Tecnologie

CLIWAX propone l’utilizzo di due soluzioni innovative PCM-based per l’harvesting energetico con l’uso di recenti pompe di calore multi-sorgente per la climatizzazione civile:

Serbatoio di accumulo termico per lo sfruttamento energetico di sorgenti secondarie (solare termico, acque grigie, …), realizzato attraverso l’alloggiamento di schiume metalliche saturate con PCM, con l’obiettivo di migliorare le prestazioni del sistema di climatizzazione e incrementare l’utilizzo di FER.
Potenziamento di scambiatori geotermici superficiali del tipo Flat-Panel (brevetto UNIFE), condotto attraverso l’individuazione di una tecnologia che consenta l’accoppiamento diretto di PCM allo scambiatore geotermico di una pompa di calore multi-sorgente. In questo caso, gli obiettivi non sono solo il miglioramento prestazionale d’impianto e l’incremento dell’utilizzo di FER, ma anche la possibilità di ridurre la lunghezza dello scambiatore e quindi il costo di installazione.

In entrambi i casi:

le migliori prestazioni delle tecnologie utilizzate riducono l’impiego di energia primaria e quindi incidono sulla riduzione di emissioni di residui di combustione a favore di una migliore qualità dell’aria;
il know-how nella progettazione di soluzioni PCM-based dedicate all’accumulo termico costituisce una competenza non ancora diffusa nella filiera regionale delle Low-Carbon Technologies e quindi ampiamente spendibile sia nella settore Edilizia e Costruzioni, che in Energia e Ambiente.

Considerata l’assenza nel mercato delle soluzioni proposte come integrate con PCM (accumulo, flat-panel), si ritiene che per entrambe le applicazioni possano emergere risultati a sostegno della loro brevettazione. In accordo con i partner, verranno quindi valutate le opportunità del mercato e del settore, in considerazione di un’analisi economico-finanziaria dei possibili sfruttamenti industriali. Pertanto, le possibilità di brevetto verranno valutate assieme ai partner industriali del progetto in itinere.

Obiettivi

Incrementare le potenzialità dei sistemi di accumulo attraverso l’impiego di materiali a cambiamento di fase

L’obiettivo principale del progetto CLIWAX è innovare il concetto tradizionale di accumulo in impianti alimentati da sistemi di generazione polivalenti, attraverso la valorizzazione del calore latente disponibile nel cambio di fase dei PCM. Specificatamente, CLIWAX propone due applicazioni dedicate all’accoppiamento con pannelli solari (accumulo concentrato) e sonde geotermiche superficiali (accumulo distribuito), in cui il problema della ridotta conducibilità termica dei PCM verrà risolto in modo differente.
Nel caso del solare termico, la sfida tecnologica sarà quella di concepire un sistema che garantisca tempi ridotti di carico/scarico dell’energia termica accumulata grazie a configurazioni che consentano elevati coefficienti di scambio termico tra PCM e fluido termovettore.
Pur nel confronto con soluzioni più tradizionali, si punterà prioritariamente all’utilizzo di schiume metalliche, poiché la presenza della matrice solida della schiuma è in grado di aumentare la conducibilità termica del PCM fino a quasi 50 volte. L’energia immagazzinata nei PCM sarà utilizzata come fonte di calore per operare all’evaporatore ad una temperatura quasi costante, stabilizzando le prestazioni e annullando il ricorso ai cicli di defrost. Quando invece il serbatoio a PCM sarà riscaldato dal condensatore, potrà essere utilizzato per immagazzinare energia termica e ridurre i cicli di on-off della macchina sfasando produzione e consumo di energia. Inoltre, in sistemi ibridi il PCM può servire per immagazzinare il calore ricevuto dai collettori solari durante i momenti di massima insolazione, per poi rilasciare all’evaporatore o al condensatore l’energia termica accumulata in un secondo momento. Nel caso dei PCM in abbinamento a sonde geotermiche orizzontali, la sfida tecnologica sarà quella di ripensare la sonda superficiale in modo da poter accoppiare un volume di PCM in grado di fungere da “cuscinetto termico” tra terreno e fluido termovettore, garantendo un ridotto impatto ambientale in caso di dispersione nel suolo. All’interno del volume sarà possibile “drogare” il PCM con materiali che ne incrementino la conducibilità termica, come ad esempio l’inserimento di grafene. Ciò consentirà di valorizzare il suolo come accumulo termico, a beneficio delle prestazioni d’impianto.