Lo studio per sviluppare sistemi di accumulo di energia termica da applicare ai sistemi HVAC

I materiali a cambiamento di fase sono accumulatori di calore latente hanno delle proprietà termoregolanti e per questo da alcuni anni sono oggetto di studi e ricerche che mirano a valutarne le potenziali applicazioni nel campo dell’architettura ecosostenibile  e del risparmio energetico

I ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory, più comunemente noto come Berkeley Lab, stanno cercando di capire come applicare questi materiali nel settore residenziale per mantenere il calore all’interno degli edifici e di individuare costi e risparmi di questa tecnologia.

La decarbonizzazione dei sistemi di climatizzazione degli edifici è una delle più grandi sfide in cui attualmente tutto il mondo della ricerca tecnologica si sta impegnando per trovare le soluzioni più vantaggiose sia a livello economico che ambientale. Ad esempio, negli Stati Uniti il 40% del consumo totale di energia è derivato dagli edifici, di cui quasi la metà è destinata ai carichi termici, che comprendono il riscaldamento e il raffreddamento degli ambienti e dell'acqua (quindi un quinto di tutta l'energia prodotta in America è destinata ai carichi termici degli edifici).

Con la rinuncia ai combustibili fossili nel settore dell’edilizia, aumenterà anche la richiesta di energia elettrica da parte dei sistemi di climatizzazione degli edifici, e secondo il Berkeley Lab la progressiva elettrificazione porterà ad una grande necessità di accumulo di energia, arrivando a una produzeione annuale di batterie tra i 2 e i 10 terawattora (TWh) entro il 2030, quando attualmente è minore di 0,5 TWh. Un altro problema legato allo storage energetico è la vincolante predominanza delle batterie al litio, causata la limitata disponibilità di materie prime necessarie alla loro creazione, come litio, cobalto e nichel.

Ma se per i sistemi di climatizzazione di puntasse sull’accumulo di energia termica invece di quella elettrica, si potrebbe abbattere la domanda di elettricità richiesta per il riscaldamento e il raffrescamento. Da questa considerazione parte il lavoro dei ricercatori del Berkeley Lab, che stanno cercando di trovare un modo per sfruttare direttamente il calore invece dell’elettricità, visto che è il tipo di energia che utilizza l’utente finale per i carichi termici, sviluppando sistemi di accumulo di energia termica, sulla falsa riga di quelli che sfruttando le batterie al litio per l’accumulo di energia elettrica.  

Per arriva a una tecnologia che sia in grado di immagazzinare efficacemente l’energia termica, il team sta lavorando sui materiali a cambiamento di fase che sono in grado di assorbire e rilasciare l’energia durante la transizione tra i 3 stati della materia. Ma come si possono applicare?