Chiller ad assorbimento: ottenere freddo dal caldo

I chiller ad assorbimento sono dei dispositivi che consentono di ottenere acqua refrigerata a partire dal calore. Può forse sembrare impossibile, eppure è proprio così. Le macchine frigorifere ad assorbimento rappresentano oggi un’ottima alternativa (decisamente più green) ai normali chiller a compressione. Si tratta di sistemi di refrigerazione ad elevata efficienza energetica, in grado di sfruttare il calore di scarto proveniente da altri processi. Vediamone insieme il processo di funzionamento.

I componenti del chiller ad assorbimento

I chiller ad assorbimento utilizzano come fluido primario una miscela di acqua e bromuro di litio (LiBr), un sale binario formato da litio e bromo. Nel ciclo l’acqua funge da fluido di raffreddamento, mentre il bromuro di litio ha la funzione di assorbitore. I principali componenti della macchine frigorifera ad assorbimento sono:

• Generatore, nel quale entra il calore: la soluzione di acqua e bromuro di litio si scalda e si porta all’ebollizione. A valle del generatore, è presente un separatore che ha la funzione di separare il vapore acquo dal bromuro di litio, che viene fatto ricircolare.
• Condensatore: il vapore d’acqua proveniente dal generatore condensa (grazie all’acqua di raffreddamento proveniente da una torre evaporativa). Si genera dunque acqua fredda, ad una temperatura di circa 4°C.
• Evaporatore: l’acqua (fredda) proveniente dal condensatore preleva calore dall’acqua da refrigerare, che passa da 14°C in ingresso a 7°C in uscita dall’evaporatore. Siccome ci troviamo in condizioni di bassa pressione, l’acqua refrigerante vaporizza.
• Assorbitore: il bromuro di litio (l’assorbitore) assorbe il vapore proveniente dall’evaporatore, e ricomincia il ciclo.

Ottenere freddo a partire dal calore di scarto

Attraverso l’introduzione di calore all’interno del chiller ad assorbimento si produce acqua refrigerata, che si può in seguito utilizzare per il raffrescamento degli ambienti o per la refrigerazione. Si tratta di macchine frigorifere “ad acqua calda”: il calore si introduce infatti sotto forma di acqua calda, a temperature relativamente basse, intorno ai 70-100°C. E’ proprio l’entità di queste temperature di ingresso dell’acqua che rende il macchinario così interessante dal punto di vista dell’efficienza energetica. Infatti, i chiller ad assorbimento possono essere alimentati da cascami di calore di scarto, provenienti da altri processi o da pannelli solari, come nel caso del solar cooling.

L’applicazione nella cogenerazione

Il termine cogenerazione (CHP: Combined Heat and Power) si riferisce alla produzione combinata di calore ed energia elettrica. I cogeneratori sono solitamente costituiti da un motore a combustione interna (alimentato a metano, a biomassa o a biocombustibili). Il motore è poi accoppiato a un generatore elettrico, che converte l’energia del combustibile in energia elettrica. Una gran parte del calore generato dal motore viene poi recuperata ed impiegata per scopi diversi. Il rendimento di conversione energia meccanica/energia elettrica, infatti, è dell’ordine del 32%. In altri termini significa che l’acqua di raffreddamento del motore e i gas prodotti disperdono quasi il 70% dell’energia potenziale del combustibile. Abbinando al cogeneratore un chiller ad assorbimento, è possibile realizzare la cosiddetta trigenerazione (CCHP: Combined Cool Heat and Power). Il chiller è infatti è in grado di utilizzare il calore di scarto per la produzione di acqua refrigerata.

I vantaggi rispetto ai chiller a compressione

La principale differenza tra chiller a compressione e ad assorbimento sta nell’alimentazione: i primi, infatti, sono alimentati da energia elettrica, mentre i secondi da energia termica. Confrontando i chiller ad assorbimento con i tradizionali chiller a compressione, ci si rende immediamente conto degli innumerevoli vantaggi. Oltre ad essere delle macchine frigorifere ad elevatissima efficienza energetica, gli assorbitori sono anche molto meno impattanti sull’ambiente. A differenza dei dispositivi a compressione, infatti, non impiegano CFC (clorofluorocarburi: le sostanze responsabili del fenomeno della riduzione dell’ozono), ma fluidi a basso impatto ambientale. Inoltre, i chiller a compressione consumano enormi quantità di energia elettrica: la stessa cosa non si può dire per le macchine ad assorbimento. In ogni caso, nel caso di accoppiamento con un cogeneratore, l’energia elettrica necessaria al macchinario viene prodotta all’interno del processo stesso di cogenerazione.