Air conditioning units, Rose Street North Lane

PNAS: “Propano chiave del raffreddamento sostenibile”

Da PNAS.org:
Stando a uno degli ultimi rapporti di PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) i condizionatori d’aria split (AC) sono attualmente gli apparecchi più utilizzati per il raffreddamento degli ambienti in tutto il mondo. Nel 2016, il raffrescamento degli ambienti rappresentava circa il 10% della domanda totale di elettricità a livello mondiale. Se le tendenze attuali continueranno, la domanda di energia dei condizionatori d’aria sarà più che triplicata entro il 2050, e lo stock di condizionatori aumenterà da circa 0,9 miliardi nel 2017 a oltre 3,7 miliardi nel 2050.

Il significativo impatto climatico degli split non deriva solo da una fornitura di elettricità principalmente basata su combustibili fossili, ma anche dall’uso diffuso e in rapida crescita di refrigeranti alogenati come HCFC-22 (potenziale di riscaldamento globale oltre 100 anni [GWP100 ] = 1.960) e HFC-410A (GWP100 = 2.256), che oggi detengono una quota significativa delle emissioni complessive di gas serra (GHG) causate dai condizionatori di questo tipo. Molti HFC hanno un GWP molto elevato e sono soggetti a phase down ai sensi dell’emendamento di Kigali (KA). Prima degli obblighi di Kigali, diversi produttori di split AC si sono rivolti all’HFC-32 (GWP100 = 771) come alternativa a GWP inferiore all’HFC-410A. Tuttavia, il GWP dell’HFC-32 è ancora superiore a quello di moltissimi refrigeranti a basso GWP introdotti in commercio negli anni successivi all’introduzione di HFC-32 sul mercato.

Stock ed emissioni da AC frazionati. ( A ) Stock di AC frazionati e ( B ) emissioni di HFC/HCFC e propano da AC frazionati.

Da diversi anni i produttori asiatici ed europei utilizzano il propano (noto anche con il nome commerciale HC-290, con GWP100 <1) in condizionatori portatili sigillati ermeticamente. I condizionatori split ad alta efficienza energetica che utilizzano propano come alternativa a basso GWP all’HFC-410A (o HCFC-22) sono disponibili in commercio nei mercati cinese e indiano e rappresentano circa il 2% delle vendite annuali in India. Quelli che utilizzano propano si comportano in modo simile a quelli che utilizzano HFC-32 e sono più efficienti degli apparecchi attualmente diffusi che utilizzano HFC-410A e HCFC-22. Inoltre, gli impianti a propano si comportano meglio nei climi caldi. 

Una valutazione degli studi sulle prestazioni climatiche del ciclo di vita indica che i condizionatori che utilizzano propano hanno impatto climatico più basso rispetto alle altre alternative a basso GWP dell’HFC-410A in questo settore, principalmente a causa delle minori emissioni di refrigerante (tanto durante la fase di utilizzo in la durata dell’apparecchiatura quanto nella fase di fine vita), seguite da un minor consumo di energia rispetto ad altre alternative a basso GWP. Ulteriori dettagli sono forniti nell’Appendice SI. Rispetto alle unità basate su HFC-410A, gli AC splittati a propano hanno costi di produzione più elevati di circa il 6-10%, perché necessitano di ulteriori misure di sicurezza. Tuttavia, i loro costi operativi sono inferiori poiché sono più efficienti e utilizzano dal 40 al 60% in meno di refrigerante (propano) rispetto ad HFC-410A. Inoltre, l’HFC-32 è infiammabile, a differenza dell’HFC-410A, ma il propano è più infiammabile dell’HFC-32 e la sua infiammabilità è classificata al grado A3. 

PNAS ha evidenziato il significativo potenziale di mitigazione dei gas serra e l’impatto sul clima associato in termini di riscaldamento evitato passando al propano negli AC split invece di un uso continuato di gas fluorurati.

Risultati

Con l’uso continuato del refrigerante HFC-410A negli split, le stime mostrano che le emissioni annuali globali di HFC aumenterebbero da 0,4 Gt CO2 eq nel 2017 a 1,7 Gt CO2 eq nel 2050 e 2,6 Gt CO2 eq nel 2100. Il passaggio all’HFC-32 negli split ridurrebbe queste emissioni su base annua del 38% nel 2050 e del 51% nel 2100, mentre il passaggio al propano le ridurrebbe di quasi il 100% nel 2060. Il passaggio da HFC-410A ad HFC-32 può ridurre del 44% tra il 2017 e il 2100 le emissioni cumulative globali di HFC dagli split, mentre l’adozione del propano potrebbe invece ottenere una riduzione cumulativa dell’88% nello stesso periodo. 

Fig.2: Differenze di temperatura simulate dal modello rispetto alla linea di base HFC-410A per scenari che passano verso HFC-32 (arancione) e propano (blu) nel settore split-AC. Le regioni ombreggiate rappresentano l’intervallo di incertezza dal 5 al 95% attorno alla migliore stima a causa delle incertezze nella risposta climatica e del forzante radiativo.

La Fig. 2 presenta l’impatto climatico dell’adozione di propano o HFC-32 come refrigeranti alternativi rispetto allo scenario HFC-410A, la nostra “baseline”. Un passaggio completo al propano negli AC split eviterà un aumento di 0,09 (0,06-0,12) °C della temperatura globale entro la fine del secolo, mentre la sostituzione dell’HFC-410A con HFC-32 eviterebbe solo 0,03 (0,02-0,05) °C riscaldamento.

Discussione

Le valutazioni di mercato mostrano che accelerando la transizione verso AC split più efficienti dal punto di vista energetico, il propano come refrigerante può svolgere un ruolo chiave nella creazione di un settore più sostenibile. Il propano presenta notevoli vantaggi ambientali grazie a buone prestazioni energetiche e un GWP vicino allo zero. Un recente studio della Commissione europea ha concluso che il propano, negli split fino a 7 kW, può essere classificato come un’alternativa tecnicamente valida a quelli ad HFC; tuttavia, alcune normative nazionali ne vietano l’uso, per via dell’elevata infiammabilità. Il passaggio dalle unità HCFC-22 o HFC-410A agli apparecchi ad alta efficienza che utilizzano propano riduce il consumo di energia e le emissioni di GHG e offre quindi un’opportunità significativa per contribuire ai piani d’azione nazionali per il clima. Ad esempio, per raggiungere gli ambiziosi obiettivi di neutralità climatica fissati dall’Unione europea per il 2050, è necessaria un’azione tempestiva e aggressiva. A breve termine, la conversione di nuovi sistemi di condizionamento dell’aria in refrigeranti più rispettosi dell’ambiente può ridurre notevolmente il loro impatto sul clima. Poiché il tempo sta per scadere per evitare punti critici climatici, il propano potrebbe essere distribuito in piccole unità AC (<7 kW) più velocemente rispetto ai sistemi con maggiore capacità garantendo sicurezza, standard e formazione adeguati.

Articolo originale: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2206131119

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