Nuovo prototipo dimostra il successo di nuove tecnologie energetiche per il recupero del calore

Corvallis, Oregon – Forse non tutti lo sanno, ma l’efficienza energetica delle nostre auto, anche delle più efficienti, nonché delle fabbriche e delle centrali elettriche sono terribili: solo meno della metà dell’intera energia consumata si trasforma in elettricità utile. Ora con il completamento di un prototipo funzionante, gli ingegneri della Oregon State University hanno compiuto un passo importante verso la soluzione di questo problema.

La nuova tecnologia è stata sviluppata presso la Oregon State University per catturare e sfruttare il calore a bassa e media qualità dei rifiuti che è ora lasciato uscire dal tubo di scarico di milioni di automobili, generatori diesel, o sprecato da fabbriche e centrali elettriche.

Il potenziale risparmio in termini di costi e di efficienza energetica e l’ampia applicabilità di questa tecnologia è enorme, dicono gli esperti. I nuovi sistemi attualmente in fase di perfezionamentopresso la Oregon State University dovrebbero  essere in grado di utilizzare gran parte di quel calore di scarto la produzione di freddo e di energia elettrica.

Un dispositivo in fase di prototipo è stato terminato per dimostrare l’efficacia di questa tecnologia, e le conclusioni sono appena state pubblicate in Applied Thermal Engineering, una rivista specializzata.

“Questo sistema  potrebbe diventare una fonte importante di energia e un modo per migliorare l’efficienza energetica”, ha detto Hailei Wang, ricercatore associato presso la Scuola di Ingegneria Meccanica, Ingegneria industriale e produttiva di OSU. “Il prototipo dimostra che la teoria era giusta e che funziona come ci aspettavamo.”

Più della metà del calore generato dalle attività industriali è oggi è sprecato, ha detto Wang, e anche impianti molto avanzati di energia elettrica riescono a convertire solo circa il 40 per cento dell’energia prodotta in elettricità. I motori a combustione interna delle automobili sono ancora peggiori – in quanto in genere operano a circa il 25-40 per cento di rendimento. La funzione stessa di un radiatore di automobile è di dissipare il calore, che viene letteralmente sprecato nell’atmosfera.

Vari approcci sono stati tentati e vengono attualmente utilizzati per far fronte al problema di catturare e utilizzare almeno parte di quel calore di scarto per produrre freddo. Ma il nuovo sistema in fase di sviluppo all’OSU può migliorare gli approcci precedenti, in quanto è un sistema più “mobile”, e ha anche un grande vantaggio – la capacità di produrre anche energia elettrica.

Si chiama “sistema di raffreddamento attivato termicamente”, e deve molta della sua efficienza all’utilizzo di microcanali straordinariamente piccoli, che contribuiranno a ridurre le dimensioni e il peso e a migliorare le prestazioni. Esso combina in modo efficace un ciclo a compressione di vapore con un “ciclo organico Rankine,” un tecnologia di conversione energetica già esistente.

Il nuovo prototipo completato all’OSU è riuscito a trasformare l’80 per cento di ogni kilowatt di calore di scarto in un kilowatt di capacità di raffreddamento. I ricercatori dicono che l’efficienza di conversione non sarebbe così alta se da questa capacità di raffreddamento poi si volesse generare elettricità, ricadendo in un rendimento di circa il 15-20 per cento – che comunque sarebbe molto meglio dell’approccio attuale, che è di sprecare tutto il potenziale energetico del calore dissipandolo in atmosfera.

“Questa tecnologia è particolarmente utile se c’è una necessità di avere sistemi di raffreddamento dove il calore viene sprecato”, ha detto Wang.

Tuttavia, gli scienziati dell’OSU hanno detto che potrebbe essere solo l’inizio. Le fabbriche producono spesso enormi quantità di calore nelle loro attività, che viene semplicemente disperso. Il  sistema potrebbe essere inserito anche nelle tecnologie di energia alternativa come quella solare o geotermica, dicono gli scienziati, oltre che essere usato per aumentare l’efficienza dei combustibili fossili.

Concettualmente, dovrebbe essere possibile anche per tali sistemi da utilizzare in tecnologia ibrida automobilistica, prendendo il calore dal motore a benzina per alimentare non solo l’aria condizionata, ma anche per contribuire a ricaricare la batteria che alimenta il veicolo, ha detto Wang.

Ulteriori ricerche saranno necessarie per perfezionare la tecnologia e adattarla ai diversi utilizzi, avvertono gli scienziati.

Il lavoro si avvale di sistemi avanzati dell’OSU nella nanotecnologia a microcanali.

“L’obiettivo è una riduzione del consumo energetico e delle emissioni di gas serra, migliorando l’efficienza energetica complessiva dei sistemi di produzione di energia o di locomozione”, dicono gli scienziati.