Accumulo termico per l’edilizia: una possibilità reale, per abitazioni e industria

Le soluzioni di accumulo termico per l’edilizia e per applicazioni industriali possono contribuire a ridurre drasticamente l’impiego dei combustibili fossili. Ancora oggi quasi due terzi dell’energia utilizzata per il riscaldamento si basa ancora su gas naturale, derivati del petrolio e carbone.

IEA ricorda che il calore è la voce più importante di uso finale di energia al mondo, rappresentando quasi la metà del consumo energetico finale globale (dati 2021), molto più dell’elettricità (20%) e dei trasporti (30%). I processi industriali sono responsabili del 51% dell’energia consumata per generare calore, il 46% viene consumato negli edifici per il riscaldamento degli spazi e per cucinare.

C’è, quindi, un grande bisogno di decarbonizzare i consumi di calore, nel settore residenziale e industriale, considerando che il consumo annuo di calore è aumentato del 6% a livello globale nel periodo 2017-2022. Le energie rinnovabili, escludendo gli usi tradizionali della biomassa, hanno soddisfatto solo la metà di questo aumento.

L’accumulo termico può fornire una risposta altrettanto efficace per soddisfare le esigenze di riscaldamento, di raffrescamento e di produzione di acqua calda sanitaria.

Accumulo termico, una soluzione innovativa: l’esempio di Sunamp

Lo sviluppo di sistemi di accumulo termico, in edilizia e anche per energy storage, sta prendendo piede negli ultimi anni, con l’avvio di progetti di ricerca e la nascita di realtà industriali e startup.

A KEY 2025 si è fatta notare l’azienda scozzese Sunamp, realtà davvero innovativa. Infatti, è stata selezionata tra i tre finalisti al MacRobert Award 2024, indetto dalla Royal Academy of Engineering, considerato il più importante premio per valorizzare l’innovazione ingegneristica del Regno Unito. Tanto per comprendere il livello, vale la pena menzionare gli altri due finalisti: Google DeepMind, per il sistema di previsioni meteo accurate basate sull’intelligenza artificiale; e Oxford, AstraZeneca e i partner che hanno lavorato allo sviluppo del procedimento di produzione del vaccino anti-Covid (“tre miliardi di dosi realizzate e 6 milioni di vite salvate”, ricorda la giuria del premio).

Sunamp è una realtà specializzata nella realizzazione di batterie termiche che immagazzinano energia, utilizzando materiali a cambiamento di fase brevettati, che rilasciano sotto forma di calore per produrre acqua calda sanitaria, ma anche per finalità di riscaldamento e di raffrescamento.

Le soluzioni di accumulo termico ideate da Sunamp sono progettate per edifici e complessi residenziali, ma anche per edifici commerciali e industriali.

Secondo quanto dichiarato dall’azienda, le sue soluzioni di accumulo termico vantano una densità energetica fino a dieci volte maggiore e occupano tra il 65% e il 90% di spazio in meno rispetto ai tradizionali accumuli ACS.

Le batterie termiche sfruttano l’energia rinnovabile, ricaricandosi con pompe di calore ad aria o geotermiche, rete elettrica o caldaie e sono compatibili con l’impianto fotovoltaico. Possono essere impiegate sia in nuove costruzioni sia in edifici ristrutturati.

PCM, cuore dei sistemi di accumulo termico in edilizia e in applicazioni industriali

Sunamp è nata nel 2005 con l’obiettivo “di rivoluzionare la generazione, lo stoccaggio e l’utilizzo dell’energia termica per generare un impatto positivo a livello globale nella lotta ai cambiamenti climatici”, scrive l’azienda fondata da Andrew Bissel e sua moglie Susan Lang-Bissell, dopo essersi occupati, con la loro precedente startup, di soluzioni di imaging medico, nata come spin-off dell’Università di Edinburgo e rivenduta per oltre 27 milioni di euro a un centro di eccellenza belga nel software 3D.

Da qui sono partiti per creare una realtà che potesse realizzare soluzioni in grado di contribuire alla decarbonizzazione. La vocazione aziendale è confermata anche dall’adesione all’iniziativa dell’iniziativa globale SME Climate Hub volta a dimezzare le emissioni di gas serra entro il 2030 e azzerare le emissioni nette entro il 2050.

Al centro della ricerca e sviluppo e al cuore delle soluzioni Sunamp, condotta da Bissel in collaborazione con lo stesso ateneo di Edinburgo, ci sono i materiali a cambiamento di fase.

L’idea è stata quella di ottimizzare le prestazioni di PCM inorganici, atossici e non infiammabili. Nel caso specifico, si è lavorato sugli idrati di acqua e sale, in combinazione con additivi innovativi, in grado di garantire prestazioni elevate e sicurezza. Uno degli ingredienti è un acetato di sodio, usato dall’industria alimentare come additivo. L’attività di R&D ha portato a soluzioni di elevata durabilità: la tecnologia PCM brevettata, Plentigrade, è stata testata fino a 40mila cicli e oltre. Assorbe e rilascia energia termica con un processo simile a quanto avviene ai gel usati come scaldamani tascabili.

Dagli esordi all’arrivo sul mercato italiano

I primi prodotti Sunamp sono arrivati anche grazie al contributo dell’ingegnere italiano Maurizio Zaglio, oggi responsabile globale delle partnership in Sunamp. «Dopo i primi trial sul campo, abbiamo rilasciato i primi prodotti nel 2013. Oggi siamo alla quinta generazione di prodotti», racconta lo stesso Zaglio. In commercio vantano più di 30mila installazioni, soprattutto nel Regno Unito, Paesi Bassi, Belgio e Germania. Dal 2024 si è aggiunto Emanuele De Biasi, in qualità di country manager Italia e business developer, per sviluppare il mercato italiano, che promette di essere particolarmente interessante.

Oggi l’attività è prevalentemente orientata agli edifici, specie quelli residenziali. Ma le finalità industriali sono attentamente considerate: per questo sono stati varati i sistemi di accumulo termico Central Bank, batterie caratterizzate dalle dimensioni compatte, “fino a quattro volte più piccole di un accumulo termico equivalente”, fa sapere l’azienda.

A Londra, lungo il Tamigi si sperimenta il trasferimento di calore su chiatte

Legato alle finalità industriali è il progetto sviluppato a Londra che si basa su un sistema di teleriscaldamento, tramite il trasferimento di calore, basato su chiatte che si spostano lungo il Tamigi.

L’iniziativa, sotto forma di consorzio, creato da Sunamp, Cory – azienda di gestione dei rifiuti del Regno Unito e Sheen Parkside, specializzata in progetti infrastrutturali innovativi a basse emissioni di carbonio, si chiama Thames Mobile Heat Consortium. Intende prelevare calore inizialmente dall’impianto di recupero energetico dai rifiuti di Cory, «ma l’intenzione è accumulare calore di scarto anche dalle centrali elettriche, a ridosso della città», fa sapere Zaglio. Tale calore verrà immagazzinato nelle batterie termiche e verrà trasportato tramite chiatte ai principali consumatori di calore, come le reti di teleriscaldamento. Un potenziale cliente è il Pimlico District Heating Undertaking, del Westminster City Council: si tratta del primo sistema di teleriscaldamento del Regno Unito, che rifornisce oltre 3000 abitazioni e 50 edifici commerciali e comunitari.

Come fa sapere Sunamp, lo studio di fattibilità si è già concluso. Se il consorzio dovesse rifornire il PDHU, avrebbe la possibilità di fornire circa 50 GWh di calore all’anno, che attualmente sono forniti da grandi caldaie a gas. Il calore verrebbe trasportato su due chiatte, ciascuna delle quali trasporta fino a 120 MWh in 40 batterie, percorrendo 28 km in entrambe le direzioni lungo il fiume.

Le soluzioni per il residenziale: caratteristiche e vantaggi

Per quanto riguarda le tecnologie di accumulo termico per l’edilizia, Sunamp propone le batterie Thermino, sistemi di accumulo di energia termica per uso residenziale che sostituiscono i tradizionali serbatoi di accumulo per acqua calda sanitaria.

«Al cuore del sistema è un sale che si scioglie a 58 °C – spiega Zaglio –. L’architettura del sistema consiste in uno scambiatore con alta capacità di scambio, immersa in questo sale, con un circuito (Thermino ePlus) o due circuiti idronici (xPlus). Nel primo caso, viene riscaldato utilizzando una resistenza elettrica integrata nel prodotto.  Tramite elettricità, si va a riscaldare il sale, il calore viene poi immagazzinato anche fino a un paio di settimane. Quando c’è bisogno di acqua calda avviene uno scambio istantaneo: l’acqua fredda entra nello scambiatore, assorbe il calore ed esce calda, pronta per l’utilizzo».

Thermino Xplus, ha due circuiti idronici separati all’interno dello scambiatore di calore, immersi nello stesso volume di PCM. «È un prodotto pensato soprattutto per essere ricaricato da una fonte esterna di calore, in particolare con pompe di calore, divenendo complementare e sostituendo il boiler che tradizionalmente viene fornito con la PdC».

Entrambe le soluzioni Sunamp hanno, come pregio, una bassissima dispersione termica e un’elevata efficienza. «Il vantaggio sensibile di usare una soluzione basata su PCM, paragonato al boiler tradizionale, è dato dai volumi molto compatti».

Ideali per le necessità di elettrificazione, compatibili anche col solare termico

Soluzioni di accumulo termico per l’edilizia come quelle proposte da Sunamp vanno a soddisfare la progressiva tendenza verso l’elettrificazione dell’acqua calda sanitaria, del riscaldamento.

«Le nostre soluzioni tendono a facilitare progetti in cui si intende installare la pompa di calore, ma non c’è lo spazio per un boiler voluminoso. Noi andiamo a risolvere il problema, potendo trovare anche in un appartamento, lo spazio per installare il prodotto collegato alla pompa di calore nel metodo tradizionale».

Le batterie Sunamp possono sposarsi bene col solare fotovoltaico ma anche col solare termico. «Siamo agnostici rispetto alla fonte di calore che può andare a ricaricare il nostro prodotto. Quindi è possibile accoppiare Thermino a un solare termico, che invece di essere integrato al boiler, viene integrato al nostro sistema per ricaricarlo. Nella stagione fredda, le soluzioni Sunamp – che mantengono sempre la resistenza elettrica – possono completare il ciclo di carica anche quando la fonte esterna dovesse venire a mancare, garantendo ACS in ogni condizione», conclude Zaglio.

Consiglia questo approfondimento ai tuoi amici

Commenta questo approfondimento