Elettricità dal calore che le fabbriche disperdono nell’aria + test

Indice

• Energia che scappa dalla finestra
• Perché il calore a bassa temperatura è un problema
• Un’idea dalla Svezia
• Un gas che respira
• Senza turbine, e già da 50°C
• Dai test al prodotto
• Acciaio, idrogeno e carta
• I centri di elaborazione dati nel mirino
• Cosa ne ricava chi studia
• Riepilogo
• Cinque domande: sai catturare il calore che sfugge? (test)

⇑Energia che scappa dalla finestra

L’Europa vuole raggiungere le emissioni nette zero entro il 2050. La direzione sembra chiara: meno combustibili fossili, più sole e vento. La produzione di carbone continua a calare, mentre l’energia solare ed eolica occupa un posto sempre più importante nel mix energetico.

C’è però un problema di cui si parla meno che di pannelli e pale eoliche. Circa il 70% dell’energia prodotta viene sprecato sotto forma di calore che finisce semplicemente nell’atmosfera. Non è una perdita astratta: pesa sull’impronta di carbonio e sui costi delle industrie ad alto consumo energetico, e per di più riscalda l’ambiente circostante.

⇑Perché il calore a bassa temperatura è un problema

Gli stabilimenti possono recuperare il calore di scarto, solo che non sempre ha senso dal punto di vista economico. Quando il calore è di bassa qualità, cioè inferiore a 100°C, queste soluzioni di solito non convengono.

Il risultato? L’energia già prodotta va persa senza alcun beneficio.

⇑Un’idea dalla Svezia

A questo problema si è dedicata l’azienda svedese ZIGRID. Il progetto si chiama ZiGrid Technology, e il suo titolo inglese rende bene l’ambizione: Shifting Waste Heat from Problem to Power, cioè più o meno: spostare il calore di scarto dalla categoria dei problemi a quella dell’elettricità.

Da dove nasce questo tema? Lars Birging, coordinatore del progetto, lo spiega con l’esperienza del team: «Uno dei nostri fondatori aveva una profonda conoscenza del problema del calore residuo proveniente dalle industrie manifatturiere». Ulteriori ricerche e visite ad altri settori hanno mostrato che il calore di scarto è un problema serio, non una curiosità di un solo comparto.

⇑Un gas che respira

Il principio di funzionamento si può raccontare senza formule. La tecnologia prende il calore residuo a una temperatura di 50–80°C e lo usa per riscaldare ed espandere un gas. Il materiale si espande e si contrae ciclicamente, un po’ come i polmoni che continuano a inspirare ed espirare.

«La potenza di questo movimento ciclico viene sfruttata tramite un sistema idraulico che aziona un generatore per produrre elettricità», spiega Birging.

⇑Senza turbine, e già da 50°C

La parte più interessante è ciò che in questo sistema non c’è. «Ciò che rende unica questa tecnologia è che non usa turbine», sottolinea il coordinatore. Secondo i suoi ideatori, è proprio per questo che il dispositivo mantiene un rendimento più alto alle basse temperature e può funzionare già da 50°C.

Vale la pena mettere in fila i numeri che compaiono in questa storia:

• circa 70% – la quota di energia prodotta che si disperde nell’atmosfera sotto forma di calore,
• sotto i 100°C – con un calore di questo livello il recupero di solito non conviene,
• 50–80°C – l’intervallo di calore residuo con cui lavora la tecnologia di ZIGRID,
• 50°C – la temperatura da cui il sistema può già funzionare.

⇑Dai test al prodotto

Il progetto ha ricevuto il sostegno del Consiglio europeo per l’innovazione (EIC). L’obiettivo era preparare la tecnologia all’ingresso sul mercato, e nel frattempo l’azienda ha analizzato dove poterla vendere. Il costo totale del progetto è stato di 4 147 365 euro, di cui 2 499 999 euro come contributo dell’UE. I lavori sono durati dal 1° marzo 2024 al 31 agosto 2026.

«L’idea era di passare dai test effettuati presso le sedi dei clienti all’ottimizzazione e alla garanzia di qualità del nostro prodotto», dice Birging. Perché ci riuscisse, è stata costituita un’équipe tecnica che ha affrontato i problemi di scalabilità.

⇑Acciaio, idrogeno e carta

Configurazioni di dimensioni diverse sono state collaudate nell’industria siderurgica. I risultati sono stati confrontati con quelli dei produttori di idrogeno e delle industrie cartarie.

Non tutto è filato liscio. «In uno dei nostri siti pilota, siamo stati costretti ad affrontare temperature più impegnative del previsto, ma questo ci ha aiutati a crescere», ammette Birging. Il team ha individuato le aree chiave da perfezionare e ha tradotto i risultati in un piano di lavoro tecnico coerente con il piano aziendale.

⇑I centri di elaborazione dati nel mirino

Dove può servire di più questa tecnologia? Il team indica i centri di elaborazione dati, che generano grandi quantità di calore. «Si adattano perfettamente alla nostra soluzione e sono diventati il nostro segmento più strategico», afferma Birging. L’azienda considera questo segmento il più importante dal punto di vista strategico.

I prossimi passi sono la certificazione, l’aumento della capacità produttiva e la firma di accordi con i clienti, tra cui produttori di idrogeno e centri di elaborazione dati. Il tutto deve sostenere gli obiettivi energetici e climatici dell’UE.

⇑Cosa ne ricava chi studia

Questa storia mostra che la transizione energetica non è fatta solo di nuovi parchi eolici e di tetti pieni di pannelli. Altrettanto importante è la domanda su cosa fare dell’energia già prodotta che proprio in questo momento si disperde. Per chi studia ingegneria energetica, meccanica o ambientale è un buon esempio di come una fisica semplice, un gas che si espande e si contrae, possa trasformarsi in un prodotto con un piano aziendale, test in un’acciaieria e un elenco di clienti. E per chi punta all’informatica una curiosità: il calore della sala server, oggi un fastidio, per questa azienda è una materia prima.

⇑Riepilogo

Nel progetto ZiGrid Technology l’azienda svedese ZIGRID sviluppa un sistema che trasforma il calore di scarto a 50–80°C in elettricità, senza turbine, grazie a un gas che si espande e si contrae ciclicamente e a un sistema idraulico. La tecnologia è stata collaudata nell’industria siderurgica, e ora l’azienda punta alla certificazione, a una produzione più ampia e a clienti come i centri di elaborazione dati o i produttori di idrogeno.

⇑Cinque domande: sai catturare il calore che sfugge? (test)