Una tecnologia innovativa quanto accessibile che utilizza il combustibile delle stelle per la produzione di acqua calda sanitaria nelle abitazioni.
Guerre, approvvigionamenti energetici, riduzione delle emissioni che danneggiano il clima. Temi che pensavamo di poter derogare e che invece sono diventati urgenti e riguardano tutti noi.
L’idrogeno risulta oggi il miglior vettore energetico disponibile per affiancare l’accumulo di energia elettrica generata da rinnovabili, note per essere discontinue e instabili, poiché dipendenti dalle condizioni atmosferiche.
Produrre l’idrogeno nel rispetto dell’ambiente non è ancora così semplice, ma lo sviluppo delle tecnologie in grado di ottenerlo in modo pulito e di impiegarlo per il comfort quotidiano, in cui ci siamo impegnati, apre a un futuro alla portata di tutti: un passo fondamentale nel cammino verso la carbon neutrality.
In Rinnai consideriamo l’idrogeno POP perché in grado di condurci verso una sostenibilità democratica. Crediamo che l’idrogeno sia la chiave nel percorso verso la transizione ecologica, necessaria per le Persone e per il Pianeta e abbiamo investito per usare questa energia rivoluzionaria, dalla sicurezza comprovata, per un mondo migliore, in cui emissioni zero non sia il punto di arrivo ma di partenza.
Se impiegato nella rigenerazione del patrimonio edilizio, l’idrogeno può essere la chiave per superare le sfide di sostenibilità entro i termini prestabiliti.
È stata la stessa Commissione europea a individuare nelle costruzioni già esistenti l’oggetto su cui intervenire per ottenere risultati in pochi anni e si prefigge di riqualificare il 3% del parco abitativo.
In Italia il consumo per il riscaldamento degli edifici è di circa 32 miliardi di metri cubi di gas all’anno. Agire in questo ambito, di conseguenza, è una delle priorità per uno stile di vita più sano e l’idrogeno verde integrato con le rinnovabili è una delle soluzioni tecnologiche da perseguire.
In un’atmosfera ricca di ossigeno come quella della Terra, l’idrogeno brucia similmente al metano. Tuttavia, a differenza del metano e di altre fonti energetiche, nella combustione l’idrogeno produce solo acqua. Per questo, se prodotto da fonti sostenibili, quando brucia non inquina.
L’idrogeno è facile da immagazzinare e trasportare, anche in grandi quantità, per esempio in condutture, le stesse usate per il gas, da implementare e ibridare.
Tra i combustibili tradizionali, l’idrogeno è quello con il massimo contenuto di energia per unità di peso, quasi tre volte superiore a quello della benzina: 1 kg contiene la stessa energia di circa 2,8 kg di benzina o di 2,4 kg di metano. Questo cosa significa? Che è possibile riscaldare di più, utilizzando meno carburante.
Alla maggiore densità energetica si unisce l’alta efficienza di conversione: fino al 60% dell’energia chimica dell’idrogeno può essere trasformata in energia motrice o di riscaldamento (decisamente meglio del rendimento meccanico dei motori termici, come quelli a benzina o gasolio, che tendenzialmente oscilla tra il 20% e il 35%).
Se supponiamo che entro i prossimi 10 anni nelle economie Occidentali saranno disponibili infrastrutture sufficienti per la produzione e la distribuzione dell’idrogeno verde e congiuntamente vivremo un aumento della capacità di energia rinnovabile, il compito dei grandi Produttori HVAC+R, già assolto da Rinnai, è quello di realizzare macchine in grado di impiegare l’idrogeno in modo sicuro e longevo.
L’innovazione basata sull’idrogeno può innescare un circuito virtuoso: aumentare la fiducia nella sostenibilità verso le Istituzioni, verso la stessa filiera e verso gli utilizzatori. Sono le istanze di cambiamento che nascono dalle persone quelle destinate ad avere una forza rivoluzionaria, basti pensare al potere scatenato dai consumatori contro la plastica monouso e ai suoi effetti immediati.
L’idrogeno è quasi ovunque intorno a noi. Si trova allo stato libero in gas naturali ed è largamente presente in forma di composti, tra cui il principale è l'acqua.
L’idrogeno è la materia di cui sono fatti i sogni, è l’elemento di cui sono ricche le stelle e così diffuso da rappresentare circa il 70% dello spazio interstellare. Proprio in ambito spaziale l’idrogeno ha già dimostrato il suo potenziale in termini di stabilità di combustione e versatilità: se uno shuttle può decollare grazie all’idrogeno (o una vettura con un pieno può percorrere oltre 1.000 km) di certo può essere impiegato per alimentare uno scaldabagno nel riscaldamento dell’acqua calda sanitaria.
Il Dipartimento di Ricerca e Sviluppo di Rinnai Corporation stanziato a Nagoya in Giappone è partito proprio da questo semplice assunto per lavorare sul nuovo produttore sanitario alimentato a idrogeno. Il Managing Director di Rinnai Italia, Ing. Stefano Zaniboni ci racconta più da vicino le motivazioni alla base della scelta di Rinnai Corporation di investire nell’idrogeno.
"Siamo leader nella gestione della combustione. Lo facciamo molto bene da oltre 100 anni, e continueremo a farlo. L’R&D ha applicato il nostro know-how al nuovo vettore energetico con ottimi risultati: il primo scaldabagno al Mondo 100% idrogeno verde soddisfa performance e sicurezza, caratteristiche da sempre distintive dei nostri prodotti e sta superando brillantemente tutti i life test nelle principali Country in cui siamo presenti, dall’Australia al Giappone.
Siamo pronti a partire anche in Europa, accelerando l’avvio della mass production di scaldabagni a idrogeno e lanciando un segnale forte alla filiera alle Istituzioni: la tecnologia c’è, i Produttori ci sono, è tempo di investire nella produzione di idrogeno verde per creare un ambiente più sano per tutti noi.
Affinché la transizione ecologica sia concretamente un percorso inclusivo, per chi ne usufruisce e per chi ci lavora, stiamo riconvertendo risorse e assicurando investimenti. L’esperienza delle persone che operano nelle nostre aziende, così come i nostri capitali, sono messi al servizio anche dei nuovi progetti ecocompatibili, capaci di farsi portatori a loro volta di nuova occupazione. Il primo scaldabagno al Mondo a idrogeno che abbiamo costruito è l’espressione di tutto questo."
“Abbiamo trovato le soluzioni tecniche alle criticità di trattamento dell’idrogeno.” In questo consiste il successo del progetto Rinnai.
La combustione dell’idrogeno comporta una riduzione della CO2 in atmosfera, ma la sua concentrazione in eccesso genera elevate temperature di combustione, con conseguente immissione di NOx, problematica risolta tramite la lean combustion. L’aggiunta di idrogeno estende i limiti di infiammabilità, ma l’estrema diffusività in massa della sua molecola, dovuta alle piccole dimensioni rispetto agli idrocarburi tradizionali, genera instabilità: migrazione del combustibile più leggero, spegnimenti localizzati di fiamma e stress termoacustici, problemi risolti tramite una nuova geometria della camera di combustione. Nella componentistica di questo scaldabagno sono racchiuse tante accortezze e innovazioni tecnologiche dedicate a gestire la fiamma dell’idrogeno e preservare la macchina nel tempo.
Il bruciatore progettato e costruito da Rinnai per l’alimentazione a idrogeno è l’unico in grado di replicare il range di funzionamento di uno scaldabagno standard a metano, assicurando alte prestazioni anche a basse potenze e garantendo comfort di utilizzo in presenza di basse portate o bassi salti termici. Il bruciatore “a prova di idrogeno” è composto da due layer: uno metallico dal pattern longitudinale e uno di acciaio sinterizzato flame retardant. Accoppiati, creano quel tappeto di fiamma necessario a superare l’infragilimento a cui sono esposti i metalli a contatto con l’idrogeno.
Un'ulteriore innovazione strutturale è stata introdotta sull’apparato di premiscelazione dello scaldabagno a idrogeno, in cui il ventilatore spinge aria all’interno della camera di combustione che si riduce nelle dimensioni apportando riduzione del gas immagazzinato, con la conseguente eliminazione del rischio di esplosione anche in caso di ritorno di fiamma, il cui controllo è garantito anche da un apposito sensore TC. A questo si aggiunge la sofisticazione di un meccanismo di flame trap funzionante anche alle basse portate: safety first.
Scegliere uno scaldabagno pronto per l’idrogeno. Le caldaie e gli scaldabagni Rinnai sono testati per poter funzionare con metano o GPL con miscele fino al 30% di idrogeno, la percentuale più elevata di idrogeno raggiunta dai prodotti per il riscaldamento acqua e ambiente disponibili sul mercato.
Nello shift a una nuova fonte energetica evitare l’avvicendamento significa, infatti, ridurre il footprint lato fabbricazione e lato utilizzo: per questo lo scaldabagno è studiato per supportare il nuovo vettore gassoso con la semplice sostituzione di un ugello e un set up elettronico, facilitando la democratizzazione di uno stile di vita sostenibile.
I passi che stiamo facendo verso l’idrogeno e verso la condensazione anche in ambito sanitario sono esempi concreti del “Rinnai Innovation Manifesto 2050”, l’impegno alla neutralità carbonica che ci siamo assunti già da alcuni anni in modo doveroso e coraggioso, affiancando alla pura innovazione la continua evoluzione.
La condensazione in ambito sanitario domestico significa ottimizzazione energetica diffusa, portando un risparmio energetico per le famiglie e una riduzione degli agenti inquinanti.
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