Aria Nuova

Jul 15, 2023

Le unità AC standard raffreddano gli edifici ma contribuiscono al riscaldamento globale. La nuova tecnologia mira a cambiare la situazione

Lo scorso luglio è stato il mese più caldo registrato nella storia umana. Le ondate di caldo hanno infranto i record di temperatura in tutto il mondo e hanno portato temperature estive anche in Cile e Argentina durante l’inverno dell’emisfero australe. È più di una semplice questione di disagio sudato. Il caldo intenso è il più mortale di tutti gli eventi meteorologici; solo negli Stati Uniti, ogni anno uccide più persone delle inondazioni, dei tornado e degli uragani messi insieme. Con l’aggravarsi del cambiamento climatico, l’accesso a spazi raffreddati artificialmente sta rapidamente diventando una necessità sanitaria e una questione di diritti umani fondamentali.

Eppure i sistemi di climatizzazione standard ci hanno intrappolato in un circolo vizioso di feedback negativo: più fa caldo, più persone accendono l’aria condizionata e di conseguenza maggiore è l’energia utilizzata (e i gas serra emessi). "Siamo in un circolo vizioso", afferma Nicole Miranda, un'ingegnere che ricerca il raffreddamento sostenibile presso l'Università di Oxford. E “non è solo un circolo vizioso, ma è in accelerazione”. Secondo i dati del 2018 dell’Agenzia internazionale per l’energia (IEA), il raffreddamento è la singola fonte di consumo energetico negli edifici in più rapida crescita. Seguendo uno scenario di business as usual, l’IEA prevede che la domanda mondiale annuale di energia derivante dal raffreddamento sarà più che triplicata entro il 2050. Si tratta di un aumento di oltre 4.000 terawattora, che corrisponde all’incirca alla quantità di energia utilizzata in un anno da tutti gli Stati Uniti. .

Sta diventando sempre più chiaro che gli esseri umani non possono sfuggire al cambiamento climatico con la stessa tecnologia di climatizzazione che utilizziamo da quasi un secolo. Interrompere il ciclo richiede nuove innovazioni che contribuiranno a portare aria più fresca a più persone con un minore impatto ambientale.

Un problema ben noto degli attuali sistemi AC è la loro dipendenza dai refrigeranti chimici, molti dei quali sono potenti gas serra. Alcuni progetti mirano a sostituire queste sostanze con refrigeranti meno dannosi, ma anche se lo facessero, i refrigeranti costituirebbero solo una frazione del bilancio climatico dell’aria condizionata. Circa l’80% delle emissioni di riscaldamento climatico di un’unità AC standard proviene attualmente dall’energia utilizzata per alimentarla, afferma Nihar Shah, direttore del Global Cooling Efficiency Program presso il Lawrence Berkeley National Laboratory. Recentemente è stato fatto molto lavoro per aumentare l’efficienza energetica dei compressori e degli scambiatori di calore, che fanno parte dei progetti AC standard, spiega Shah. Tuttavia, progetti più ambiziosi mirano in primo luogo a ridurre la quantità di lavoro che tali componenti devono svolgere.

I sistemi di climatizzazione standard raffreddano e deumidificano contemporaneamente attraverso un meccanismo relativamente inefficiente: per condensare l’acqua presente nell’aria, dice Shah, raffreddano eccessivamente l’aria oltre il punto di comfort. Molti nuovi progetti separano quindi i processi di deumidificazione e raffreddamento, evitando la necessità di raffreddare eccessivamente.

Ad esempio, alcuni modelli più recenti di condizionatori d'aria assorbono l'umidità dall'aria con materiali essiccanti (simili al gel di silice nelle confezioni che potresti trovare in un sacchetto di carne secca o in una bottiglia di pillole). L'aria essiccata può quindi essere raffreddata a una temperatura più ragionevole. Questo processo può richiedere energia aggiuntiva perché l’essiccante deve essere “ricaricato” utilizzando il calore. Ma alcune aziende, tra cui la start-up Transaera con sede a Somerville, Massachusetts, riciclano il calore generato dal processo di raffreddamento per ricaricare l’essiccante. Transaera afferma che il sistema che sta sviluppando potrebbe utilizzare il 35% in meno di energia rispetto all’unità AC standard media.

Guadagni di efficienza ancora maggiori sono possibili quando la deumidificazione è abbinata al raffreddamento evaporativo, che elimina del tutto dall’equazione il processo ad alta intensità energetica chiamato compressione del vapore. La compressione del vapore, il sistema con cui funziona l'aria condizionata standard, muove un refrigerante attraverso un ciclo in cui viene condensato ed espanso in modo variabile, consentendogli di assorbire calore dall'interno e rilasciarlo all'esterno. Al contrario, il raffreddamento evaporativo è un processo più semplice. È lo stesso attraverso il quale la sudorazione raffredda la nostra pelle: passando dallo stato liquido a quello gassoso, l'acqua assorbe calore. I raffreddatori di palude, dispositivi fai-da-te in cui un ventilatore soffia aria sul ghiaccio, funzionano allo stesso modo. E nei climi secchi, le persone hanno utilizzato il raffreddamento evaporativo per migliaia di anni. Nell’antico Iran, ad esempio, le persone progettarono gli yakhchāl – grandi strutture di argilla a forma di cono con camini solari – che sfruttavano la circolazione dell’aria e l’evaporazione dell’acqua adiacente per abbassare le temperature così tanto da poter produrre ghiaccio in inverno e conservarlo durante l’estate.