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Crisi climatica / Approfondimento

Il ruolo presente e futuro delle pompe di calore nella decarbonizzazione

Il riscaldamento domestico è uno dei settori più energivori e pesa per il 10% delle emissioni nel campo dell’energia. L’istallazione di questa tecnologia permetterebbe di dimezzare l’impatto ambientale. Per farlo è necessario però superare ostacoli tecnici ed economici. Il report dell’Agenzia internazionale dell’energia

© arthur lambillotte - Unplash

Le pompe di calore sono il modo principale per decarbonizzare il riscaldamento domestico e uno dei migliori strumenti per raggiungere gli obiettivi sulla sicurezza energetica e sul clima promossi da governi e istituzioni. L’Agenzia internazionale dell’energia (Iea) stima infatti che questa tecnologia abbia il potenziale per ridurre le emissioni globali di anidride carbonica di almeno 500 milioni di tonnellate entro il 2030, una quantità pari alle emissioni annuali di CO2 di tutte le autovetture presenti oggi in Europa.

I principali operatori hanno annunciato piani per investire oltre quattro miliardi di dollari nell’espansione della produzione, soprattutto in Europa. L’obiettivo è quello di triplicare, grazie anche al sostegno da parte dei decisori politici, le vendite entro la fine del decennio. Le pompe di calore, inoltre, hanno la possibilità di fornire energia a settori industriali che operano a bassa temperatura, soprattutto in quello della carta, degli alimenti e dei prodotti chimici. Solo in Europa potrebbero essere installati 15 gigawatt di potenza in 3.000 impianti di questi tre settori, già in crisi a causa dell’aumento del prezzo del gas. Sono i risultati del report “The future of heat pumps” pubblicato dalla Iea nel dicembre 2022. “Le pompe di calore sono una parte indispensabile di qualsiasi piano di riduzione delle emissioni e dell’uso di gas, e una priorità urgente nell’Unione europea di oggi -ha dichiarato il direttore esecutivo dell’Agenzia, Fatih Birol-. La tecnologia è collaudata e testata anche nei climi più freddi. I decisori dovrebbero sostenere questa tecnologia, che in questo momento sta vivendo uno slancio senza precedenti. Le pompe di calore saranno fondamentali per garantire che tutti possano riscaldare le proprie case e per proteggere le famiglie e le imprese dai prezzi elevati oltre a un utile strumento per raggiungere gli obiettivi climatici”. Una diminuzione nell’uso dei combustibili fossili nel riscaldamento domestico permetterebbe di aumentare la sicurezza energetica, proteggere i consumatori dalla volatilità dei prezzi di combustibili e di effettuare un passo importante verso gli obiettivi climatici.

L’aumento annuale della vendita di pompe di calore. Fonte Iea, 2022

Una pompa di calore utilizza una tecnologia simile a quella di un frigorifero o di un condizionatore d’aria. Estrae il calore da una fonte, come l’aria, il terreno, o le fonti d’acqua vicine, ma può anche essere alimentata dagli scarti di una fabbrica. Quindi lo amplifica e trasferisce dove è necessario. Poiché la maggior parte dell’energia viene estratta ma non generata, questi dispositivi sono molto più efficienti delle tecnologie di riscaldamento tradizionali, come le caldaie o le stufe elettriche, e possono essere più economiche da gestire. L’energia generata sotto forma di calore è di solito diverse volte superiore a quella necessaria all’alimentazione della macchina. Ad esempio, il coefficiente di rendimento di una tipica pompa di calore domestica è di circa quattro, ovvero genera quattro volte più energia rispetto all’elettricità consumata per il suo funzionamento. Ciò rende i modelli attuali dalle tre alle cinque volte più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle caldaie a gas. La maggior parte delle pompe di calore può funzionare in modo invertito, raffreddando anche gli ambienti.

Le pompe di calore possono trovare anche un impiego nella decarbonizzazione dell’industria, sostituendo in molti campi i combustibili fossili; attualmente il settore rappresenta un quinto del consumo di gas. La tecnologia odierna permette di coprire tutti i processi industriali che avvengono al di sotto dei 100 °C ma esistono in commercio pompe di calore fino ai 150 °C mentre in futuro potrebbero essere sviluppate tecnologie per temperature ancora più elevate. Questo, oltre a contribuire alla decarbonizzazione e alla sicurezza energetica del settore, permetterebbe di conservare le riserve di idrogeno per quei processi per cui non esiste una efficace soluzione elettrica come il settore siderurgico o del cemento. Tradotto: entro il 2030 il 40% dei settori industriali potranno essere coperti da questa soluzione.

Il rapporto della Iea stima poi le necessità di installare pompe di calore per mantenere gli impegni sulla decarbonizzazione assunti dai governi per il 2030 e il 2050, ipotesi denominata Announced pledges scenario (Asp). Riuscire a rispettare questi obiettivi permetterebbe di contenere l’aumento della temperatura media globale entro 1,7 °C. Quasi la metà del consumo energetico globale legato agli edifici è destinato al riscaldamento, dove il gas naturale è oggi la fonte dominante, con un consumo annuo di 760 miliardi di metri cubi. La quota è maggiore nell’Unione europea, dove il riscaldamento a gas degli edifici consuma più del settore energetico. Insieme ad altri combustibili fossili, il riscaldamento ha emesso direttamente e indirettamente oltre quattro miliardi di tonnellate di CO2 nel 2021, pari al 10% delle emissioni globali di legate all’energia. Attualmente le pompe di calore installate negli edifici hanno una capacità combinata di oltre 1.000 GW ed è destinata a crescere fino a 2.600 GW entro il 2030. In questo modo la loro quota sul fabbisogno totale di riscaldamento degli edifici passerebbe da quasi il 10% nel 2021 a un quinto entro la fine del decennio. L’utilizzo di questa tecnologia dovrebbe contribuire a tagliare le emissioni del riscaldamento domestico di quasi la meta, secondo quanto previsto dal Asp, per un totale di 80 miliardi di metri cubi di gas, un miliardo di metri cubi di petrolio oltre a favorire l’abbandono del carbone. In particolare l’Unione europea prevede di utilizzare le pompe di calore per raggiungere gli obiettivi di RePowerEu, la strategia attuata per ridurre i consumi di gas. Le installazioni annuali raggiungeranno quasi sette milioni nel 2030, rispetto ai soli due milioni del 2021. Questa rapida crescita potrebbe ridurre in Europa il consumo di gas di sette miliardi di metri cubi nel 2025 e di 21 miliardi di metri cubi nel 2030.

Installazione pompe di calore in Europa e risparmi di gas

Altro aspetto positivo è che le pompe di calore contribuiscono solo al 9% per l’aumento del consumo di elettricità previsto per il 2030, incremento che può raggiungere picchi significativi solo nei mesi invernali. Tuttavia esistono dei limiti per la diffusione di questa tecnologia. “L’accelerazione dell’adozione delle pompe di calore dipende dal superamento di una serie di barriere, tra cui i costi iniziali delle installazioni, altri ‘deterrenti non economici’ (come i complicati processi di approvazione, la mancanza di informazioni e incentivi divisi per i proprietari e gli inquilini degli edifici, ndr) i vincoli di produzione e la potenziale carenza di installatori qualificati”, riporta l’Agenzia. Ecco dunque perché è “necessaria un’azione concertata da parte dei governi e dell’industria per alleviare questi vincoli e raggiungere i tassi di diffusione previsti dall’Announced pledges scenario”.

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