviata tramite un fluido vettore ad una particolare macchina, l’Assorbitore.
Il funzionamento dell’Assorbitore si basa su un principio di natura chimico-fisica che sfruttando la variazione di concentrazione salina Acqua-Silice Gel/Zeolite ed relativo calore latente di evaporazione , permette la produzione di fluido refrigerato, successivamente immesso in circolo nel sistema attraverso apparecchi di tipo ventilconvettori, ovvero Terminali di Raffreddamento che si trovano all’interno dell’edifico/locale e che consentono, tramite uno scambiatore di calore acqua/aria, di raffrescare l’ambiente.
Gli assorbitori a Silice Gel sono il fiore all’occhiello del SCI grazie alla combinazione tra efficienza, bassa manutenzione richiesta (composti da pochissime parti in movimento) e longevità d’uso.


L’autonomia e la flessibilità del sistema- impianto è garantita anche dal Generatore di calore a effetto Ionico e dal Generatore Lineare Magnetico.
Il primo produce l’energia termica necessaria al sistema anche quando la radiazione solare è scarsa o addirittura assente, permettendo il funzionamento dell’impianto anche quando le condizioni meteorologiche o climatiche sono sfavorevoli (ad esempio nei mesi autunnali e primaverili).
Il secondo sfrutta invece il vapore che si produce all’interno dei pannelli solari per produrre l’elettricità che alimenta i sistemi ausiliari e l’illuminazione.



I VANTAGGI DEL SOLAR COOLING INNOVATIVO RISPETTO AL TRADIZIONALE
Il Solar Cooling Innovativo (SCI) ha dei vantaggi e delle particolarità che lo differenziano notevolmente dal Solar Cooling Tradizionale (SCT).

TEMPERATURE DI FUNZIONAMENTO
Il Solar Cooling Innovativo funziona con una temperatura minima tra i 50° e i 55°”

La temperatura di funzionamento di un Solar Cooling tradizionale (SCT) è invece intorno agli 80/90° perché gli assorbitori di normale utilizzo hanno necessità di temperature elevate per iniziare a funzionare e vanno molto bene con impianti di trigenerazione, dove tali temperature sono normali.
Immaginiamo invece un impianto di solar cooling dove il sole può riscaldare l’acqua magari a “soli” 70 °C (è un caso possibilissimo e già successo in Sicilia): un assorbitore tradizionale non funzionerebbe!
Il Solar Cooling Innovativo (SCI) invece funziona anche  con temperature più basse (50/55°), perché la miscela del fluido termico all’interno permette di utilizzare una temperatura dell’acqua in ingresso più bassa.
Avere una temperatura di funzionamento così bassa ha inoltre due altri vantaggi:

Il periodo di Funzionamento del SCI è circa il 30% più lungo rispetto a quello del SCT”

Sfruttando livelli di irraggiamento solare più bassi, serve meno sole per far funzionare il sistema e questo si traduce in un allungamento dell’intervallo di funzionamento: l’SCI può funzionare da aprile a ottobre, mentre il SCT solitamente è attivo da maggio a settembre.
Ovviamente, l’ampiezza di questo periodo, come denotato sopra con i dati sull’irraggiamento, dipende molto dalla zona geografica in cui è installato l’impianto.
“Lavorando a temperature più basse c’è minor bisogno energetico e quindi minor energia termica in eccesso da dissipare”.
Questo comporta un notevole vantaggio dal punto di vista impiantistico in quanto rende superflua l’installazione della torre evaporativa, che è invece necessaria negli impianti di SCT.  Tutta l’energia termica che l’assorbitore non riesce a convertire in freddo deve essere dissipata. Il SCI non ha questa necessità per cui invece della torre (evaporativa) è sufficiente installare come backup un semplice dissipatore, ovvero uno scambiatore di calore classico con i ventilatori.
Questo ha un impatto indubbiamente positivo sull’installazione: una torre evaporativa è un componente grosso, ingombrante e difficile da installare, e alcune tipologie sono a circuito aperto, e comportano lo spreco di acqua per il raffreddamento del fluido vettore.

MAGGIORE AUTONOMIA DEL SISTEMA
“Il generatore ionico elimina la necessità di essere allacciati alla rete del gas -per il riscaldamento dell’acqua- ed evita la cristallizzazione del fluido vettore”
Un SCT utilizza solitamente una caldaia a gas per mantenere la temperatura dell’acqua ad un determinato valore, condizione necessaria per il funzionamento dell’assorbitore che diversamente non riesce a trasformare l’energia termica calda in energia fredda.
Inoltre, siccome il sistema funziona con una combinazione acquosa, i processi di concentrazione, evaporazione e dissipazione ne modificano lo stato. La soluzione deve essere quindi necessariamente mantenuta alla stessa temperatura, pena la cristallizzazione del componente non acquoso e il conseguente blocco del circuito di scambio.
Il principio di funzionamento del generatore segue il principio dello scambio ionico: 2 liquidi, miscelati tra loro in opportune proporzioni, vengono ionizzati e fatti passare attraverso un campo magnetico a 50 hz che inverte la polarità delle molecole 50 volte al secondo, costringendo le molecole ionizzate positive e negative -in movimento verso il polo magnetico di segno opposto- a invertire molto velocemente e frequentemente il proprio movimento, producendo per attrito, calore.
Il generatore Ionico avendo un di COP=2,5 è più efficiente di una caldaia a gas tradizionale (si ricordi che il fattore di conversione gas/elettrico in Italia vale 2,174).

MIGLIOR RENDIMENTO COMPLESSIVO
Grazie al generatore elettrico lineare si può produrre elettricità anche grazie al vapore recuperato dai pannelli solari”

Il vapore che si produce all’interno dei pannelli solari (che lavorando ad una temperatura di 85/90° generano vapore), viene estratto tramite un sistema di valvole elettromagnetiche e portato ad un generatore elettrico lineare.
Il vapore muove un pistone di un materiale magnetico che si muove alternativamente all’interno di spire elettriche e genera corrente attraverso l’alternarsi del campo magnetico: è lo stesso principio di un motore elettrico ma invece di essere circolare è lineare.
Questo comporta che è possibile alimentare autonomamente tutti i servizi ausiliari all’interno dell’impianto come le pompe di circolazione, i regolatori, le varie sonde, l’illuminazione dell’impianto, etc.
Se migliora il rendimento complessivo dell’impianto si assorbe meno corrente elettrica dalla rete, è questo è un ulteriore elemento di risparmio.

I RISULTATI DELL’INTERVENTO DI EFFICIENTAMENTO
I calcoli previsionali sul nostro intervento nei 4 impianti, attestano un risparmio atteso dal 50 al 60% dei consumi elettrici della centrale, a seconda di quella considerata.
Complessivamente per le 4 centrali è stato stimato un risparmio annuale di 200.000 kWh con un Break Even Point raggiungibile in 4 anni; questi dati confermano quanto sia conveniente investire oggi su questo tipo di impianti.
Gli impianti di raffreddamento tradizionali, quelli con i chiller per intenderci, hanno un sistema di trasformazione del calore molto diverso e -in paragone- inefficiente.
Il Fattore di Conversione o Coefficiente di Prestazione (COP) di un impianto di raffreddamento tradizionale è 1 a 3, ciò significa che per ogni kW speso vengono prodotti 3 kWf. Il Solar Cooling Innovativo ha invece un COP di 1 a 7/8.
I chiller inoltre, hanno molti organi meccanici in movimento, quindi compressori, che hanno bisogno di grosse quantità di energia elettrica, mentre il SCI ha ridotto al minimo il numero delle parti meccaniche.
Queste installazioni hanno una vita utile di oltre 20 anni (ben oltre quella dei gruppi frigo tradizionali) e necessitano di una manutenzione minima periodica alle pompe di ricircolo, come nei circuiti tradizionali, e di un controllo annuale/biennale sugli assorbitori per verificare che si mantenga il vuoto e che le sostanze in esso contenute siano ancora al giusto livello e non cristallizzate.

SVILUPPO SOSTENIBILE E CORPORATE SHARED VALUE
Il Solar Cooling rientra nella categoria delle tecnologie che combinano efficienza e Sviluppo Sostenibile, permettendo non solo di risparmiare sui costi ma anche di salvaguardare l’ambiente, limitando al massimo le emissioni di CO2.
Questo progetto ha, nel contempo, rafforzato il Corporate Shared Value (CSV) di GBC Technology Service, migliorando l’immagine e la fiducia di partner e clienti verso la nostra scelta di puntare sempre più su soluzioni innovative ed ecosostenibili.

Sviluppo Sostenibile: “Realizzazione di uno sviluppo economico che abbia come finalità principale il rispetto dell’ambiente e il soddisfacimento dei bisogni della generazione presente senza compromettere la possibilità delle generazioni future di realizzare i propri”
‘Commissione mondiale per l’ambiente e lo sviluppo, 1987’
Corporate Shared Value: “Insieme delle politiche e delle pratiche operative che rafforzano la competitività di un’azienda, migliorando nello stesso tempo le condizioni economiche e sociali della comunità in cui opera.”
‘Michael E. Porter, 2006’

Questo progetto è molto importante per il gestore, ma ancor di più per la crescita di GBC Technology Service e dei suoi partner, che potranno dire di aver dato un piccolo contributo positivo nella direzione auspicata dalle Organizzazioni Internazionali in tema di Tutela dell’ambiente.
Innanzitutto c’è un cliente che in primis crede nell’innovazione e premia aziende come la nostra che innovano rimanendo competitive (garantendo al contempo un adeguato SLA).
In secondo luogo, i livelli di risparmio conseguito -in termini di riduzione di emissioni CO2- sono significativi e coerenti con le aspettative di tutta la comunità internazionale sulla salvaguardia delle risorse economiche.
L’impiego congiunto e coordinato di risorse locali ha inoltre contribuito a rendere virtuoso un processo economico, aiutando la crescita delle realtà locali come lo studio del Dr. Prof. Farruggia PhD e dell’Arch. Manuela Farruggia.

Ci sono vari modi che consentono ad un’azienda di essere competitiva in un determinato momento, ma sono non tanti quelli che permettono di crescere responsabilmente, in maniera strutturata e con la percezione da parte di chi vi interagisce -dipendenti o clienti- che la relazione sia destinata a durare nel tempo e che questa collaborazione possa contribuire ad aumentare il valore dell’azienda stessa.
L’efficienza energetica non deve essere considerata alla stregua di un prodotto, ma deve essere il risultato di un’azione ad ampio raggio: progetti come il Solar Cooling Innovativo ne rappresentano un chiaro esempio.
E’ questo il vero significato del Corporate Shared Value calato nella realtà dove opero: la condivisione di una strategia che abbia orizzonti valoriali ben definiti e possa migliorare le condizioni economiche e sociali di tutta la filiera interessata”

Per conoscere meglio gli attori GBC Technology Service che hanno seguito il progetto:






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