Utilizzare il calore per raffrescare gli ambienti


Abbiamo scritto alcuni mesi fa a proposito delle tecnologie di solar cooling: si tratta di un insieme di soluzioni tecniche in grado di ottenere raffrescamento per gli ambienti utilizzando il calore raccolto dai pannelli solari termici, impiegando l’acqua riscaldata come fluido operativo all’interno di un ciclo frigorifero basato sul principio di funzionamento delle pompe di calore (chiller ad adsorbimento o ad assorbimento). Uno dei principali svantaggi di queste tecnologie risiede nella limitata applicabilità ai contesti residenziali, per via delle dimensioni, dei livelli di efficienza e dei costi degli impianti.

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Immagine del materiale (verde chiaro) realizzato dal gruppo di ricerca guidato da McGrail, inpacchettato in una spugna metallica. Credit: Kevin Bullis

Diversi sono i soggetti (sia di natura aziendale che del mondo della ricerca) che operano a vari livelli per incrementare le prestazioni di questi dispositivi e ridurre tali svantaggi; segnaliamo, a tal proposito, l’attività condotta da un gruppo di ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), guidati da Pete McGrail. L’attività di ricerca di McGrail si è concentrata nello sviluppo di un materiale alternativo al silica gel, usualmente utilizzato dei chiller ad adsorbimento, in grado di fornire prestazioni decisamente superiori in termini di quantità di fluido adsorbito e di velocità di adsorbimento/desorbimento dello stesso. Da tale attività è uscito un meteriale caratterizzato da nanostrutture che si autoassemblano andando a costruire forme tridimensionali complesse. Tale materiale ha una porosità notevolmente superiore a quella del silica gel e, conseguentemente, una superficie di adsorbimento molto più estesa, in grado di “intrappolare” una quantità (in peso) d’acqua tre o quattro volte maggiore: ciò, evidentemente, si traduce nella possibilità di realizzare dispositivi decisamente più compatti. Il materiale, inoltre, forma legami con le molecole d’acqua più deboli di quelli che la stessa realizza con il silica gel, riducendo significativamente la quantità di calore necessario per il processo di desorbimento ed incrementando la velocità di adsorbimento/desorbimento di 50-100 volte.

Si ritiene che la riduzione del 75% delle dimensioni dei chiller di adsorbimento ottenibile mediante questo nuovo materiale sviluppato dal gruppo di ricerca del PNNL, possa costituire un incentivo alla diffusione di tali dispositivi anche per uso domestico.

Il progetto coordinato da McGrail ha ottenuto un finanziamento di 2,54M€ dall’Advanced Research Project Agency for Energy e in tre anni dovrà portare all’ottimizzazione del materiale ed alla relativa validazione in un dimostratore.

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