Per solar cooling si intende la conversione dell’energia solare in energia frigorifera. Il principio di funzionamento prevede l’abbinamento di pannelli solari termici a concentrazione a una macchina frigorifera: il pannello converte l’energia solare in energia termica che riscalda aria o acqua presente nel circuito in un range che varia fra i 90°C e i 160°C. La macchina frigorifera alimentata dal calore solare produce acqua o aria refrigerata attraverso un processo chimico-fisico. Si tratta, quindi, di un metodo alternativo a quello dei normali condizionatori con cui è possibile rinfrescare ambienti ed edifici abbattendo i consumi di energia elettrica. Le mutate condizioni climatiche hanno portato a un aumento del fabbisogno di raffrescamento nei mesi estivi che, parallelamente, induce un incremento dei picchi estivi di domanda elettrica. Il solar cooling è, quindi, una risposta concreta per mitigare tali picchi, anche se non ancora totalmente matura per l’utilizzo nel settore residenziale.
Attualmente il solar cooling si è, infatti, affermato per impianti di grande taglia (nel mondo ne sono stati installati 1200 nel 2014) realizzati per la refrigerazione di edifici di grandi dimensioni (>1000 m2) in ambito industriale o terziario quali, ad esempio, uffici, centri commerciali e in generale GDO. Si tratta ancora di numeri decisamente inferiori rispetto al mercato dei condizionatori se si pensa che negli ultimi 10 anni i condizionatori venduti in Italia si attestano tra 1 e 2 milioni di unità all'anno, tra questi si stima la realizzazione di 11.000 impianti centralizzati ogni anno con potenza media installata di 75 kW e capacità specifica di 200 W/m2. Le stime al 2030 indicano un aumento del 50% della domanda di raffrescamento rispetto ai valori attuali.
Il solar cooling ha applicazioni diverse a seconda delle temperature di esercizio. Per la refrigerazione si possono raggiungere i -30°C, nei processi industriali ci si attesta attorno ai 3°C che salgono a 5°C per il condizionamento di edifici civili. Questo processo appare particolarmente efficiente e competitivo, in termini di costi e benefici, perché trova la sua principale applicazione nei mesi in cui è più elevata la radiazione solare, determinando corrispondenza fra l’”offerta” della fonte rinnovabile e il suo utilizzo. Nei mesi invernali il processo ha altrettanta efficacia con la produzione di acqua calda sanitaria e l’integrazione del riscaldamento degli edifici. Un indubbio vantaggio è la riduzione dell’utilizzo di energia elettrica sui picchi estivi degli impianti di condizionamento tradizionali.
RSE ha svolto negli ultimi 10 anni, numerose attività di ricerca in quest’ambito valutando funzionamento ed effetti in impianti di piccola taglia, tipicamente usati nel residenziale e su scale maggiori nel settore terziario e nella GDO. Nei laboratori di RSE sono stati realizzati prototipi per simulazioni, sono state svolte ricerche sugli impatti a livello di sistema, oltre a ricerche sulla componentistica. Il dimostrativo costruito nella sede milanese di RSE unisce avanzate tecniche di controllo e automazione alla tecnologia solare a concentrazione. Grazie a questo impianto pilota si è evidenziata un’elevata efficienza di conversione dell’energia solare, la riduzione degli spazi occupati e il raggiungimento di un elevato risparmio di energia primaria rispetto ai sistemi tradizionali di condizionamento fino al 60%. RSE ha anche svolto delle analisi di scenario al 2030 ipotizzando l’installazione di impianti di solar cooling pari al 15% del fabbisogno di raffrescamento del settore terziario. I benefici in termini economici e ambientali sono evidenti. Sarebbe ridotta di circa 4 miliardi di kWh la produzione elettrica da combustibili fossili, con un risparmio di 1 miliardo di metri cubi di gas naturale. Non sarebbero immesse in atmosfera 1,8 milioni di tonnellate di CO2 e si accrescerebbe il consumo di energia da rinnovabili, nel civile, per l’equivalente di 1 milione di tonnellate di petrolio. Oggi gli incentivi per l’installazione di un impianto di solar cooling consentono di arrivare a una copertura del costo di investimento fino al 30%, grazie a quanto previsto dal Conto Termico 2016. Una percentuale che, assieme al risparmio sulla bolletta elettrica, nel settore terziario determina tempi di rientro dell’investimento inferiori ai 10 anni con una situazione economicamente vantaggiosa solo in presenza di fabbisogni di raffrescamento superiori ai 100 kWhf/m2. Per gli impianti residenziali, che hanno tipicamente consumi inferiori ai 50 kWhf/m2 non ci sono ancora condizioni per un adeguato sfruttamento dell’impianto. La diffusione del solar cooling, attualmente limitata dagli alti costi di investimento, dalle 2 alle 5 volte superiori di quelli di un impianto tradizionale, potrebbe crescere alla luce della discesa dei costi. Un impianto di 35 kWf di potenza frigorifera, ha visto i suoi costi dimezzarsi dal 2007 al 2013. Elementi che, presi nella loro totalità, fanno apprezzare questa tecnologia come una reale alternativa ai tradizionali sistemi di condizionamento, in un percorso di riduzione delle emissioni climalteranti, in linea con gli obiettivi di Parigi.