Come produrre energia con il calore di scarto dei processi industriali

E se il calore disperso nell'ambiente dai processi industriali energivori potesse essere utilizzato per produrre energia? È l'idea da cui parte POWHER, progetto di ricerca finanziato dal PNRR nell'ambito dei Progetti di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN - MUR). Il progetto è coordinato dal professor Andrea Spinelli (Principal Investigator, Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano) e dalla professoressa Lisa Branchini (Responsabile di Unità Locale, Dipartimento di Ingegneria Industriale dell'Università di Bologna).

"Valorizzare il calore di scarto dell'industria è cruciale per un futuro energetico sostenibile", spiegano i due coordinatori. "POWHER mira a trasformare questo potenziale in realtà con soluzioni innovative".

Settori energivori come quelli del vetro, dei cemento, dei metalli, della carta e il settore alimentare disperdono nell'ambiente notevoli quantità di calore: una risorsa trascurata che si stima essere pari al 5% del fabbisogno elettrico totale dell'Unione Europea. Ciò equivale al consumo elettrico di 20 milioni di famiglie o alla produzione di 19 centrali di grande potenza.

Il progetto POWHER punta a sfruttare questo potenziale con un approccio basato sui cicli di Rankine a fluido organico (ORC): una tecnologia simile ai tradizionali cicli a vapore che viene utilizzata per la produzione di energia da fonti di calore con temperature che vanno da basse a medio-alte. Sfruttando la vaporizzazione di un fluido organico al posto dell'acqua, l'utilizzo dei cicli di Rankine consente la realizzazione di impianti più semplici ed economici e con buoni rendimenti di conversione.

Il gruppo di ricerca si concentrerà in particolare sull'implementazione dei Partial Evaporation Organic Rankine Cycles (PE-ORC): una versione innovativa dei cicli di Rankine a fluido organico che, puntando ad una non completa evaporazione del fluido organico, potrebbe portare ad un incremento fino al 30% dell'efficienza degli impianti.

"Gli studi, sia teorici che sperimentali, punteranno a superare gli ostacoli che finora hanno impedito l'adozione di questa tecnologia: lo sviluppo di turbine efficienti per fluidi bifase (liquido-vapore) e l'ottimizzazione delle strategie di controllo degli impianti", aggiungono Spinelli e Branchini.

Le attività sperimentali avranno luogo presso il Test Rig for Organic VApors (TROVA) del Politecnico di Milano e presso il banco prova micro-ORC installato nel Laboratorio di Tecnologie di Micro-generazione dell'Università di Bologna.