La transizione verde del raffreddamento

Dobbiamo cambiare il modo di fare cooling, ma come? I modelli di business alternativi possono essere d'aiuto? Questo articolo analizza i motivi per cui un raffreddamento pulito ed efficiente è importante e come la servitizzazione può guidare un cambiamento positivo.

Dobbiamo cambiare il modo di fare raffreddamento. Il raffreddamento rappresenta il 10% del consumo energetico globale e si prevede che raddoppierà entro il 2040. Questa rapida crescita è destinata ad aumentare significativamente la domanda di energia e le emissioni. Allo stesso tempo, l'accesso al raffreddamento è essenziale per l'adattamento al clima e per il benessere umano, in quanto influisce sulla nostra capacità di resistere all'intensificarsi delle ondate di calore, di conservare il cibo e di conservare le medicine. Dei quasi 3 miliardi di persone che vivono nei climi più caldi, solo l '8% possiede un condizionatore d'aria, rispetto al 90% del Giappone e degli Stati Uniti.

Il punto è che le soluzioni di raffreddamento pulite ed efficienti esistono, ma non vengono adottate su larga scala. Oggi l'efficienza media dei condizionatori d'aria è meno della metà di quella disponibile in commercio.

Perché il raffreddamento è importante? Qual è il problema del raffreddamento oggi?

Nel mondo vengono utilizzati 3,6 miliardi di apparecchi di raffreddamento. Oltre a fornire comfort termico e refrigerazione nelle nostre case, il raffreddamento è vitale per la vita moderna: dalle catene del freddo, alle strutture sanitarie, ai centri dati e alle centrali elettriche. La domanda di condizionatori d'aria (AC) è destinata a crescere in modo massiccio nelle economie emergenti (vedi Figura 1) e attualmente rappresenta l'uso di energia in più rapida crescita negli edifici.

Un problema ambientale fondamentale di molti refrigeranti è rappresentato dalle perdite, che spesso si verificano alla fine del ciclo di vita di un prodotto. I refrigeranti sono classificati in base al loro potenziale di riscaldamento globale (GWP), una misura della quantità di calore che intrappolano rispetto alla CO2, solitamente nell'arco di 100 anni. Maggiore è il GWP, maggiore è l'impatto sul riscaldamento globale. I gas serra più potenti sono stati vietati o sono in fase di eliminazione graduale in base all'emendamento di Kigali del 2016 al Protocollo di Montreal.

Alcuni settori, come la refrigerazione commerciale e industriale, stanno passando rapidamente ai refrigeranti naturali per tenere il passo con le politiche di restrizione dei gas fluorurati (f-gas). Dare priorità alle soluzioni di refrigerazione che utilizzano refrigeranti naturali o a basso ^GWP1, come l'ammoniaca o la CO2, è fondamentale per ridurre gli impatti ambientali negativi della refrigerazione.

In tutto il mondo permangono notevoli carenze di raffreddamento e in molti Paesi le catene del freddo sono assenti o interrotte. Data la crescente importanza di queste tecnologie di fronte agli effetti del cambiamento climatico e a eventi di calore più frequenti, è imperativo soddisfare il fabbisogno globale di raffreddamento in modo sostenibile. Altrimenti, resteremo bloccati in un circolo vizioso: il raffreddamento ad alta intensità energetica spinge le emissioni, il riscaldamento globale e il nostro bisogno di raffreddamento.

Quali sono i sistemi alternativi che esistono oggi?

Tra i sistemi alternativi più efficienti dal punto di vista energetico vi sono il raffreddamento aggregato o il teleraffrescamento piuttosto che i sistemi individuali (come i sistemi di teleraffrescamento con soluzione etichettata); i sistemi che possono utilizzare le temperature più basse dell'acqua di mare o di lago (come il Sea Water Air Conditioning SWAC); o l'energia geotermica (come Celsius Energy). Un maggiore utilizzo di queste soluzioni può contribuire a ridurre i picchi di domanda energetica e la necessità di ulteriori infrastrutture di generazione e distribuzione di energia. Secondo Ilana Koegelenberg del World Refrigeration Day, ex responsabile delle informazioni di mercato di ATMOsphere, si sta diffondendo anche il cosiddetto calore "gratuito", che sfrutta il calore di scarto della refrigerazione per il riscaldamento in un sistema integrato.

Altri modi per fornire raffreddamento includono soluzioni passive nella progettazione di edifici e materiali (come la soluzione CoolRoof) e soluzioni basate sulla natura, come alberi o fogliame per l'ombra (come la soluzione di Urban Canopee), che possono ridurre la necessità di tecnologie di raffreddamento per uso finale e ridurre l'effetto isola di calore, un problema affrontato in molte aree urbane.

Perché le aziende non cambiano i loro sistemi di raffreddamento?

Soddisfare la crescente domanda di raffreddamento rappresenta un'enorme opportunità commerciale. L'adozione di soluzioni efficienti da parte del mercato rimane lenta ed è in parte attribuita a forti barriere di mercato dal lato della domanda, quali: maggiori investimenti iniziali richiesti per soluzioni pulite ed efficienti, maggiori rischi percepiti per le prestazioni e la manutenzione e priorità di investimento concorrenti degli acquirenti. C'è anche il problema della suddivisione degli incentivi per l'attuazione di misure di efficienza energetica, ad esempio tra proprietari di edifici e inquilini, dove gli utenti finali pagano i costi energetici.

In molti Paesi, i MEPS (standard minimi di prestazione energetica) regolano l'uso delle apparecchiature di raffreddamento più inefficienti. Tuttavia, tali misure variano per portata e attuazione e da sole non possono affrontare le conseguenze dell'aumento della domanda di raffreddamento. Modelli di business innovativi come la servitizzazione che incoraggiano l'efficienza e il passaggio alla circolarità sono sempre più interessanti per gli investitori. In combinazione con il sostegno politico e l'advocacy, questi modelli possono accelerare notevolmente lo slancio e la scalabilità.

Cos'è il CaaS e come funziona?

Il raffreddamento sostenibile implica che si tenga conto dell'accessibilità e della convenienza economica, riducendo al minimo l'impatto ambientale del raffreddamento. La servitizzazione in particolare può promuovere tecnologie efficienti dal punto di vista energetico e delle risorse, superando le barriere, allineando gli incentivi e sbloccando gli investimenti in tecnologie più pulite. Applicato al raffreddamento, il modello è noto come Cooling as a service (CaaS) e sostituisce l'acquisto di beni con un approccio pay-per-outcome. Con questo modello, i clienti pagano per il raffreddamento consumato, mentre l'apparecchiatura rimane di proprietà del fornitore di tecnologia, che è responsabile dell'installazione, del funzionamento, della riparazione, della manutenzione e delle prestazioni. Il modello elimina i costi iniziali dei sistemi puliti ed efficienti per i clienti, incentivando al contempo i fornitori a progettare soluzioni per ottenere prestazioni ottimali, efficienza, aumento del valore del ciclo di vita (con un maggiore ritorno sugli investimenti) e a progettare per la circolarità. Il modello è attualmente in fase di implementazione su diverse scale in tutto il mondo.

Il CaaS viene utilizzato anche per colmare le lacune di stoccaggio del freddo per i piccoli agricoltori. Il progetto Your Virtual Cold Chain Assistant(Your VCCA), attualmente implementato in India e Nigeria, si concentra sulla riduzione delle perdite alimentari post-raccolto accelerando la diffusione di celle frigorifere a energia solare per la conservazione dei prodotti. La soluzione comprende un'applicazione, Coldtivate, che consente agli agricoltori di monitorare gli articoli in magazzino e aiuta a gestire le celle frigorifere. La digitalizzazione è parte integrante delle soluzioni as-a-service, che monitorano le prestazioni e l'efficienza del sistema. Per saperne di più, vedere questo breve filmato e qui.

L'aumento dell'uso del CaaS richiede la collaborazione e lo sviluppo di capacità in tutti i settori e mercati. L'iniziativa CaaS, lanciata dalla BASE Foundation e con il sostegno finanziario della Clean Cooling Collaborative, si è concentrata sulla progettazione di strumenti per supportare le aziende nell'adozione del modello e sulla creazione di un'alleanza di oltre 85 membri. Per istituzionalizzare e far progredire il lavoro svolto da CaaS, è stata costituita la SET Alliance. L'Alleanza è una piattaforma multi-stakeholder dedicata all'integrazione del modello per il raffreddamento e non solo (riscaldamento, illuminazione, mobilità, accumulo di energia).

La SET Alliance sta lavorando alla decarbonizzazione delle città e delle aree urbane, dove la servitizzazione viene riconosciuta come una strada da percorrere per creare edifici circolari. L'aumento del tenore di vita, la rapida urbanizzazione e la maggiore frequenza di eventi di calore spingono la domanda di raffreddamento, e la creazione di un raffreddamento urbano più sostenibile è fondamentale. Modelli di business innovativi come la servitizzazione possono accelerare l'efficienza energetica e ridurre il consumo di energia; il lavoro ora consiste nello scalare le soluzioni in tutto il mondo.

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¹ Molti Paesi stanno vietando i refrigeranti nei nuovi sistemi con un GWP superiore a 150 (generalmente considerato basso). Il mercato dell'utilizzo di sostanze naturali come l'ammoniaca (GWP pari a 0) o la CO2 si sta sviluppando rapidamente e affronta i rischi del sistema, come la tossicità e l'alta pressione.

² L'adozione più ampia di tecnologie di raffreddamento efficienti per soddisfare la domanda crescente riduce l'intensità energetica del raffreddamento (la quantità di energia utilizzata). La realizzazione di una maggiore efficienza dei sistemi di raffreddamento rallenterà la crescita del consumo energetico globale e quindi la necessità di maggiore capacità di generazione.