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Quanto inquina una pompa di calore?

Urbanistica, paesaggio, clima, inquinamento, biodiversità...

Moderatore: Foto Utenteadmin

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[1] Quanto inquina una pompa di calore?

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 18 dic 2018, 10:39

Non ho un articolo simile a quello usato da Foto Utenteadminper iniziare l'analoga discussione sull'auto elettrica... ma confido nella competenza di Foto Utentefpalonee altri per togliermi questo dubbio.

Visto che si discute spesso dell'impatto ambientale delle auto elettriche, perché non si pone lo stesso dubbio sulle PdC?

In particolare mi riferisco alle PdC usate in sostituzione di altri impianti di riscaldamento, in particolare in sostituzione di una caldaia a metano (classica o a condensazione). E' una scelta che potrei trovarmi a fare tra qualche anno, quindi mi interessa anche in prima persona,

Una caldaia, a differenza di un veicolo termico, ha un rendimento al focolare molto elevato, intorno al 90% o più.
Viene peggiorato da molti fattori (perdite al mantello, perdite di distribuzione ecc) ma molti di questi fattori peggiorano anche l'efficienza di un sistema basato su PdC.

Inoltre una caldaia a metano ha emissioni bassissime (credo nulle) di PM.

Quindi in base a un ragionamento molto basic mi verrebbe da dire che una PdC potrebbe essere PEGGIORE di una caldaia a metano per quanto riguarda le emissioni inquinanti locali, mentre le emissioni di CO2 dovrebbero essere migliori grazie alle rinnovabili nel mix e al COP delle PdC: un COP annuale di 3 è triplo rispetto a un classico rendimento di caldaia e rende vantaggioso anche rendimenti di centrale intorno al 50%, un po' come il rendimento da presa a ruota dei veicoli elettrici (circa quadruplo rispetto ai termici) li rende vantaggiosi rispetto ad analoghi termici.

Cosa ne pensate?
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[2] Re: Quanto inquina una pompa di calore?

Messaggioda Foto UtenteDanielex » 18 dic 2018, 11:58

Secondo me ti stai impelagando in una battaglia difficile.

Le pompe di calore sono apparecchi che andrebbero utilizzati con cautela facendo riferimento al riscaldamento.
Da me in ufficio arrivano regolarmente persone che si sono prese una bella scottatura (in bolletta) ma stanno al freddo.
Le proposte di aziende pseudo green fioccano, spesso propongo la sostituzione del gruppo di generazione con una PdC e fotovoltaico (la grande accoppiata, il FV produce d'estate e la PdC funziona d'inverno).
Ci si ritrova con un impianto a termosifoni che necessita di temperature di mandata almeno di 60-65°C e una pompa di calore che lavora a COP bassissimi e va in crisi quanto la T esterna scende eccessivamente.

Le PdC sono efficienti (e vanno installate) quando alimentano un impianto a bassa temperatura ed in edifici con fabbisogno termico molto basso. Particolare attenzione deve essere posta anche alla produzione di ACS (è necessario portare l'acqua a temperature di almeno 50-55°C).

Pertanto se facessi il confronto PdC - Caldaia a metano considerando la totalità delle casistiche credo sia altamente probabile che possa vincere la caldaia.
Se invece si considerasse l'utilizzo virtuoso della PdC probabilmente l'ago della bilancia penderebbe di gran lunga in favore delle PdC.

Il mio ragionamento si basa esclusivamente sul consumo di energia che è indubbiamente relazionato alle emissioni prodotte.
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[3] Re: Quanto inquina una pompa di calore?

Messaggioda Foto Utentefpalone » 18 dic 2018, 12:18

Ciao Foto Utenterichiurci,
certo è giusto porsi il problema anche per le pompe di calore. Dal punto di vista energetico e della CO2 il vantaggio è nettamente a favore delle PdC rispetto alle caldaie a condensazione.
Per uno studio LCA serio si dovrebbe considerare la fonte del kWh incrementale necessario per alimentare le PdC: semplificando al massimo in Italia possiamo considerare che il kWh incrementale sia prodotto con il gas naturale per mezzo di turbogas a cicli combinati.
Anche se si considera la stessa fonte energetica (gas naturale), con i valori di SCOP attuali delle migliori pompe di calore, che arrivano fino a 5, e con l'efficienza delle moderne turbogas a ciclo combinato (oltre il 50%), anche considerando le perdite di rete si ha un netto vantaggio rispetto alle migliori caldaie a condensazione.
Le emissioni di PM, primario e secondario, delle caldaie a gas, sono sicuramente inferiori rispetto a quelle di impianti di riscaldamento domestico a legna o gasolio, ma non sono né nulle né inferiori rispetto a quelle di moderne centrali termoelettriche a gas naturale.
Inoltre, queste ultime sono in genere localizzate a distanza dai grandi centri urbani: a meno che non si parli di cogenerazione quindi non c'è un inquinamento locale.
Il principale inquinante emesso dalla combustione del metano è costituito dagli ossidi di azoto: non a caso la normativa ecodesign ha fissato dei limiti di emissione molto più stringenti (< 35 mg/kWh) a partire dallo scorso settembre per tutte le caldaie domestiche a metano.
Le emissioni specifiche di NOx di una "moderna" centrale a ciclo combinato, come quella di Gissi (ha 10 anni di vita), sono state l'anno passato circa 100 mg/kWh. Considerando lo SCOP delle moderne pompe di calore e le perdite di rete, anche qui sembra esserci un vantaggio per le PdC, senza considerare che le emissioni dei cicli combinati hanno in genere una dispersione molto più vantaggiosa per area e popolazione interessata.
Per quanto riguarda il monossido di carbonio, per le centrali CCGT le emissioni specifiche si attestano attorno a 30 mg/kWh, mentre per le caldaie domestiche lo studio di federchimica ha riportato un valore di oltre 200 mg/kWh.
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[4] Re: Quanto inquina una pompa di calore?

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 18 dic 2018, 12:26

Grazie a entrambi per le risposte!

@danielex: si conosco in linea di massima le problematiche tecniche, in particolare nel mio caso dovrebbe essere con accumulo per ACS, e un accumulo sul balcone introdurrebbe perdite che adesso non ho.

Ma restando sulle emissioni, se restassimo solo ai consumi "da presa" non vincerebbe sempre la PdC? Il COP non può mai scendere sotto 1 quindi...

@fpalone: ma l'SCOP come viene calcolato?

Io escluderei la funzione raffrescamento, che in teoria potrei non usare e nel mio caso sarebbe conveniente (forse inevitabile) ottenere con i classici split.

Quindi mi interessa capire quanto potrebbe essere un reale SCOP nella mia situazione, es qui:
http://www.olimpiasplendid.it/seer-scop

sembrerebbe possibile ottenere un SCOP stagionale intorno a 5, ma è realistico? Io pensavo che nei periodi più freddi si ottenesse un 2-3 max, e quindi nel periodo invernale un 5 mi sembra ottimistico...

Sono valori ottenibili anche sul campo, o solo in laboratorio?
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[5] Re: Quanto inquina una pompa di calore?

Messaggioda Foto Utentefpalone » 18 dic 2018, 12:38

lo SCOP viene calcolato o misurato secondo la norma EN 14825:2016 e si riferisce al solo riscaldamento; l'analogo parametro per il raffreddamento è l'EER.
Tiene conto di diversi punti di lavoro, intesi come temperature esterne: un esempio lo puoi trovare qui e qui.
Un limite è sicuramente l'aver diviso l'Europa in 3 zone climatiche, caratterizzate da diversi profili di temperatura annuale. Nelle zone più fredde, in media la pompa di calore lavora peggio... e consuma di più.
Valori superiori a 5 si possono avere per buone pompe di calore in zona "media".
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[6] Re: Quanto inquina una pompa di calore?

Messaggioda Foto UtenteDanielex » 18 dic 2018, 12:39

richiurci ha scritto:Ma restando sulle emissioni, se restassimo solo ai consumi "da presa" non vincerebbe sempre la PdC? Il COP non può mai scendere sotto 1 quindi...


Le mie conoscenze non mi permettono di arrivare fin là, però in linea di massima se consideriamo:
1. come indicato da Foto Utentefpalone che l'energia elettrica per alimentare la PdC sia prodotta da centrali a ciclo combinato (efficienza circa 50%);
2. che ci sono delle perdite di rete;
3. che le pompe di calore possono funzionare anche a COP 1 per la maggior parte del tempo se installate in condizioni sfavorevoli

allora la conclusione per me è che vince la caldaia a metano a condensazione.

Se il punto 3 cambia e la PdC viene fatta lavorare con COP interessanti allora spostiamo l'ago.
O_/

Edit
Le mie sono considerazioni molto approssimative, lascio ad altri il compito di trattare gli aspetti più tecnici, con i miei interventi volevo solo far notare che una PdC utilizzata in condizioni non ottimali perde completamente di significato (dal punto di vista dei consumi e del confort). Pertanto consiglierei di impostare il confronto utilizzando un "edificio di riferimento" con fabbisogno termico molto limitato e impianti a bassa temperatura.
Altrimenti la PdC deve già essere esclusa a priori.
O_/
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[7] Re: Quanto inquina una pompa di calore?

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 18 dic 2018, 12:47

ok, la discussione sta prendendo una piega interessante, non avevo dubbi ;-)

Ripensando al kWh incrementale citato da fpalone è un aspetto già citato anche riguardo le auto elettriche.

Mi sembra di capire che gli studi LCA si fanno sull'incrementale, ma mi sfugge in parte la motivazione, capisco che si tratta di consumi importanti ma allora dovrei usare lo stesso criterio per qualsiasi oggetto alimentato elettricamente introduco in casa, anche un congelatore aggiuntivo o il climatizzatore estivo.

Si arriva alla situazione un po' paradossale che chi consuma "da sempre", es con lampadine o elettrodomestici meno efficienti ma considerati ospiti fissi delle case, si vede addebitate emissioni minori, è così?

Daniele invece aumenta i dubbi, parlando di un COP unitario in condizioni "sfavorevoli", ma quali sarebbero? Solo in alta montagna o anche da me in Milano provincia?

In un caso come il mio la scelta energeticamente e ambientalmente più vantaggiosa sarebbe, immagino, abbandonare l'impianto a termosifoni e scaldare con split -> niente perdite di distribuzione, e forse 5 split e uno scaldabagno a PdC costerebbero meno di una PdC da esterno con accumulo....
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[8] Re: Quanto inquina una pompa di calore?

Messaggioda Foto Utentefpalone » 18 dic 2018, 12:48

Danielex ha scritto:che le pompe di calore possono funzionare anche a COP 1

Beh, no, se dovessero funzionare a COP pari ad uno tanto varrebbe mettere una resistenza o lasciare il motore in corto circuito e scaldarsi con le perdite :D !
Prendendo una pompa di calore "senza marchio", come quella che ho linkato in [5], anche con temperature esterne di -7°C ed interna di 20 non si scende sotto un COP di 3: solo a -10°C, minima temperatura per il funzionamento (poi va in blocco) si arriva a un COP di 2.83!

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[9] Re: Quanto inquina una pompa di calore?

Messaggioda Foto UtenteDanielex » 18 dic 2018, 12:57

I dati riportati però non considerano la temperatura di mandata dell'acqua.
Se a quelle condizioni (T esterna -7°C) consideriamo di alimentare un impianto a termosifoni con T mandata pari a 65°C cosa succede al COP?
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[10] Re: Quanto inquina una pompa di calore?

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 18 dic 2018, 14:43

Ricordo vagamente che il COP viene fornito a varie T di mandata... immagino valga anche per le aria-aria.

Comunque Daniele devi anche considerare che, specie su case vecchie come la mia (primi anni 90) o ancora più vecchie, i caloriferi erano molto sovradimensionati.

Se poi viene aumentato l'isolamento come nel mio caso ancora di più, e potrebbero farcela anche a 50°C
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