La natura risponde e tende sempre a trovare nuovi equilibri.

Da: MONMARIN Distributore Sistema F.e.e.  02/11/2007
Parole chiave: Sistema F.E.E.

Noi stiamo realizzando impianti di refrigerazione industriale condizionamento e riscaldamento che, attraverso il pannello solare e l’utilizzo del calore di processo, annullano la emissione di gas combusti e CO2 in atmosfera. Ma non basta! Fatto così il riscaldamento è praticamente gratis. Il problema che si sta imponendo all’attenzione sia dell’opinione pubblica sia alla comunità scientifica con pressante urgenza è quello del surriscaldamento del pianeta. È noto e, come è nella convinzione di molti, si tratta di un fatto tendenziale cioè di una spirale viziosa che, non cambiando la condizione di base, si autoalimenta. Il fatto in sé risulta pericoloso e dannoso più per l’umanità che per il pianeta e la natura in quanto tali. Purtroppo la risposta attesa è un’aumentare di tutti quei fenomeni di risposta dinamica causati dal maggior calore; che saranno le precipitazioni, anche violente, come tifoni ed uragani, oltre che l’aumentare della desertificazione di determinate zone e molto altro in cui non ci addentriamo.La natura risponde e tende sempre a trovare nuovi equilibri. La causa? Senz’altro, l’uomo.La vittima? Senz’altro, l’uomo. Non solo è aumentata la popolazione, ma anche l’affacciarsi al benessere e l’uscita da un economia rurale, per entrare in un economia industriale ed urbana, di miliardi di persone contemporaneamente, sono fatti decisivi. L’approccio morale si dice che non sia scientifico e, come si vedrà in seguito, l’approccio sarà puramente scientifico, ma all’inizio è necessario che si ammetta di avere un’opinione morale (per quanto contro corrente e poco di moda) che aiuterà comunque a capire meglio questo lavoro. Ritengo giusto ciò che sta accadendo o meglio: anche se non lo ritenessi giusto io, accadrebbe ugualmente. La fame e la miseria di quelle popolazioni rimaste, per così dire, indietro nel percorso del progresso, le spinge e le spingerà verso la soluzione dei loro problemi primari, portando l’umanità fatalmente sul percorso che sta effettivamente compiendo. I dati di sviluppo provenienti dalla Cina ci dicono di uno spostamento senza precedenti di popolazione dalle campagne alle città nella misura di 400000000, quattrocento milioni di individui in cinque o, ammettiamo per carenze burocratiche, dieci anni. Queste persone hanno cambiato il loro stile di vita e dunque il loro impatto ambientale, e si tratta di un numero corrispondente all’intera popolazione della vecchia Europa e superiore a quella degli Stati Uniti. Si sono spostati per vivere meglio, useranno: automobili, televisori, telefonini e lavatrici; faranno la spesa nei supermercati e saranno il mercato di sviluppo sia per l’agricoltura e sia per l’allevamento intensivi… Per fare tutto questo ed altro consumeranno energia… Inquineranno. Ma: l’energia è felicità. È felicità per la massaia usare la lavatrice al posto del lavare a mano in un canale di acqua fredda come lo è per chi fa piccoli trasporti avere il camioncino piuttosto del carretto. Si possono identificare due scuole di pensiero: 1. quella di vietare, rendere burocraticamente difficoltoso, multare e rallentare lo sviluppo 2. oppure aumentare e capillarizzare l’offerta di energia, priva di qualsiasi impatto ambientale, in modo da compensare l’aumento della richiesta; con l’obiettivo di entrare nella spirale virtuosa che porti al miglioramento, senza l’infelicità di grandi masse di derelitti (presenti anche nelle cosiddette civiltà evolute che facessero scelte economicamente sciagurate). Senza una risposta inquineremo, nei prossimi anni, in misura sempre progressivamente maggiore, senza che ci possa essere alcun freno reale e le condizioni che vediamo si aggraveranno. La conseguenza scientifica di questo pensiero è che l’apporto d’inquinamento che ci ha portato oggi a valutare i danni di un disastro ecologico planetario, non solo non potrà calare, ma anzi aumenterà a dispetto di ogni legge o divieto o atto di buona volontà del mondo occidentale, che è arrivato ad una certa sensibilità sull’argomento. Ciò che avviene è la somma dell’interesse, della comodità e della necessità vitale di miliardi di singoli individui ed è questa la considerazione matematica che ci porta al risultato appunto matematico di essere in presenza di un fenomeno tendenziale e non naturale. In passato è accaduto che in un anno particolare sia aumentata naturalmente la temperatura, immediatamente con un paio di temporali violenti tutto ritorna vicino allo stato precedente; invece e nonostante una effettiva maggiore dinamicità dei fenomeni atmosferici, negli ultimi anni le rilevazioni confermano un graduale aumento delle temperature e perché ciò accada e necessario che ci sia un effettivo aumento dei fattori scatenanti. Cito in bibliografia gli studi di riferimento. La classifica dei colpevoli: responsabile al primo posto dell’effetto serra il CO2 frutto delle combustioni chimiche e, scendendo nel dettaglio: autotrasporti (nel senso più generalista comprendendo: dall’auto, all’aereo, alla nave e perfino il trattore che ara la terra); il riscaldamento a combustione (tutte le caldaie a gas, gasolio, carbone, legna che sia e gli inceneritori e tutte quelle produzioni industriali che richiedono la combustione chimica) in cui si deve comprendere la produzione di energia elettrica ad alto impatto ambientale ed escludere sicuramente l’idro elettrico e, forse, il nucleare; A seguire, ma con grandissimo distacco, ci sono le produzioni industriali, la deforestazione ed una serie di altri fenomeni che possiamo considerare secondari, poichè la somma del loro impatto ambientale risulta essere meno del venti per cento sul totale.La soluzione è la convenienza di uno ad uno di quei singoli individui che sono alla ricerca della loro felicità. L’approccio scientifico che ritengo più giusto, e che è alla base di tutto questo lavoro, ci sia la ricerca di un meccanismo matematicamente tendenziale, esattamente come lo è quello che ha ingenerato questi fenomeni. E se c’è un dovere ed una responsabilità di quegli eletti a cui la natura ha regalato intelligenze superiori, a cui mi sto rivolgendo, è proprio nel ricercare questo tipo di soluzione e non adeguarsi mai al pensiero del malessere degli altri come ad una necessità. Una parte consistente dell’inquinamento complessivo da CO2 è dovuta al riscaldamento residenziale e degli ambienti pubblici o di lavoro. Fino ad oggi, a questo scopo, vengono utilizzate per il 90% combustioni chimiche. I motivi per cui ciò avviene sono sostanzialmente chiari: praticità e convenienza. I combustibili sono diffusi capillarmente e di facile reperibilità: il riscaldamento tramite combustione diretta è più gestibile da parte dell’utente ed il suo rapporto di efficienza è ad un costo inferiore. Consumiamo e bruciamo ed è questa in definitiva la causa principale del surriscaldamento del pianeta. La risposta basata sulla convenienza presupporrebbe un cambio totale nell’approccio mentale. La sola risposta che a livello di costi sarebbe conveniente, data la diffusione e la comodità di accesso ai combustibili, sarebbe che la nuova fonte energetica fosse gratis e di immediata e facile fruizione. Il fatto è che la natura ci mette a disposizione ovunque sul pianeta Terra una fonte di energia diffusa, capillare e disponibile; è un fatto noto che l’assenza di energia corrisponde allo 0 assoluto e cioè -274° cosa che sulla Terra non avviene. Dunque ho voluto considerare l’ipotesi non di bruciare per produrre energia, ma di spostare energia laddove l’uomo ne ha bisogno, sottraendola all’ambiente immediatamente circostante, e dove, con un calcolo algebrico, tenderà a ritornare in breve tempo. Prospettando questa soluzione in una proiezione matematica, una volta raggiunta la convenienza economica e la funzionalità dell’attrezzo necessario, si può pensare di risolvere su larga scala il problema del surriscaldamento del pianeta. Il solare è una delle risposte possibili, ma ad oggi le tecnologie disponibili sono ancora costose ed inefficienti. Invece, pensandoci bene, si può notare come il 70% del pianeta sia costituito da acqua e di come l’acqua, per sua natura, accumuli smisurate quantità di energia termica di facile, immediata e capillare disponibilità. Trasferire energia dall’ambiente ad un ambiente chiuso e contiguo è conveniente; è un fatto possibile ed arcinoto utilizzando le macchine condizionatori in pompa di calore* e , per assioma, si potrebbe considerare anche il classico sistema frigorifero confacente al trasferimento di energia. Alla base ed organo principale del movimento abbiamo un compressore con motore elettromagnetico in cui il satellite (rotore) è sorretto dall’organo (albero) a cui trasmette il moto, già in questo semplice indizio c’è un grande segreto di pura genialità infatti così facendo il satellite ruota in condizioni di assenza di gravità, e distaccato dallo statore. Oggi motori simili sono in ogni dove e con migliaia di applicazioni che vanno dal frullatore al treno ad alta velocità. Così teoricamente privo di attriti meccanici, il consumo di questo tipo di motore dipenderà solo dal lavoro che andrà a svolgere e dalle resistenze che incontrerà il suo lavoro, ma non dalla sua naturale essenza. Il circuito frigorifero è un sistema chiuso ed ermetico al cui interno circolano particolari tipi di gas miscelati con olio e a bassissimi attriti. Ora la sfida è superare in efficienza un sistema di riscaldamento a combustione o a resistenza elettrica, stabilito che il coefficiente di perdita dalla produzione al consumo della corrente elettrica sarà 0,46 (questo valore, approssimativamente e dipende dai diversi governi, si ritrova anche economicamente nella differenza di costo tra i combustibili e l’energia elettrica). Introduciamo ora il concetto di c.o.p (coefficiente operativo di performance) che rappresenterà con un numero l’obiettivo. Questo numero in fisica deve necessariamente essere una frazione di 1 oltre cui si entra in contraddizione perchè si potrebbe realizzare il moto perpetuo, che sappiamo impossibile. La resistenza elettrica dunque posta a valore 1 in consumo elettrico/rendimento in calore*coefficiente di dispersione dalla fonte darà 0,46. Una normale caldaia a combustione diretta avrà un valore approssimativo di 0,5-0,6, il suo coefficiente di dispersione può essere misurato dalla temperatura di scarico dei gas combusti e dal calore diretto attorno ad essa disperso, le migliori tecnologie ambiscono oggi a 0,8 (caldaie ad alto rendimento a condensazione) valore che difficilmente sarà superabile se non a costi altissimi. Un normale condizionatore in pompa di calore condensato ed evaporato ad acqua (con acqua prelevata a 8° in fase invernale e 18° fase estiva) avrà un rendimento teorico (c.o.p.) 4*0,46=1,84 ecco che questo numero rappresenta la contraddizione da spiegare. Cosa è successo perché si sia superata la fatidica soglia di 1, come si arriva ad un rendimento che è migliore di oltre il doppio rispetto alla migliore caldaia esistente? Molto semplicemente la macchina nel suo percorso ha trasferito l’energia termica dall’acqua all’ambiente di riferimento, abbiamo cioè sottratto energia alla natura. Per quanto riguarda gli aspetti teorici e scientifici si tratta di conoscenze comuni e condivise, ma per riuscire a delineare un passaggio successivo abbiamo effettuato misurazioni nella realtà cioè sottoponendo le macchine a controlli accurati in regime di ambiente naturale. Qualsiasi condizione artificiale a cui si voglia sottoporre questo genere d’impianto in laboratorio risulta fatalmente parziale, visto proprio il mutamento tendenziale in atto, che avviene, non secondo medie climatiche, ma con condizioni di maggior dinamicità dei fenomeni atmosferici. Rispetto al valore della resistenza elettrica ne è risultato un rendimento superiore di 4 volte e rispetto alla migliore combustione chimica superiore di 2/3 volte. L’handicap è costituito dal forte consumo di acqua sul lato (evaporazione\condensazione) che di volta in volta consideriamo di smaltimento dell’energia. In fase invernale quando ci occorrerà produrre calore smaltiremo freddo ed in fase estiva o frigorifera, volendo del freddo, smaltiremo calore. Per 400 kwh di potenza in calore abbiamo registrato smaltimenti di picco di 30 mch. È proprio dal costo economico ed energetico di questo smaltimento che dipende dunque l’esito finale ed è questo il problema a cui con il sistema f.e.e. abbiamo trovato la soluzione. Così abbiamo pensato di utilizzare l‘energia di smaltimento da processo, spostandola dove ci interessa e rimettendola nel gioco energetico, togliendola come costo ed essendo un calcolo algebrico, raddoppiandone il valore, tutto qui. Se poniamo l’ipotesi di riuscire a farlo… allora oggi c’è una nuova fonte energetica enorme, di prima disponibilità e capillarmente diffusa sul territorio: il calore di processo. Dal punto di vista ecologico inoltre il calore di processo, se non utilizzato, è una delle cause dell’innalzamento della temperatura del pianeta. Invece, se viene utilizzato, anche questo deve essere un calcolo algebrico, può diventare l’arma vincente e risolutiva, sia in termini di soluzione del problema ecologico, sia per la felicità dei singoli individui. La fonte di calore di processo che racchiude in sé tutte le peculiarità per risolvere il problema è la catena del freddo. L’intero comparto alimentare, oggi, si basa quasi totalmente sulla catena del freddo. In ogni casa c’è un frigorifero a cui corrisponde un banco per la vendita al dettaglio, capace di contenere la somma di tutti questi frigoriferi. La somma del volume di tutti i banchi corrisponderà al volume delle celle e dei magazzini di stoccaggio refrigerati. Capacità e capienza di celle refrigerate e di magazzini di stoccaggio corrisponderanno ad altri volumi per produzioni a loro volta refrigerate. È un gran giacimento di petrolio. I numeri e l’esperimento Come al solito per grandi numeri ci si affida a stime approssimative, ma ci dicono gli esperti che circa il 40% dell’intero consumo elettrico è in questo comparto. Per avere accesso a questa immensa fonte energetica rinnovabile occorre però fare un nuovo e fondamentale cambio di mentalità: si deve pensare a spostare energia piuttosto che a produrla. Si badi bene che l’idea di spostare energia o quella di trasformarla non rientra nell’idea di risparmio energetico, è un’altra cosa da non confondersi. Sintesi numerica del calore di processo proveniente da un impianto di refrigerazione:(tabella disponibile sul sito www.sistemafee.it) Per facilità nella lettura dei numeri abbiamo posto di dover raffreddare a condizioni medie una serie di banchi a temperatura neutra (0°, carni, latticini ecc.) con una necessità in refrigerazione di 100 kw, abbiamo scelto il programma del costruttore Bitzer per questo calcolo perché si tratta del più semplice ed immediata leggibilità. Per gli interessati del settore cito anche il programma del costruttore Copeland che offre un grandissimo numero di risposte e risulta particolarmente preciso ed affidabile per le simulazioni al computer. Da questa semplice tabella si possono notare alcuni numeri di grande senso, quando andremo ad usare questi stessi numeri nel senso di spostamento di energia il loro valore risulterà addirittura maggiore. *Il cop secondo la norma ENI 9600 (qo=w/p [w]). Osserviamo questo numero perché rappresenta sinteticamente la risposta. Secondo il costruttore lo scopo è produrre una certa determinata quantità di freddo, ecco che già il dato da 3,36 a 1,90 apparirebbe estremamente buono… anche troppo! Ma anche immettendo il coefficiente di dispersione dell’energia elettrica a 0,46 e quello di dispersione delle combustioni chimiche dirette a 0,75 otterremo un risultato fenomenale. Perché la norma ed il costruttore dichiarano un numero decisamente superiore ad 1? Con che animo una tale assurdità collettiva? Spostare energia, non produrla, è questa la sfida. Il fatto in realtà è semplice e normale: nella produzione di calore o freddo utilizzando il compressore con motore elettromagnetico, per lo spostamento del gas frigorigeno, si smaltisce la quantità di calore, necessaria al passaggio di stato fisico del gas, in ambiente esterno, dunque si approfitta dell’energia presente in natura, e la si sposta all’interno del nostro ambiente chiuso. Questo non è affatto moto perpetuo, ma nell’istante di utilizzo il c.o.p. sarà veramente quello dichiarato. I dati che riguardano le prestazioni ed i consumi sono variabili ed anche questo per chi è addentro nella materia è ovvio: il motore elettromagnetico consuma energia non in rapporto al lavoro svolto, ma alle resistenze che incontra; perché il vero lavoro lo sta facendo la natura. Ora dovrebbe risultare chiarissimo a tutti il perché del variare sia dell’efficienza e sia dei consumi, in rapporto al variare delle temperature di condensazione e di evaporazione. Se a questo calcolo, che è posto a condizioni di temperatura interna ed esterna fisse, aggiungessimo la variazione di clima, come normalmente avviene in natura tra l’estate e l’inverno, tra il giorno e la notte, o tra un momento di canicola cocente ed il temporale che ne segue, otterremmo poi risultati ancor più sorprendenti. Per meglio comprendere simuliamo utilizzando un qualsiasi programma al computer dei summenzionati come specifici, dedicati ed affidabili. Il valore qc della tabella sopra riportata indica la quantità di calore (calore di smaltimento da processo) da smaltire tramite il condensatore, notiamo che il suo valore è sempre più alto della quantità di freddo prodotta. Per smaltire questo calore si usa un condensatore (solitamente ad aria) che poniamo ?t 10, cioè calcoliamo di condensare a dieci gradi in più della temperatura esterna. Andiamo a vedere come in condizioni di picco con una buona insolazione andremo a condensare attorno a 50°, nello stesso istante all’interno troviamo temperatura ambiente di 30° e questo influisce sulla quantità massica necessaria, ovviamente i consumi della nostra macchina per refrigerare saranno altissimi, il cop infatti scenderà sotto la fatidica soglia di 1. Pensiamo ad un condizionatore in pompa di calore che debba fare riscaldamento mentre la condizione esterna sia di -10° e quella interna 5° ed eccoci ancora una volta proni e sottostanti alla fatidica soglia: il cop è inferiore ad 1. Adesso mischiamo le carte e consideriamo invece di dover riscaldare con una temperatura esterna di 30° ed una interna di 5° lo stesso sistema ci offre cop 9, si certo che queste sono condizioni impossibili… Chi mai riscalderebbe con 30° di temperatura esterna? E invece non è vero, si fa’: qualsiasi supermercato all’esterno vicino ai condensatori sta eliminando, anche nel rigido inverno, aria calda… spesso proprio a 30°, ma anche di più, dipende dal momento. Bastano un po’ di sole, ed un po’ di fruizione in più del supermercato ed immediatamente la quantità di calore da smaltire aumenta vertiginosamente. Pensiamo di conservare per un certo tempo questo calore e di accumularlo, avviamolo alla fase evaporativa di un pompa di calore in riscaldamento ed ecco che il gioco è fatto: cop 9 Ma ciò avviene e anche se recuperiamo qualsiasi altro calore di processo e lo offriamo ad una macchina in pompa di calore, come se fosse la sua normale condizione esterna di funzionamento, otterremo cop 9. Solo che nell’istante in cui recuperiamo il calore e lo avviamo al condizionatore in pompa di calore avremo anche una certa quantità di freddo da espellere, ed ora il calcolo ed il vantaggio assume ancora proporzioni più vaste. Proviamo a pensare di aver utilizzato il calore di processo espulso da un sistema di refrigerazione industriale, a cui dovrebbe corrispondere una produzione di freddo utile per la conservazione dei surgelati che sarà pari al 70% del calore prodotto, si tratta esattamente della stessa percentuale di freddo che il nostro sistema deve smaltire nel medesimo istante… c.o.p. 16 Entriamo in un'altra dimensione concettuale, non è risparmio energetico e non è semplice razionalizzazione è, data la differenza del risultato e degli eventi conseguenti, un altro approccio.Purtroppo, ma accade spesso, la soluzione era molto più semplice del problema, bastava spostare l’approccio ed il punto di vista, abbiamo deciso di dare un ambiente esterno a condizioni stabili in cui far lavorare entrambi gli smaltimenti dell’energia di processo mantenendo in questo ambiente artificiale le migliori condizioni di rendimento dei sistemi frigoriferi o di condizionamento in pompa di calore. Abbiamo posto i controlli nei punti critici limitando le condizioni di picco a 4° durante la fase invernale e 36° durante quella estiva ottenendo il valore di media annuale attorno a 25° con valore bt: -40° E 34° C; tn: -10° E 34° C; cdz 2° E 34 C. Ciò facendo abbiamo ottenuto anche l’ovvio risultato di un risparmio energetico superiore al 30% durante la fase di funzionamento estivo dei sistemi frigoriferi per via delle superiori prestazioni dell’elemento, acqua, che essendo legato alle profondità del suolo ci rappresenta un ottimo accumulatore di energia, in parte geotermica, ma con il vantaggio di garantire temperature estive di molto inferiori a quella atmosferica soprattutto in condizione d’insolazione e di picco. il consumo di acqua per una sistema di climatizzazione in pompa di calore è stato il limite che ha fatto sì che questa tecnologia nota per avere prestazioni estremamente superiori a qualsiasi combustione chimica non sia mai riuscita ad affermarsi. Ora con il recupero del calore di smaltimento da processo, l’utilizzo eventuale di pannelli solari idrotermici e lo smaltimento ad aria in atmosfera, il consumo di acqua diventa semplicemente accidentale, funzionale e conveniente; secondo i dati sperimentali ottenuti si tratta di oltre un ventesimo di quanto si poteva considerare primo dell’utilizzo di questa nuova tecnologia. Desurriscaldatore\evaporatore\condensatore Il sistema f.e.e. utilizza per lo smaltimento del calore l’aria tramite dei desurriscaldatori, cosiddetti perché anche in condizioni estreme e superiori alla loro capacità di condensare, svolgeranno ugualmente una loro funzione. firmato Marino Piasentà

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