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Tecnologie e materiali per il risparmio energetico e la decarbonizzazione

La presentazione è stata tenuta il 6 giugno 2019 al convegno “Dall’efficienza energetica alla decarbonizzazione in edilizia”, organizzato da GBC Italia ed EdicomEdizioni. Il ruolo dei materiali efficienti e delle tecnologie già esistenti ed economicamente convenienti, è stato confermato con tre casi studio, tra cui la sede INAIL a Roma.

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DecarbEurope: tecnologie per un futuro più pulito

L’articolo, pubblicato su azero n.30 di marzo 2019, descrive il progetto DecarbEurope, con le sue proposte concrete per decarbonizzare edilizia, industria e trasporti.

italian magazine about nZEB. Artcle about DecarbEurope

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Quali energie rinnovabili utuilizzano il rame?

Il rame viene impiegato nelle tubazioni per il solare termico, nei cavi per i fotovoltaico, nei generatori elettrici che sfruttano l’energia idraulica, del vento, delle maree, nei trasformatori. L’utilizzo di queste forme di energia evita l’emissione di inquinanti e di CO2, riduce lo sfruttamento delle risorse naturali e diminuisce la dipendenza energetica dall’estero.

Il rame “trasporta” anche il freddo?

Certo: si tratta sempre di scambio di calore. Il rame e le sue leghe non infragiliscono alle basse temperature (motivo per cui vengono usate nelle applicazioni crioscopiche).
Un interessante applicazione è una pista da pattinaggio in Svezia: è stato usato del tubo di rame con CO2 come fluido refrigerante al posto dei tubi plastici con acqua e sale.
Grazie a questo accorgimento, sono sono stati ottenuti enormi risparmi di energia e denaro: innanzitutto molta meno energia da fornire alle pompe di circolazione e poi una temperatura un po’ più elevata per il fluido di refrigerazione.
Considerando anche altri interventi su altre parti dell’impianto, il risparmio ottenuto, nel funzionamento della struttura, permette di recuperare i maggiori costi di costruzione in 5 o 6 anni e per tutti gli anni successivi il risparmio è di € 33.500 all’anno! (al costo dell’energia svedese del 2006 quando hanno inaugurato l’impianto).

Dov'è il rame negli impianti solari?

I collettori solari più efficienti hanno al loro interno una lastra di rame accoppiata ad una serie di tubi, sempre in rame, nei quali scorre il fluido termovettore. Il tubo di rame anche serve per il collegamento tra collettore e boiler di accumulo, dentro cui ci sono le serpentine di scambio termico, sempre in rame.

La scelta di questo metallo non è dovuta solo alla sua conduttività termica, ma anche alla resistenza alle alte temperature, alla compatibilità chimica coi fluidi termovettori e alla possiblità di trattamenti superficiali per l’annerimento delle piastre.

Cosa può fare il rame per l’energia geotermica?

I tubi di rame sono impiegati per le serpentine orizzontali nel suolo; vengono posati con un ampio interasse (40 cm circa) e collegati attraverso brasatura forte a speciali collettori di andata e ritorno; al loro interno scorre un fluido frigorigeno, destinato ai cicli di condensazione ed evaporazione all’interno della pompa di calore.
Sono l’ideale per applicazioni geotermiche: a parità di calore da estrarre, consentono una minore occupazione del terreno, quasi la metà rispetto ai sistemi in tubo di plastica.

Cosa sono gli HEM?

HEM è una sigla che significa High Efficiency Motor (motore ad alta efficienza), e indica una categoria di motori elettrici aventi alti rendimenti. Il rendimento degli HEM è maggiore quanto più è alta la quantità di rame al loro interno: hanno avvolgimenti più grandi, che riducono le perdite e i surriscaldamenti per effetto Joule; le temperature più basse richiedono ventole di raffreddamento più piccole e garantiscono al motore una durata maggiore. Risultato: minori attriti meccanici, minore volume e minore rumore, minore manutenzione e vita utile più lunga.

Dove viene impiegato il rame per il risparmio energetico?

Per lo scambio di energia termica il rame viene impiegato nei pannelli radianti a pavimento e a parete, nei collettori solari termici, nelle pompe di calore, nei sistemi di riscaldamento e raffrescamento, nei captatori per energia geotermica, negli scambiatori di calore per uso industriale, ecc..
Nel trasporto dell’energia elettrica, troviamo il rame si trova nei generatori eolici, negli impianti idroelettrici, nei trasformatori, nei motori elettrici, nei microchips dei computer e nei superconduttori.

Perché il rame è un materiale indispensabile per il risparmio energetico?

Il rame è il miglior conduttore sia di calore che di elettricità dopo l’argento, ma molto più economico rispetto a quest’ultimo e quindi più adatto per usi civili ed industriali.
Per queste sue proprietà fisiche viene impiegato all’interno di impianti tecnologici con efficienze altrimenti irraggiungibili da altri materiali.

Il tubo per condizionamento e refrigerazione “funziona” in altre applicazioni?

Certo, per esempio in geotermia. Il tubo viene posato sottoterra per prelevare calore dal terreno: l’energia così ottenuta viene sfruttata per il riscaldamento degli edifici o per la produzione di acqua calda. Nel tubo di rame scorre un fluido frigorigeno, destinato ai cicli di condensazione ed evaporazione all’interno della pompa di calore.
Grazie al rame, si ottengono efficienze elevate non raggiungibili in altro modo, che si traducono in una minore occupazione di superficie del suolo.

Un’altra applicazione poco nota è la formazione del ghiaccio per le piste di pattinaggio: succede in Svezia, dove dal 2006 si è iniziato ad utilizzare il rame per questo scopo. Grazie al rame e alla COcome fluido refrigerante (al posto dei tubi plastici con acqua e sale), sono stati ottenuti enormi risparmi di energia e denaro.