Il calore diretto per la climatizzazione è fino al 400% più efficiente della sua conversione in elettricità (max 35%).
Chi ha il fotovoltaico sul tetto lo sa: d’estate produci più elettricità di quanta ne consumi, la vendi in rete per pochi centesimi e ti chiedi se non sia il caso di accumularla. Le batterie al litio costano care, ma forse c’è un’alternativa più furba: trasformare l’elettricità in calore, immagazzinarlo e poi riconvertirlo in corrente quando serve.
Sembra intelligente, eppure è come usare un forno per caricare il telefono: possibile, ma con una resa pessima. E mentre alcuni ricercatori in Italia inseguono questa strada complicata, i cinesi hanno già dimostrato che usare il calore direttamente per scaldare e raffreddare costa la metà, con un impianto molto più semplice.
Il sistema italiano di cui parliamo si chiama il sistema batteria Carnot reversibile per fotovoltaico residenziale. In pratica prende l’elettricità in eccesso, la usa per alimentare una pompa di calore da 4 a 31 kW termici e stocca quel calore. Quando poi serve elettricità, un espansore a vite reversibile lo riconverte, ma produce solo da 0,3 a 3,7 kW elettrici. Il fluido scelto è il fluido di lavoro R1233zd(E), un composto sintetico. Le simulazioni dicono che l’ottimizzazione della velocità dell’espansore ORC potrebbe far salire l’efficienza di andata e ritorno fino al 35%. E per guadagnare qualche punto, i ricercatori hanno provato ad aumentare la portata dell’acqua calda: ha migliorato l’efficienza di andata e ritorno dal 22% al 26%, e l’efficienza exergetica dal 16,4% al 19,8%. Tradotto: per ogni 10 kWh che butti dentro, ne riprendi al massimo 3,5 kWh. E stiamo parlando di simulazioni, non di un impianto in funzione.
Il lusso di trasformare il calore in elettricità
Se l’obiettivo è avere corrente quando il sole non c’è, questa complessità può avere un senso. Ma se l’obiettivo è spendere meno per riscaldare e raffreddare casa, la risposta è molto più semplice. In Cina hanno simulato un’altra via: niente riconversione, niente espansori, niente fluidi esotici. Hanno preso una normale pompa di calore ad aria, ci hanno collegato un accumulo termico (un serbatoio d’acqua), e l’hanno fatta lavorare di notte, quando l’elettricità costa meno. Il principio è l’accumulo termico durante le tariffe ridotte: accumuli calore tra le 23 e le 7 e lo usi di giorno. Le simulazioni mostrano il funzionamento a piena capacità delle pompe di calore proprio in quella fascia notturna, quando la tariffa è bassa.
Il confronto con la pompa di calore tradizionale non lascia dubbi: il sistema ASHPCES riduce i costi di esercizio annuali in modo drastico. I numeri: la riduzione del costo di esercizio annuale è del 51,4%, la riduzione dell’investimento iniziale del 29,7% (da 3,43 milioni di CNY, circa 510.000 dollari, a 2,41 milioni), la riduzione del tempo di funzionamento annuale delle pompe di calore del 43,6%, e il periodo di ammortamento dinamico è di soli 3,57 anni. In più, la riduzione delle emissioni di carbonio è dell’8,8%, circa 17,6 tonnellate di CO₂ all’anno.
La via cinese: il calore resta calore
Il segreto di questo risparmio è semplice: una pompa di calore non è un trasformatore di energia, ma un moltiplicatore di calore. Per ogni kWh di elettricità che consuma, restituisce un’efficienza del 300-400% rispetto all’input elettrico, vale a dire 3-4 kWh di calore. Se quel calore lo usi per scaldare l’acqua o l’aria di casa, hai fatto un affare netto. Se invece lo riconverti in elettricità, come nella batteria di Carnot, butti via buona parte di quel vantaggio: la riconversione ha un rendimento massimo del 35%. Il sistema cinese non fa l’errore di trasformare il calore in corrente: lo lascia calore, e i conti tornano.
Cosa conviene fare davvero
Se hai un impianto fotovoltaico e stai pensando di accumulare energia, prima di investire in batterie chiediti quanto calore consumi. Se la casa è riscaldata e raffrescata con pompa di calore, un accumulo termico abbinato alle tariffe notturne può abbattere il costo annuale della climatizzazione di oltre la metà, con un rientro dell’investimento in meno di quattro anni. Non serve la raffinatezza di una batteria di Carnot: basta un serbatoio d’acqua ben dimensionato e un timer per far lavorare la pompa di calore quando l’energia costa meno. Se invece il tuo consumo principale è l’auto elettrica o gli elettrodomestici, allora la batteria al litio resta la scelta giusta, perché accontentarsi del 35% di resa per riavere corrente non ha senso economico. La semplicità non è solo una virtù: è la strategia che ti fa spendere meno.
