Innovativo esperimento di recupero del calore residuo in Svezia

L’istituto di ricerca svedese, RISE, ha creato un piccolo centro di elaborazione dati alimentato da celle a combustibile a Luleå, città costiera nel nord della Svezia, per effettuare il recupero del calore residuo. Le celle a combustibile producono l’elettricità impiegata per alimentare il centro di elaborazione dati edge e fornire il calore in eccesso alla rete di teleriscaldamento e teleraffreddamento locale.

RISE è partner del progetto WEDISTRICT, finanziato dall’UE, il cui obiettivo era dimostrare che è possibile costruire sistemi di teleriscaldamento e teleraffreddamento basati su una combinazione di fonti di energia rinnovabile e soluzioni di recupero del calore residuo. Nell’UE, il 50 % dell’energia consumata è destinato al riscaldamento e al raffreddamento degli edifici, e circa il 70 % di questa energia è attualmente generato da combustibili fossili.Presso il sito di Luleå, il centro di elaborazione dati e le celle a combustibile sono installati in due container impilati uno sopra l’altro. Il container superiore contiene le celle a combustibile che funzionano grazie al biogas prodotto a livello locale, mentre in quello inferiore alloggia un’unità raffreddata a liquido e il centro di elaborazione dati, collegato a un gruppo di continuità.

Il sistema si avvale di celle a combustibile a ossidi solidi che producono elettricità a partire dal biogas. Queste celle a combustibile funzionano ad alte temperature, attorno ai 600 ℃, il che le rende particolarmente efficienti per i sistemi di cogenerazione poiché si può fare un buon uso del calore residuo per il riscaldamento e il raffreddamento.

Ciononostante, l’elevata temperatura di esercizio ha anche lo svantaggio di richiedere molto tempo per l’avvio e il raggiungimento della temperatura di esercizio appropriata da parte delle celle a combustibile a ossidi solidi. «Stiamo utilizzano le uniche celle a combustibile a ossidi solidi disponibili in Europa… la cui efficienza elettrica si assesta attorno il 60 %. Tuttavia, poiché funzionano a 650 ℃, non è possibile spegnerle e riaccenderle e la loro rampa di produzione di energia è scarsa, sebbene forniscano un buon grado di calore», spiega il prof. Jon Summers di RISE in un articolo pubblicato sul sito web «Data Centre Dynamics». «Per questo, il centro di elaborazione dati è in un container e al sopra di questo si trova impilato il container con le celle a combustibile.»

Come riferito nell’articolo, all’interno dei due container si verifica un ciclo di calore-riutilizzo su più piccola scala. Il calore generato dal serbatoio di raffreddamento per immersione in liquido di Submer dentro al container del centro di elaborazione dati è utilizzato per il preriscaldamento della presa d’aria delle celle a combustibile. «Il circuito di ritorno dell’acqua dalla CDU nella configurazione di Submer sarà attorno ai 50 ℃», afferma il prof. Summers. CDU si riferisce all’unità di distribuzione del raffreddamento. «Al momento, le celle a combustibile consumano aria per funzionare; eppure, la temperatura ideale dell’aria sarebbe 35 ℃, perciò l’aria esterna (da -25 a 25 ℃) verrà riscaldata dal calore proveniente dal sistema di Submer.»

Le celle a combustibile forniranno alla rete di teleriscaldamento locale acqua calda di migliore qualità e ad alta temperatura a 95 ℃. «Sulla base dei dati meteorologici del 2020 e del 2021, riteniamo di potere adeguare il fronte della fornitura del teleriscaldamento affinché funzioni per circa 8 000 ore all’anno», sottolinea il prof. Summers.

Il progetto WEDISTRICT (Smart and local reneWable Energy DISTRICT heating and cooling solutions for sustainable living) dispone di altri tre siti dimostrativi oltre a quello di Luleå. I siti, ubicati ad Alcalá de Henares (Spagna), Bierutów (Polonia) e Bucarest (Romania), pongono sotto i riflettori diverse soluzioni per sistemi di teleriscaldamento e teleraffreddamento svincolati al 100 % dall’uso di combustibili fossili.

Per maggiori informazioni, consultare:

sito web del progetto WEDISTRICT