Tra le tecnologie più indicate per favorire la transizione energetica e la decarbonizzazione ci sono le pompe di calore.
Decarbonizzare l’economia significa innanzitutto decarbonizzare l’edilizia, che produce il 40% delle emissioni globali di gas serra. Come fare? Le opzioni a disposizione sono ormai diverse, ma poche sono promettenti quanto le pompe di calore alimentate da elettricità pulita. Ecco come funzionano e perché possono rappresentare una tecnologia di svolta nella decarbonizzazione del riscaldamento in Italia.
Come funzionano?
Le pompe di calore prelevano calore dal terreno o dall’aria intorno a un edificio e lo distribuiscono all’interno riscaldandone gli ambienti e l’acqua. Funzionano esattamente come un frigorifero, ma al contrario. La fonte di calore – generalmente l’aria esterna o il calore geotermico prelevato dal suolo – viene soffiata o pompata sulla superficie di scambio termico a una temperatura relativamente bassa rispetto a quella necessaria a scaldare una stanza, ma abbastanza alta da far evaporare il liquido refrigerante contenuto nell’impianto e a trasformarlo in un gas.
Questo gas passa quindi attraverso un compressore, che aumenta la pressione e di conseguenza anche la temperatura. Il calore generato può essere convogliato all’interno oppure trasferito in un sistema di riscaldamento centralizzato. A mano a mano che il calore viene trasferito all’interno dell’edificio, il gas scende di temperatura e torna progressivamente allo stato liquido. Il ciclo di refrigerazione inversa può perciò ripetersi in continuazione, fino a quando l’edificio non raggiunge la temperatura richiesta sul termostato.
Dal punto di vista della fonte primaria di energia termica, esistono due tipologie principali di pompe di calore: quelle ad aria e quelle che sfruttano la geotermia, cioè il calore del suolo. Ma le pompe di calore si possono suddividere anche in base alla temperatura a cui lavorano, cioè se producono più o meno calore. Gli impianti che lavorano ad alta temperatura sono ideali per alimentare i tradizionali radiatori, quelli a bassa temperatura per il riscaldamento radiante, a pavimento o tramite ventilconvettori.
Invertendo il ciclo, la pompa di calore può fungere anche da sistema per il raffrescamento degli ambienti. Anzi, è proprio così che, come accade con i frigoriferi, si è sviluppata tale tecnologia.
Le pompe di calore ad aria
Esistono due tipi principali di pompe di calore ad aria: aria-acqua e aria-aria. Le pompe di calore aria-acqua prelevano il calore dall’aria esterna e lo immettono nel sistema di riscaldamento centralizzato, a partire dal quale possono riscaldare l’acqua che poi circola nei radiatori o che viene utilizzata per scopi sanitari. Poiché il calore prodotto è a temperatura più bassa rispetto a quello di una caldaia convenzionale, potrebbe essere necessario installare radiatori più grandi o un riscaldamento a pavimento in casa per sfruttarlo al meglio. Le pompe di calore aria-acqua possono perciò essere più adatte alle proprietà di nuova costruzione, ad alta efficienza energetica.
Le pompe di calore aria-aria, invece, prelevano il calore dall’aria esterna e lo immettono direttamente in casa attraverso i ventilatori. Questo tipo di impianto può essere utilizzato per il riscaldamento ma non può produrre acqua calda.
Le pompe di calore geotermiche
Un sistema a pompa di calore geotermica sfrutta il calore naturale del sottosuolo per riscaldare l’aria o l’acqua in casa. Svolge dunque lo stesso ruolo di una caldaia in un impianto di riscaldamento centralizzato, ma utilizza il calore proveniente dal suolo invece di bruciare combustibile. I sistemi a pompa di calore geotermica sono nello specifico costituiti da una rete di condutture dell’acqua interrate e da una pompa di calore a livello del suolo.
Una miscela di acqua e antigelo viene pompata intorno al circuito di terra e assorbe il calore naturale immagazzinato nel terreno. La miscela di acqua viene compressa e passa attraverso uno scambiatore di calore, che estrae il calore e lo trasferisce alla pompa di calore. Il calore è quindi trasferito al sistema di riscaldamento domestico, dove può essere utilizzato anche per l’acqua calda.
Esistono anche pompe di calore ibride, che integrano i sistemi ad aria o geotermici con altre fonti di calore come il gas o, quando si diffonderà, l’idrogeno. Un sistema ibrido, nello specifico, monitora la temperatura esterna e sceglie automaticamente l’opzione più efficiente dal punto di vista energetico per mantenere la casa e l’acqua costantemente calde. E poi esistono pompe di calore ad acqua, che prelevano calore sempre dal sottosuolo ma nello specifico dalle acque freatiche.
Le pompe di calore e la decarbonizzazione
L’abbattimento dei consumi e delle emissioni connessi alla climatizzazione è prima di tutto un imperativo a tutela dell’ambiente. Ma è sempre più evidente come abbia implicazioni anche a livello di sicurezza energetica e di salute pubblica. Dal primo punto di vista, la transizione energetica ha perciò anche lo scopo di aumentare la dipendenza dell’Europa e dell’Italia dalle importazioni di gas, petrolio e carbone dall’estero. E dal secondo ha lo scopo di diminuire la circolazione nell’aria di gas e particelle nocive per le persone.
Le pompe di calore sono progettate per estrarre dall’ambiente circostante una quantità di energia termica maggiore di quella che consumano per creare calore. E, funzionando a elettricità, possono essere alimentate da fonti completamente rinnovabili e pulite. Sono perciò un ottimo alleato dell’elettrificazione dei consumi e della decarbonizzazione che deve conseguirne, nell’ottica della transizione energetica verso il rinnovabile.
Come tutte le tecnologie energetiche, anche le pompe di calore devono essere adatte all’abitazione, al clima e al contesto in cui sono installate per esplicare il loro potenziale. In condizioni ottimali sono infatti molto più efficienti di una tradizionale caldaia. Inoltre, è fondamentale che contestualmente alla loro installazione ci si assicuri che l’edificio abbia il potenziale per consentire elevate prestazioni energetiche e che presenti perciò un buon isolamento termico.
