La pompa di calore in Svizzera: questo apparecchio è davvero redditizio?
1 - Introduzione: le pompe di calore in Svizzera
La pompa di calore, abbreviata anche come pompa di calore, è una buona alternativa alle caldaie a olio e a gas e ai riscaldatori elettrici. La transizione energetica comprende già degli scenari per lo sviluppo massiccio delle pompe di calore nel patrimonio edilizio svizzero. Se questi scenari vengono implementati, come cambierà il consumo di elettricità del paese?
Con l'aiuto di una pompa di calore, circa l'80% dell'energia di riscaldamento necessaria può essere presa dall'aria o dal terreno - cioè da fonti di energia ecologiche e rinnovabili. Il restante 20% dell'energia di riscaldamento è elettricità. Idealmente, l'elettricità proviene dal proprio impianto fotovoltaico! A titolo di paragone: con il riscaldamento a petrolio o a gas, il 100% dell'energia di riscaldamento necessaria proviene da fonti di combustibili fossili non rinnovabili.
Ecco come funziona:
Fonte: La pompa di calore (Agridea, 2008)
L'elettricità è utilizzata per estrarre calore dall'ambiente e quindi per riscaldare un sistema chiuso. Per esempio, l'ambiente può essere l'aria ambiente e il sistema chiuso può essere una casa. Quest'ultimo è riscaldato da acqua calda che circola nei radiatori. Si parla in questo caso di pompa di calore aria-acqua. La pompa di calore è generalmente utilizzata per il riscaldamento o l'acqua calda sanitaria. (Agridea, 2008)
2 - La pompa di calore: il coefficiente di rendimento
Quando si parla di pompe di calore, di solito non si parla di efficienza ma piuttosto di COP (coefficiente di prestazione). Quest'ultimo è definito come la quantità di calore che si può ottenere per ogni kWh di elettricità.
Si può vedere che una pompa di calore acqua-acqua può raggiungere coefficienti di prestazione di 5,0, cioè per 1 kWh di elettricità la pompa di calore produce 5,0 kWh di calore per riscaldare l'edificio. Come regola generale, le buone macchine che soddisfano l'etichetta PAC System-Module hanno i seguenti COP:
Pompa di calore aria-acqua
- per radiatori ad alta temperatura - COP 2.7
- per sistemi di riscaldamento a pavimento - COP 3,5
Pompa di calore geotermica
- per radiatori ad alta temperatura - COP 3.6
- per sistemi di riscaldamento a pavimento - COP 4,5
Caldaia-PAC
- per acqua calda sanitaria a 55°C - COP 2,6
- per acqua calda sanitaria a 65°C - COP 2.2
È facile capire perché i riscaldatori elettrici sono fuori moda con questa nuova tecnologia. Perché hanno un fattore di rendimento massimo di 1 o meno.
3 - L'elettricità consumata dalle pompe di calore è di origine rinnovabile?
Le pompe di calore hanno bisogno di elettricità per funzionare. Ma da dove viene questa elettricità? È chiaro che se avete un impianto fotovoltaico, una parte dell'elettricità prodotta dai pannelli sarà utilizzata per far funzionare la pompa di calore. Ma da dove viene l'elettricità per la pompa di calore di notte e soprattutto d'inverno? Beh, la risposta è semplice, viene dalla rete elettrica e la fonte rinnovabile dipende dal mix di elettricità nel momento in cui attinge energia dalla rete. (Elcom, 2021)
Attualmente la Svizzera importa elettricità dai paesi vicini (Francia e Germania) principalmente in inverno ed esporta elettricità in estate utilizzando le dighe di stoccaggio. Il mix energetico dei paesi vicini può quindi essere utilizzato per determinare se una pompa di calore è alimentata da energia rinnovabile. Se l'energia viene dalla Francia, è soprattutto nucleare. Per la Germania, c'è purtroppo ancora molto carbone nel suo mix energetico.
Per avere una panoramica del contenuto di CO2 della rete europea, potete visitare questo sito web: (Emissioni di CO₂ dal consumo di elettricità in tempo realen.d.). Tuttavia, l'emissione di CO2 di una pompa di calore anche in inverno è ancora inferiore a quella di una caldaia a gas o a olio.
4 - Obiezioni alle pompe di calore e controargomentazioni
"Non posso installare una pompa di calore perché non ho il riscaldamento a pavimento...!"
È chiaro che una pompa di calore può coprire il fabbisogno di calore di quasi tutti gli edifici riscaldati con radiatori. Questo vale per temperature di flusso superiori a 55 °C.
"Non voglio installare una pompa di calore perché è troppo rumorosa, il mio vicino...!"
C'è stato un grande progresso negli ultimi 10 anni nel campo dell'acustica. Tuttavia, è necessario prestare attenzione alle pompe di calore entry-level. La tecnologia split produce un rumore nel locale caldaia equivalente a quello di un frigorifero.
"Sì, ma se è per importare elettricità sporca dalla Germania o dalla Francia... no grazie!"
Proprio così. D'altra parte, il petrolio e l'olio combustibile sono importati da tutto il mondo, nel 2018 la maggior parte proveniva dalla Nigeria e dal Kazakistan. I maggiori produttori di carbone nel mondo sono la Cina, l'India e gli Stati Uniti. Il gas viene importato principalmente dall'Europa, nel 2019 la maggior parte di esso proviene da Russia, Norvegia e UE.
https://www.20min.ch/fr/story/d-ou-vient-notre-energie-745382820470
"Sì ok, ma è in inverno che importiamo più energia... ed è proprio in inverno che le pompe di calore consumano molto!"
Se consideriamo il caso peggiore, includendo una pompa di calore aria-acqua che lavora a -7°C e un COP di 2, l'impatto di CO2 è inferiore a quello di una caldaia a gas o olio.
PIC CO2 elettricità importata: 400 g/kWh
CO2 gas: 203 g/kWh
Consumo di riscaldamento con pompa di calore a COP 2 = 400 g/kWh / COP = 200 g/kWh.
Questo è quindi inferiore all'impatto di produrre la stessa quantità con il gas.
5 - La conclusione
La pompa di calore è molto più efficiente di una caldaia tradizionale. E quest'ultimo utilizza l'elettricità come vettore energetico. Inoltre, se accoppiata con un impianto fotovoltaico, la pompa di calore consuma più elettricità da fonti rinnovabili. L'accumulo termico è anche possibile, durante il picco di produzione solare a mezzogiorno in inverno la casa può essere leggermente surriscaldata per consumare meno elettricità di notte.
6 - Bibliografia
Agridea. (2008). Energia rinnovabile (edizione francese). Agridea.
Elcom. (2021). Profilo di consumo. https://www.prix-electricite.elcom.admin.ch/
Emissioni di CO₂ dal consumo di elettricità in tempo reale.. (n.d.). Recuperato l'8 luglio 2021, da http://electricitymap.tmrow.co
Morand, G., Ellert, C., & Jacquod, P. (2018). Termodinamica, Energia e tecniche ambientali, Fisica II.
SwissEnergy. (2019). Pompe di calore Pianificazione I Ottimizzazione I Funzionamento I Manutenzione. https://www.suisseenergie.ch/search/
Martin Borkovec / martin.borkovec@ik.me
Master Energia e Ambiente (HES-SO)
Azienda: Santandrea Energie Expert
Data: 28.02.2022
