Valorizzazione del calore residuo: migliorare l’efficienza energetica nelle industrie di trasformazione
In Europa, l’energia costituisce fino al 20 % dei costi totali di produzione per le industrie ad alta intensità energetica e per alcuni settori ha un peso persino maggiore. Tuttavia, nonostante i notevoli progressi tecnici compiuti per diminuire il consumo energetico, una considerevole quantità dell’energia immessa continua a essere persa sotto forma di calore residuo. Il calore in eccesso proveniente da determinati processi può rivelarsi una risorsa preziosa sia per altri processi presenti nello stesso settore che per altri settori o utenti, affinché venga impiegato in modo diretto o in seguito a fasi intermedie di trasformazione. Il potenziale di recupero del calore residuo industriale non è ancora sfruttato a causa di una serie di ostacoli di carattere tecnico e non. Tra questi figura l’esigenza di tecnologie efficienti e convenienti in termini di costi finalizzate al recupero delle perdite di calore e al riutilizzo, al potenziamento o alla trasformazione di questo tipo di calore per attuarne la valorizzazione. Il raggiungimento di un migliore livello di efficienza energetica nei processi industriali può condurre a ingenti risparmi di energia primaria, alla decarbonizzazione dell’approvvigionamento energetico e alla conseguente riduzione di emissioni di CO2. In questo modo, l’abbassamento dei costi dell’energia permetterà di acquisire una maggiore competitività.
Un futuro più sostenibile
I progetti presentati di seguito hanno sviluppato e comprovato metodi, soluzioni, tecnologie e pratiche operative all’insegna dell’innovazione per migliorare l’efficienza energetica nel settore industriale, ponendo particolare attenzione sul recupero e sulla valorizzazione del calore residuo proveniente dai processi industriali. Questi riguardano il recupero e l’accumulo del calore, il potenziamento del calore e la conversione del calore in elettricità per diversi settori. Molte delle potenziali soluzioni per il recupero del calore inutilizzato sono in grado di adattarsi a vari tipi di processi ed è possibile replicarle in diversi settori industriali. Tali iniziative sostengono il piano strategico europeo per le tecnologie energetiche (piano SET), una pietra miliare verso un sistema energetico climaticamente neutro tramite lo sviluppo di tecnologie a basse emissioni di carbonio, nonché il piano d’azione del partenariato pubblico-privato del progetto SPIRE e la successiva agenda di ricerca del partenariato Processes4Planet.
La ricerca dell’UE in primo piano
In questo CORDIS Results Pack ci soffermiamo sui risultati innovativi ottenuti dai progetti finanziati da Orizzonte 2020, impegnati nel riutilizzo del calore residuo proveniente dall’industria di trasformazione. Ad esempio, il progetto TASIO ha sviluppato una tecnologia di nuova generazione a scambio di calore diretto per impianti commerciali ORC che trasformano il calore in energia per industrie cementiere, vetrarie, siderurgiche e petrolchimiche. Il progetto SUSPIRE ha realizzato nuovi scambiatori di calore a elevata efficienza e una tecnologia di accumulo dell’energia termica per il riutilizzo e la commercializzazione del calore residuo, mentre il progetto VULKANO si è concentrato sulla tecnologia di accumulo dell’energia termica basandosi su materiali a cambiamento di fase, in grado di recuperare e immagazzinare calore ad alta temperatura. Il progetto I-ThERM ha concepito soluzioni innovative di tipo plug-and-play per il recupero e la conversione del calore residuo, caratterizzate da potenziali di recupero energetico che coprono un ampio spettro di temperature e comprendono il nuovo ciclo a CO2 supercritica. In alcuni processi, tuttavia, l’energia derivante dal calore residuo risulta di bassa qualità, dimostrandosi quindi tutt’altro che funzionale o attuabile in termini economici utilizzando le attuali tecnologie. Il progetto Indus3Es ha creato un trasformatore di calore ad assorbimento che si occupa del recupero del calore a basse temperature e il progetto LOWUP ha dimostrato una tecnologia innovativa di pompa di calore in grado di catturare e migliorare l’energia termica. Il progetto DREAM ha introdotto la progettazione di scambiatori di calore con tubi di calore per catturare l’energia persa dai forni e trasferirla a un’altra posizione della catena di produzione. Analogamente, il progetto ETEKINA ha ideato una nuova tecnologia di scambiatori di calore a tubi di calore per il recupero e la gestione del calore dai flussi di scarico. Infine, il progetto DryFiciency ha sviluppato e dimostrato con successo due diverse tecnologie di pompe di calore industriali che recuperano e riutilizzano il calore di scarto nei processi di essiccazione industriale.