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Impianti e componentistica speciale a CO2 per sostenibilità nella refrigerazione

Anidride carbonica e CO2, se ne parla molto e spesso in relazione al buco nell’ozono e altre ragioni. Ma forse non tutti sanno che la CO2 è un eccellente gas che può sostituire i classici fluidi impiegati come refrigeranti, i tradizionali freon che a ragione sono ritenuti causa del buco dell’ozono.

Negli ultimi anni il settore della refrigerazione ha spinto sempre più la ricerca verso l’impiego di gas nuovi alternativi che limitino l’effetto serra. Un esempio è anche l’ammoniaca, che però di contro ha risvolti negativi sul fronte della tossicità e infiammabilità. Ultimo nato è invece la CO2.

Si stanno infatti sempre più sviluppando impianti di condizionamento, refrigerazione e raffreddamento che nel loro ciclo termico impiegano la CO2, l’anidride carbonica. La CO2 è un gas naturale con quindi risvolti decisamente green. Vi sono però naturalmente anche delle implicazioni e difficoltà, legate al fatto che la CO2 ha dei passaggi di stato che avvengono a pressioni molto elevate, e parliamo di 100, 120, 130 o 140 bar. Basti pensare che un impianto di refrigerazione che impiega il classico freon lavora in fase di condensazione a pressioni al massimo di 40-45 bar.

Pertanto tutta la componentistica che viene utilizzata negli impianti di refrigerazione necessita di un importante upgrade tecnologico per poter lavorare con la CO2. Impianti funzionanti a CO2 esistono già sul mercato, per cui la componentistica già esiste, magari non per tutte le taglie e le potenze. Ad esempio però i compressori per CO2 sono già disponibili sul mercato, in un’ampia gamma anche se magari non proprio a coprire tutte le taglie e potenze.

Sorgono difficoltà invece a livello di raccorderia e tubazioni, in quanto occorre studiare raccordi e tubazioni in grado di resistere a queste pressioni. Di contro, lavorando a pressioni tanto elevate si hanno alti volumi specifici, consentendo di ridurre i diametri delle tubazioni.

Sul fronte dello scambio termico è quindi anche necessario studiare scambiatori di calore, in funzione di condensatori ed evaporatori, che siano appositamente pensati per lavorare con queste pressioni elevate nelle applicazioni a CO2. Scambiatori che possono essere dei saldobrasati come evaporatori o condensatori, oppure batterie di scambio termico quando abbiamo scambiatori ad aria. Ad ogni modo, si tratta di apparecchiature studiate ad hoc per poter lavorare con la CO2 ad alta pressione. Una gamma ampia è già disponibile fino a potenze interessanti, ma quella in cui attualmente ci troviamo è sicuramente ancora una fase di forte studio e sviluppo.

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E-fuels, l’alternativa sostenibile per i motori endotermici in automotive

Per il futuro del settore automotive, normative e decisori politici puntano fortemente verso motore elettrico ed elettrificazione, ma una alternativa che consentirebbe di mantenere le auto tradizionali con motori endotermici esiste: sono i cosiddetti E-Fuels, carburanti sintetici e carbon neutral. Occorre innanzitutto dire che gli e-fuels sono un’altra cosa rispetto ai biocarburanti che sono ottenuti da rifiuti organici e da oli esausti.

I carburanti sintetici, o e-fuels o anche electrofuels, vengono ottenuti per un processo sintetico che parte dall’estrazione dell’idrogeno tramite elettrolisi sfruttando energia rinnovabile, in maniera pertanto completamente sostenibile. L’idrogeno si combina quindi con la CO2 contenuta nell’aria creando un vettore di energia liquida. Gli e-fuels vengono considerati decarbonizzati in quanto la loro combustione emette la stessa quantità di CO2 che viene assorbita per produrli, in un processo circolare a impatto zero e di fatto più sostenibile della produzione di batterie per i veicoli elettrici.

Il più comune è la benzina sintetica, base poi di quasi tutti gli e-fuels, che si ottiene combinando idrogeno e CO2, dalla cui reazione di ottiene metanolo sintetico. Si procede quindi alla miscelazione per ottenere e-benzina, in grado di alimentare i motori endotermici ma senza produzione di ossido di zolfo o altre sostanze nocive.

La tecnologia power to liquids è anche alla base del diesel sintetico, ottenuto da idrogeno impiegato per trasformare biossido di carbonio in monossido di carbonio, con quindi aggiunta di altro idrogeno.

Tempco efuels alternativa carburanti sostenibili motore endotermico automotive

Esistono poi il kerosene sintetico, che viene oggi già impiegato in aviazione, e il metano sintetico, il più semplice di tutti in quanto non è un derivato dal petrolio, è un gas naturale e potrebbe essere più semplice ed economico da produrre non richiedendo raffinazione. Non dimentichiamo poi l’idrogeno, idrogeno verde che si ottiene per elettrolisi dell’acqua, e idrogeno blu, che deriva dalla scomposizione di gas fossile utilizzando un processo inverso a quello impiegato per produrre i carburanti sintetici.

Importante è sottolineare ancora una volta che gli e-fuel così ottenuti sono compatibili con i motori endotermici tradizionali, senza quindi richiedere il passaggio a veicoli a powertrain elettrico. Ma non solo, il loro utilizzo è compatibile anche con gli attuali impianti di distribuzione di carburanti tradizionali. Purtroppo la produzione di questi carburanti alternativi e sostenibili è ad oggi ancora molto costosa, sebbene in prospettiva un loro diffuso utilizzo su larga scala potrebbe abbassarne il costo a livelli pari a quelli attuali della benzina.

Secondo stime della eFuel Alliance, la produzione degli e-fuel dovrebbe avere inizio già a partire dal 2025, con un costo al litro che potrebbe essere poco al di sopra di 1,60 euro. Guardando quindi al 2050, quando si potrebbe giungere a un costo al litro compreso tra 0,70 euro e un massimo di 1,33 euro.

 

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Peculiarità costruttive degli scambiatori saldobrasati per refrigerazione a CO2

Cosa rende tanto speciali gli scambiatori a piastre saldobrasati per applicazioni di refrigerazione a CO2? All’apparenza sono del tutto simili a tradizionali scambiatori a piastre saldobrasati.

La differenza inizia già a notarsi dal peso allorché se ne prende uno in mano, ed è dovuta a ragioni di tipo costruttivo. La differenza di peso è infatti legata al particolare ciclo di saldobrasatura che consente allo scambiatore di resistere a pressioni di lavoro alquanto elevate, che nelle applicazioni di refrigerazione con CO2 possono arrivare fino a 140 bar. Livelli di pressione quindi davvero notevoli.

Altra differenza concerne quindi le connessioni, che dal di fuori appaiono come normali connessioni filettate esternamente. Ma guardando con maggior attenzione, da vicino mostrano un’altra parte interna, ovvero una connessione a saldare. Sono connessioni combi, ovvero di tipo combinato, dove la filettatura esterna può essere utilizzata per acqua o soluzione incongelabile, mentre internamente la connessione a saldare ha diametri standard tipici delle applicazioni legate alla refrigerazione.

 

 

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Fibra di carbonio e controllo della temperatura nelle supercar Dallara

Se siete appassionati di macchine da corsa e supercar, a Varano de’ Melegari, nella provincia di Parma, presso la Dallara Academy è possibile visitare l’esposizione delle auto da corsa prodotte negli anni dalla prestigiosa casa automobilistica italiana.

Se si ha la fortuna di essere guidati in un tour nello stabilimento produttivo dell’azienda, è anche possibile vedere la struttura che ospita le modellerie, la galleria del vento e l’area di produzione di alcuni dei componenti per i prototipi che vengono stampati in 3D con tecnologia additiva stereolitografica. Di particolare interesse, per i delicati processi termici coinvolti, è quindi il reparto dove si realizzano componenti, telai e scocche in fibra di carbonio.

Materiale ultra leggero e resistente, Dallara ha realizzato la sua prima monoscocca in fibra di carbonio nel lontano 1985. Oggi i componenti vengono creati stendendo più pelli di fibra di carbonio all’interno di stampi, preimpregnate con una speciale resina che polimerizza già a temperatura ambiente, e che pertanto vengono conservate a temperature comprese tra i -18 e i -20° C.

Più pelli vengono stese nello stampo a seconda dello spessore richiesto dal componente, e gli stampi vengono poi chiusi e passati sottovuoto per eliminare eventuali bolle d’aria. Si passa quindi alla fase di cottura nei forni: il processo avviene a temperatura controllata tra 100 e 150° C, e in pressione. Le temperature impiegate non sono eccessivamente elevate, in quanto come detto il materiale tende a polimerizzare già a temperatura ambiente.

Dallara supercar fibra di carbonio

Segue una fase di raffreddamento dei componenti, che avviene a livelli di temperatura e in tempi controllati. Infine, i pezzi in fibra di carbonio passano alle fasi di finitura e controllo qualità, essenziali in quanto la fibra di carbonio una volta processata non può essere riutilizzata né subire il processo di produzione inverso. Inoltre, l’intero processo di lavorazione è gestito manualmente, il che spiega i costi elevati della fibra di carbonio.

Dallara impiega infine la fibra di carbonio anche per realizzare speciali strutture sandwich, che offrono una resistenza alla deformazione con forze fino a 175 kg, e strutture in carbon sandwich honeycomb con anima in alluminio, che aumentano la resistenza alla deformazione fino a 500 kg di forza applicata.

Dallara supercar fibra di carbonio controllo temperatura

Dallara supercar esposizione Varano

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Presente e futuro dell’energia termica nel secondo e-book Tempco

E’ dedicato a quello che sarà il Futuro dell’energia termica il secondo e-book che abbiamo realizzato in Tempco (il primo, dedicato a Energia termica e processi industriali è disponibile nella sezione Risorse della pagina Tempco ufficiale), dal titolo Presente e Futuro dell’Energia Termica.

Sviluppi futuri nella gestione dell’energia termica che riguardano però anche già il presente, con tecnologie innovative volte a introdurre e rafforzare efficienza energetica, sostenibilità ed energie rinnovabili nelle applicazioni industriali. Sfruttando anche le potenzialità date dalla digitalizzazione dei processi relativi all’energia di secondo livello e all’Industria 4.0.

Il piccolo e-book, si tratta infatti di poche pagine, tratta quindi delle più recenti tecnologie che si stanno diffondendo nei diversi ambiti applicativi, parlando quindi di scambiatori di calore, scambiatori di calore a piastre speciali per alte temperature e alte pressioni, impiegati nella refrigerazione a CO2 in ambito HVAC. Ma anche di applicazioni a idrogeno nelle celle a combustibile, pompe di calore che sfruttano la geotermia e gli scambiatori TCOIL a immersione e, infine, del raffreddamento a liquido nei Data Center.

Non resta allora che augurarvi una Buona lettura!

https://www.tempco.it/download/e-book/e-book_Tempco_2022.pdf

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Termoregolazione ed efficienza energetica nella vulcanizzazione del lattice

Nuova interessante applicazione Tempco in impianti per la vulcanizzazione del lattice, nella produzione di cuscini e materassi, dove abbiamo implementato una nostra piccola centralina di termoregolazione.
Questi impianti tradizionalmente hanno una sezione di vulcanizzazione a vapore, all’interno di una camera, che comporta però una notevole dispersione di vapore ed energia.

Per incrementare l’efficienza del processo di vulcanizzazione abbiamo quindi realizzato il riscaldamento e la termoregolazione diretta dello stampo mediante acqua pressurizzata, consentendo in tal modo una regolazione della temperatura molto più efficace e un più efficiente utilizzo dell’energia. Il processo prevede in particolare di riscaldare lo stampo (peso di 1.000 kg in alluminio) e il suo contenuto (35 kg di gomma e 25 kg di acqua) utilizzando acqua pressurizzata da una temperatura di 50 a 100° C, in un tempo ciclo di 30 min.

Nel caso specifico, il riscaldamento viene ottenuto tramite scambiatore di calore alimentato a vapore, ma è possibile impiegare anche centraline con riscaldamento elettrico.

Tempco centralina termoregolazione stampo vulcanizzazione lattice

Il progetto è stato sviluppato da Giovanni Caschetto, progettista di lunga esperienza nel campo della produzione di prodotti in lattice (materassi e cuscini), in Italia prima e poi in Cina. Il sistema nel complesso consente di ottenere un risparmio di energia del 50% per la produzione del calore richiesto per la vulcanizzazione. Si tratta quindi di una tipologia di impianto che consente anche a piccole realtà di poter avere una propria linea di produzione, con investimenti sia energetici che di installazione molto limitati.

Tempco centralina termoregolazione riscaldamento stampo vulcanizzazione lattice

Tempco centralina termoregolazione vulcanizzazione lattice

Tempco centralina termoregolazione impianto vulcanizzazione lattice

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Scambiatori di calore a piastre TCOIL nelle rinnovabili

Nuovo video sul canale Tempco YouTube che mostra uno dei nostri famosi scambiatori di calore TCOIL. Si tratta del tipo di scambiatori a piastre per impiego a immersione, o applicati all’esterno di serbatoi, vasche o qualsiasi utenza che necessiti di termostatazione.

Questi scambiatori sono realizzati usando due lamiere metalliche saldate a punti (da cui il nome in inglese, Dimple jacket exchangers), e poi rigonfiate a pressione controllata per creare al loro interno un’intercapedine al cui interno passa il fluido che deve essere raffreddato o riscaldato, acquisendo o cedendo energia.

Sono quegli scambiatori che utilizziamo in tutte quelle applicazioni di recupero energetico per cui, immersi in una vasca o bacino, vanno ad acquisire o dissipare energia termica. In tema di energie rinnovabili, abbiamo parlato ad esempio qualche tempo fa di geotermia: ebbene, questi sono quegli scambiatori che impieghiamo immersi in vasche, piuttosto che in bacini naturali quali laghi o direttamente in acqua di mare, come scambiatori diretti immersi in un fluido più freddo o più caldo.

Nella fattispecie, lo scambiatore TCOIL mostrato nel video è di tipo elettrolucidato, un tipo di finitura molto impiegata in ambito farmaceutico o chimico, o semplicemente laddove è richiesta una superficie estremamente liscia onde ridurre i fenomeni di aderenza di incrostazioni o, quando vengono immersi in acqua di mare, formazioni biologiche, come alghe o cozze.

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Termoregolazione in R&D nel pharma per bioservices

Torniamo a parlare di un’interessante applicazione in ambito pharma, che Tempco ha sviluppato per una delle più importanti realtà italiane in ambito r&d nei bioservices. Il cliente è in particolare un importante produttore di API, principi attivi farmaceutici, molto impegnnato nella ricerca e sviluppo di processi innovativi e sostenibili nella produzione farmaceutica.

Per le applicazioni a servizio dei laboratori del cliente è stato sviluppato un sistema integrato di termoregolazione, completo di controllo PID di diversi livelli di temperatura, che provvede a fornire potenzialità termiche differenti in funzione della duty. Il controllo e regolazione fini della temperatura nelle attività di ricerca di nuove molecole e principi attivi è un asset chiave in questa tipologia di industria, a garanzia della sicurezza di processo e della qualità costante dei prodotti finali.

applicazione-Tempco-termoregolazione-Ricerca-pharma-bioservices-API

Il sistema di termoregolazione per la produzione di API è infine stato realizzato in modalità turn-key plug and play.

Tempco termoregolazione Ricerca pharma API

Tempco termoregolazione Ricerca bioservices pharma produzione API

Tempco termoregolazione Ricerca pharma API bioservices

Tempco termoregolazione Ricerca pharma produzione bioservices API

Tempco termoregolazione Ricerca bioservices pharma API

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Dove posizionare il vaso di espansione negli impianti idraulici

In questo nuovo video sul canale YouTube di Tempco parliamo del vaso di espansione, che si trova in tutti gli impianti termodinamici, di termoregolazione, raffreddamento o riscaldamento e impianti idraulici, ovunque vi siano fluidi in circolazione.

Come dice la parola stessa, il vaso di espansione serve a compensare la dilatazione termica dei fluidi, che esposti a variazioni di temperatura sono soggetti a variazioni di volume.

Parliamo in particolare di vasi di espansione atmosferici, ovvero aperti e quindi esposti all’atmosfera. Ebbene, dove va collocato il vaso di espansione in un impianto? Il vaso di espansione deve essere sempre collocato nel punto più alto dell’impianto. Infatti, seguendo la legge fisica di vasi comunicanti, i fluidi nelle tubazioni tendono a portarsi tutti al medesimo livello.

Pertanto, se posizioniamo il vaso di espansione in una posizione più in bassa rispetto alle tubazioni, avremo una tracimazione del vaso di espansione per troppo pieno. Ciò accade in quanto i fluidi che circolano nelle tubazioni a livelli più alti tenderanno a posizionarsi allo stesso livello del punto dell’impianto esposto all’atmosfera.

Ecco perché, dunque, il vaso di espansione va posizionato nel punto più alto. Sulle tubazioni sarà quindi possibile installare degli sfiati.

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Dall’acqua all’energia, Baglietto apre al futuro della nautica a zero emissoni

E’ avvenuta ufficialmente il 12 aprile scorso la presentazione di Bzero, sistema ibrido elettrico per navigazione a zero emissioni negli yacht di lusso del costruttore Baglietto che grazie al contributo delle rinnovabili, fotovoltaico e celle a combustibile alimentate a idrogeno, porta la sostenibilità nei viaggi per mare.

Tempco è stata fiera di partecipare all’evento in veste di partner tecnico di Baglietto: il costante impegno di Tempco e Baglietto nella tutela e salvaguardia dell’ambiente trovano un punto comune nel progetto.

Il progetto Bzero, a favore di una nautica sempre più sostenibile e green, ha come obiettivo primario quello di aumentare l’autonomia elettrica di crociera dell’imbarcazione in modalità zero emissioni. È infatti prevista l’integrazione a bordo delle imbarcazioni Baglietto della tecnologia fuel cell a idrogeno su piattaforma ibrida o diesel-electric. Nel cantiere Baglietto è stato realizzato un prototipo perfettamente funzionante del sistema che sarà poi montato a bordo delle imbarcazioni.

Il contributo di Tempco per raggiungere questo traguardo consiste nella fornitura di sistemi di raffreddamento dell’elettronica di potenza a bordo. Grazie a uno studio approfondito del caso, Tempco ha potuto garantire una soluzione efficiente e compatta oltre che, naturalmente, totalmente customizzata sulle esigenze del cliente.

Uno yacht tanto innovativo e futuristico necessita infatti di una progettazione raffinata ed elegante tanto nei macchinari a bordo quanto nei dettagli di lusso di ogni minima rifinitura. Un grande obiettivo è quindi stato raggiunto per Tempco, portando un ottimo esempio di come l’ingegneria e il lusso possano collaborare a un fine comune.

Baglietto Bzero yacht zero emissioni celle a combustile idrogeno Tempco

Lo schema tecnico in sala macchine reso trasparente mostra chiaramente tutta la portata innovativa del progetto Bzero di Baglietto

Il nome Bzero (B raised to zero) sta a indicare che le emissioni in viaggio di questo yacht saranno pari a zero. Questo è reso possibile grazie all’energia solare e a un modulo di produzione di idrogeno a partire direttamente dall’acqua di mare, filtrata e deionizzata. Il fine è la sintesi del carburante principale dell’imbarcazione, proprio l’idrogeno, con grado 5.0 di purezza alla pressione massima di 35 bar. Tutto ciò avviene tramite elettrolizzatori di tipo AEM, alimentati grazie all’energia accumulata dai pannelli fotovoltaici. In questo modo l’idrogeno che alimenta il motore dello yacht è di tipo totalmente ‘green’.

In sintesi:
➔ L’acqua di mare viene raccolta, filtrata e deionizzata da un modulo di produzione di idrogeno
➔ A questo punto, partendo dall’acqua trattata, viene sintetizzato l’idrogeno, il carburante dello yacht
➔ Durante il procedimento, l’energia solare raccolta dai pannelli fotovoltaici alimenta gli elettrolizzatori AEM. Sono questi che consentono il corretto svolgimento di ogni passaggio.
➔ Il risultato? Un idrogeno green e pulito per zero emissioni

Per ognuno di questi step è necessario un attento controllo della temperatura e per garantirlo Baglietto si è affidata a Tempco. Sistemi studiati ad hoc garantiscono infatti il raffreddamento degli elementi di elettronica di potenza a bordo, cioè di tutte le parti elettriche delegate al sistema di avviamento e alimentazione dell’imbarcazione. Ancora una volta, si produce energia in modo eco-sostenibile.

Nel video qui sotto (courtesy Baglietto), a ulteriore testimonianza dell’efficacia e della cura di ogni dettaglio del progetto, è possibile seguire un ipotetico itinerario a zero emissioni con il nuovo yacht Baglietto. Ad ogni tappa del viaggio, si può vedere come l’imbarcazione recuperi energia e come il suo spostamento sia ‘sea friendly’, a tutela del mare e dell’ambiente.

È nei dati finali che si vede il successo di quello che inizialmente era solo un ambizioso obiettivo, e che oggi è diventato un vero e proprio traguardo.

In Tempco crediamo fermamente che il futuro della mobilità e dei trasporti sostenibili sia fondato sul corretto utilizzo dell’idrogeno e della CO2. Con nuove tecniche sofisticate, di studio e applicazione, grazie a queste risorse una volta ritenute solamente scarti di produzione, è possibile cambiare completamente il punto di osservazione e guardare alle nuove opportunità che le tecnologie innovative aprono nella mobilità.

A partire dalla navigazione silenziosa nelle distese blu con Baglietto.

 

 

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