Ottenere freddo dal caldo: cogenerazione, refrigerazione, recupero energetico

chiller a compressione

Sfruttando calore di scarto a bassa temperatura, come ad esempio acqua surriscaldata a 100-120°C, acqua calda a 80-90°C vapore a bassa pressione <1 barg, ecc…, è possibile ottenere notevoli volumi di acqua refrigerata con temperature attorno ai +7+8°C, che può essere convenientemente utilizzata in numerosi cicli di processo industriali o civili di condizionamento, a costo contenuto mediante l’impiego di chiller ad assorbimento.

Utilizzando in combinazione una caldaia a recupero di calore oppure uno scambiatore di calore fumi/acqua, è possibile recuperare fino in fondo ogni calore residuo di gas combusti, ottenendo acqua a bassa temperatura a costi minimi, specie se confrontati con i costi relativi all’acqua raffreddata ottenuta con i soliti chiller basati sui cicli frigoriferi.

I chiller tradizionali a compressione, questa tipologia di macchine presenta i seguenti svantaggi:

  • utilizzano fluidi refrigeranti cloro fluorurati (CHFC1), oggi in via di limitazione o regolamentazione d’uso, per i danni ambientali che causano allo strato di ozono dell’atmosfera terrestre
  • richiedono un forte consumo di energia elettrica
  • danno luogo a notevoli spese per la loro manutenzione
  • generano problemi di smaltimento degli oli lubrificanti esausti.

fumi esausti convogliamento di scarichi

Faccio un esempio interessante con qualche numero significativo:

abbiamo a disposizione circa 45.000 mc/h di gas combusti/fumi/aria calda provenienti magari da sfiati industriali già trattati.

Generalmente questi fumi vengono espulsi dal camino, infatti il basso livello termico ne sconsiglia il recupero efficiente.

Mediante l’uso combinato di uno scambiatore di calore e di un “chiller” ad assorbimento a bromuro di litio, è invece possibile ottenere una produzione di circa 500.000 KCal/h, che significano conti alla mano circa 100.000 l/h di acqua a 7°C, con un salto termico di 5°C e con una potenza elettrica impegnata quasi irrilevante (parliamo di circa una decina di kilowatt) e senza consumo di combustibile ausiliario.

Con le soluzioni tradizionali, basate sui gruppi refrigeratori dotati di compressori, il consumo orario di energia elettrica, a parità di frigorie prodotte, supera i 200 KWh.

L’impiego delle macchine ad assorbimento, in combinazione con sistemi di recupero di calore degradato, di vari tipi di fluidi industriali, oltre a permettere di ridurre quasi a zero il consumo di energia elettrica, presenta il grande vantaggio della mancanza di

organi meccanici in movimento e quindi l’assenza di fenomeni di usura, e della assoluta silenziosità di funzionamento nonchè di una vita eccezionalmente lunga dell’unità.

E’ importante aggiungere che sistemi del genere richiedono comunque investimenti di un certo peso economico.

chiller ad assorbimento

Pubblicato in Cogenerazione, Energia Termica, Raffreddamento, Risparmio energetico

25 commenti su a “Ottenere freddo dal caldo: cogenerazione, refrigerazione, recupero energetico

  1. salve, devo utilizzare una corrente di acqua alla temperatura di 86 gradi per raffreddare un’ambiente in estate. Secondo voi il chiller ad assorbimento è un buon compromesso? Altrimenti stavo pensando a trigenerazione o ad assorbimento acqua-bromuro di litio

  2. Luigi Vittorio Lamberti dice:

    Buona sera Paolo con tutto quel calore a disposizione per cosi tanto tempo ti cosiglio pannelli fotovoltaici con sarpentina di raffreddamento e delle parabole solari a concentrazione ,collegati a un sistema di raffreddamento ad assorbimento che mantiene il pannello fotovoltaico ad una temperatura accettabile, magari utilizzando del fluido secondario come vettore .
    Mentre per quanto riguarda l eventuale funzionamento nei periodi piu freschi dell anno, ti consiglio lo stesso impianto fotovoltaico convertito su una pompa di calore,sfruttando il fluido secondario delle sarpentine dei pannelli fotovoltaici , al fine di tenere sempre fresca la superfice delle celle,e nello stesso tempo evaporare a una temperatura ideale sulla pompa di calore ,al fine di incrementare il COP di lavoro dello stesso del compressore,e raffrescare i pannelli nello stesso tempo .Chiaramente per valutare un investimento,bisogna conoscere eventuali sgravi fiscali e costi dell energia in vigore negli Stati Uniti.Saluti

  3. Vivo in Texas e lavoro in un’azienda di cold storage.L’importo pagato per l’energia elettrica varia dai 25’000 ai 40’000 $ al mese!!!Il sole e le alte temperature esterne(anche 42°C) sono le uniche cose che non mancano da Aprile ad Ottobre inoltrato ma a volte fa caldo anche a Natale.C’è qualcuno on-line che può dare qualche indicazione tipo l’investimento necessario e il possibile risparmio che comporterebbe l’esecuzione di un impianto ad assorbimento.

  4. Salve Dott.Biolchi,
    ho provato a contattarla tramite LinkedIn ma inutilmente.Vorrei avere un suo contatto per poter discutere della questione acqua.La portata indicata non è oraria ma “giornaliera”, nel senso che una volta al giorno abbiamo più di cento quintali di acqua a 100/105°C come prodotto di “scarto” del nostro ciclo di lavorazione.A prescindere dal discorso freddo vorrei sapere come potremmo recuperare tale energia.
    In attesa di una sua risposta Le porgo i più cordiali saluti.

    Giuseppe Aliberti
    Ufficio tecnico
    RAFFAEL SRL

  5. Buongiorno Giuseppe, ha fatto bene a contattarci.
    In effetti come spiegavo in altri articoli, il suo “cascame” di energia è ad un buon livello.
    Con acqua a 105°C si possono sicuramente fare parecchie cose, tra le quali anche alimentare un gruppo frigorifero ad assorbimento per produrre acqua fredda.
    Bisognerebbe capire se questa portata è costante. Si tratta di una portata oraria?

  6. Salve, vorrei un’informazione. lavoro in un’azienda alimentare in cui come “scarto” di un processo abbiamo circa 100q di acqua calda a 102°C e cercavo un modo per recuperare tutta questa energia. il sistema esposto nell’articolo potrebbe andare bene anche perchè abbiamo un gruppo chiller per una cella di raffreddamento.vorrei maggiori informazioni se possibile. grazie

  7. per completare il ciclo abbiamo studiato ed attivato un prodotto che parte da un cogeneratore a gas /biogas per produzione energia elettrica da 20kw a 100 kw/h, che ovviamente produce acqua calda da 35 a 195kwt/h e per finire per il periodo estivo un chiller ad adsorbimento per produzione acqua fredda per condizionamento.
    i risparmi sono veramente interessanti e considerando la tariffa omnicomprensiva i tempi d’ammortamento dell’investimento usando gas metano si aggirano sui due anni

  8. Sono progettista di frigoriferi ad assorbimento. Dal minibar per Hotel al frigorifero domestico e congelatore. Mi piacerebbe lavorare per qualche società Araba interessata a questa tecnologia. Se interessati contattatemi senza problemi.
    Cell: +39 3385342576

  9. Buonasera,
    esistono dei refrigeratori ad assorbimento di piccola potenza, che sfruttano il gas metano, della ROBUR.
    La società SYSTEMA, ha una gamma di assorbitori molto completa.
    Onestamente però non le so dire se sono applicabili a potenzialità di questo tipo e non so se possano funzionare con i fumi di scarico di un forno.
    Spero si esserle stato di aiuto in qualche modo.

  10. Santino Parasiliti dice:

    Salve, ho un laboratorio di pasticceria e gelateria in una zona balneare a Messina. In estate, io e mio fratello soffriamo terribilmente il caldo. Si lavora sia con i frigoriferi, sia con il forno.
    Posso sfruttare questo calore per produrre aria condizionata per tutto il locale di 70 mq? I prezzi sono accessibili? Ho l’aria condizionata 24000 BTU solo per il punto vendita di circa 40 mq, è sufficente ma solo per il punto vendita. In cui ci sono 4 frigoriferi 2 a temperatura positiva e 2 a temperature negativa. Davanti al negozio ho una veranda con una tenda, nel pomeriggio per 5 ore ho il sole

  11. Buongiorno Sig. Torresani,
    Esistono gruppi frigoriferi ad assorbimento che sfruttano il calore per produrre freddo.
    Funzionano con vapore a bassa pressione oppure alcuni ad acqua calda.
    Dovrebbe quindi prima recuperare il calore per produrre acqua calda (o vapore)
    Mi contatti se le servono laggiori delucidazioni.

  12. Salve, sono un consulente indutriale nel settore alimentare e mi occupo prevalentemente di refrigerazione per alimenti. Ho dei clienti che vorrebbero ricavare acqua fredda sfruttando il calore di recupero dei camini dei forni per la cottura degli alimenti stessi, forni che lavorano a 220-250°C con possibilità di recupero di 50kW per ogni camino con acqua sui 80-120°C.
    Vorrei avere maggiori dettagli in merito.
    Saluti.

  13. Buongiorno Tiziano,
    non conosco l’argomento così approfonditamente, che lascio tutto integro, mi pare proprio un’ottima esposizione.
    Complimenti per la conoscenza dell’argomento.

  14. GRUPPI FRIGORIFERI AD ASSORBIMENTO
    Composizione di un gruppo ad assorbimento
    Tiziano Luoni
    EUROFRIDGE S.r.l.
    Introduzione
    E’ ritornato ultimamente di interesse Internazionale a causa dell’obbligo della riduzione
    dell’inquinamento, riduzione effetto serra e possibilità di utilizzo energie alternative quali il sole, il
    foto voltaico, gas, metano petrolio ecc. ecc., il vecchio progetto di Albert Einstein del frigorifero ad
    assorbimento.
    Io, da oltre 30 anni mi occupo di questo sistema di refrigerazione che nel frattempo ho incrementato
    e sviluppato con applicazioni nei più svariati settori.
    Si tratta di refrigerazione ad assorbimento pura, cioè senza l’ausilio di pompe o altri strumenti con
    funzionamento elettrico. Noi produciamo apparecchiature di raffreddamento che possono
    funzionare con ogni tipo di alimentazione (AC, DC, Gas GPL, Metano, Petrolio, pannello solare o
    foto voltaico), l’importante è avere una fonte di riscaldamento.
    Una delle caratteristiche fondamentali di queste apparecchiature è la assoluta silenziosità, la durata
    nel tempo, in quanto non ci sono organi in movimento che con il tempo potrebbero logorarsi, la
    possibilità di utilizzarli ovunque ci si trovi in quanto si trova sempre la possibilità di alimentarli.
    Abbiamo alcuni clienti che ci portano il frigorifero, che dopo 20 anni di vita, basta poca revisione
    per rimetterlo in funzione.
    E’ importante, per ottenere un prodotto di estrema qualità, seguire un determinato processo
    produttivo, utilizzare materiali specifici e molto importante, la pulizia dell’ambiente di lavoro dove
    vengono prodotti.
    Gruppo ad assorbimento
    Il gruppo ad assorbimento si compone di 5 parti essenziali:
    1. Caldaia:
    Luogo da dove inizia tutto il ciclo, dove viene installata la fonte di calore (resistenza
    elettrica, bruciatore gas, bruciatore petrolio, ecc. ecc.) e dove la soluzione di acqua ed
    ammoniaca inizia la circolazione.
    2. Condensatore:
    Luogo dove avviene la separazione
    dell’acqua dalla ammoniaca, e dove la
    stessa si immette nell’evaporatore.
    3. Evaporatore:
    Luogo dove la ammoniaca quasi pura
    incontra il gas e fa l’evaporazione
    sottraendo calore all’ambiente esterno,
    cella frigorifero, freezer ecc.
    4. Assorbitore:
    Luogo dove l’acqua utilizzata per
    trasportare l’ammoniaca assorbe calore per
    ridurre la sua temperatura.
    5. Serbatoio:
    Luogo dove l’acqua e l’ammoniaca, dopo
    aver fatto il loro ciclo, si ritrovano, si
    miscelano ed entrano in caldaia per
    ricominciare a circolare nuovamente.
    Tutti questi componenti devono essere costruiti
    rigorosamente in acciaio speciale, altrimenti
    l’ammoniaca intacca e corrode.
    Tutti i tubi vengono saldati assieme, provati ad
    una pressione almeno doppia rispetto la pressione
    di utilizzo, in una vasca con un prodotto
    antiossidante e verificate tutte le saldature che
    abbiano una tenuta perfetta. Una volta sicuri della
    tenuta gli viene fatta la carica.
    La macchina di carica deve essere costruita con
    concetti particolari in quanto l’ammoniaca è
    corrosiva. Ci deve essere la possibilità di
    utilizzare miscele di concentrazione e quantità
    diverse in quanto, secondo il modello, bisogna
    usare una concentrazione ed una quantità diversa
    di miscela.
    Il funzionamento della macchina è diviso in
    quattro fasi.
    1) Vuoto
    2) Riempimento dosatore
    3) Caricamento gruppo ad assorbimento
    4) Iniezione pressione gas
    Dopo la carica viene fatto un collaudo visivo, affinché si possa verificare se la apparecchiatura
    funziona e qualora il risultato è positivo, è bene fare osservare una decina di giorni di riposo entro i
    quali si ha la certezza che in caso di perdita di qualche saldatura, questa venga segnalata con una
    fuoriuscita di ammoniaca.
    Trascorso questo periodo, il gruppo ad assorbimento è pronto per la verniciatura, fase finale e molto
    importante. La verniciatura deve essere fatta con un metodo che protegga molto l’acciaio dal
    formarsi di ossidazioni, in conseguenza del fatto che la apparecchiatura è soggetta al formarsi e
    sciogliersi del ghiaccio. L’evaporatore in particolar modo deve essere molto protetto anche perché
    ogni eventuale ossidazione col tempo potrebbe compromettere il buon funzionamento.
    Normalmente chi utilizza gruppi ad assorbimento nel campo della refrigerazione, per agevolare e
    aumentare la possibilità di raffreddamento si serve di estrusi in alluminio che permettono di
    raggiungere rapidamente le temperature desiderate e di mantenerle per parecchio tempo.
    Il frigorifero ad assorbimento è anche più semplice da montare in quanto non c’è nessun
    collegamento fra l’interno frigo e la macchina esterna, quindi essa può essere completamente
    montata in un secondo tempo. Tutti i mobili hanno un percorso a sé ed i gruppi ad assorbimento
    possono essere istallati in seguito. In caso di mancato funzionamento possono essere riparati,
    chiaramente solo da personale competente.
    Una volta terminato il frigorifero o apparecchiatura ad assorbimento deve essere collaudata come si
    fa con tutte le apparecchiature e verificarne il buon funzionamento in ogni sua parte. Tenete
    presente che il collaudo richiede un pò di tempo in più, in quanto il gruppo inizia a fare freddo dopo
    aver riscaldato tutta la soluzione che contiene dopo circa 20/30 minuti. E’ anche fondamentale
    prestare molta attenzione agli spessori degli isolamenti delle apparecchiature ad assorbimento in
    quanto normalmente i tempi necessari per abbassare le temperature sono più lunghi ed è necessario
    contenere più possibile il freddo che si è creato utilizzando isolamenti maggiorati.

  15. Andrea Paglialunga dice:

    Sono residente a Dubai e collaoro con aziende di produzione nel Golfo. Un’azienda del Kuwait hauna produzione di vetro e quindi ha una fornace industriale. I forni lavorano a 1500 °C e producono fumi a temperatura variabile tra gli 800 °C e i 250 °C. Le portate variano da 1000 Nmc/h a 10000 Nmc/h. Mi hanno chiesto di metterli in contatto con aziende che hanno prodotti per recupero fumi trasformandoli in energia. Quali aziende posso proporre?
    Attendo risposta per mail.
    Andrea Paglialunga

  16. Il suggerimento è interessante, d’altra parte sempre più spesso nascono progetti che cercano di essere “ecocompatibili“.

    come esistono i condizionatori solari:

    “Raffreddamento

    I condizionatori solari usano il solare termico per produrre aria fredda o deumidificarla in modo simile a come accade per i refrigeratori o i deumidificatori convenzionali. Questa applicazione è particolarmente interessante in quanto la domanda di condizionatori aumenta proprio in quei periodi in cui c’è più sole. Il condizionamento solare è una realtà. In futuro ci possiamo attendere un uso crescente di questa applicazione, dovuto anche alla riduzione del costo della tecnologia per gli impianti di piccola scala.”

  17. Francesco Roccaforte dice:

    Salve, sono un tecnico nel settore ” dissalatori per la nautica”, circa dieci anni fà, nella Ditta dove lavoro, ho proposto un ampliamento di gamma di prodotti – ” cosa ne direste di imboccare il filone FREDDO DAL CALDO?” considerato che al sud, di caldo c’è nè a sufficienza ed è gratis? – La mia proposta non è stata degna di apprezzamento…
    ( sono solo un dipendente )
    Mi felicito con Voi per avermi dato ragione.
    Il recupero energetico da Voi applicato consente
    di contenere i costi energetici di una Azienda che diversamente butterebbe una gran quantità di energia,
    Io miravo ad utilizzare l’energia termica del sole per
    il condizionamento di ambienti.
    Forse Vi ho dato un suggerimento?
    Distinti saluti
    Francesco Roccaforte

  18. Salve. La mia azienda produce forni industriali per la produzione di vetro. I forno lavorano a 1500 °C e producono fumi a temperatura variabile tra gli 800 °C e i 250 °C. Le portate variano da 1000 Nmc/h a 10000 Nmc/h. Che cosa possimao proporre ai Ns. clienti per recuperare questa energia ? ne possiamo parlare ?
    I nostri fumi sono spochi di elementi evaporati da bagno del vetro fuso, alcali in prevalenza sodio e potassio è questo un grosso problema?
    Attendo risposta per mail.
    Fulvio Puccioni

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