Negli ultimi dieci anni, i sistemi di refrigerazione a CO2 , sono stati percepiti come eccezioni alle norme accettate della refrigerazione commerciale. Per lo più sostenuti da un piccolo sottoinsieme di operatori di supermercati dalla mentalità sostenibile, gli impianti a CO2 sono stati impiegati spesso come prove di concetto e più raramente come strategia di refrigerazione primaria di un rivenditore. Anche se si è visto un aumento costante nell’adozione della CO2 negli ultimi anni, non hanno ancora sperimentato l’accettazione a livello industriale che sta avvenendo in Europa.
Ma questo sembra cambiare. La riduzione graduale del refrigerante idrofluorocarburo (HFC) a livello globale e le successive normative ambientali hanno generato un rinnovato interesse per la refrigerazione a CO2 e preparato il terreno per la sua probabile adozione diffusa .
In tutto il settore della vendita al dettaglio degli alimenti, le parti interessate stanno ripensando il loro approccio alla refrigerazione e promuovendo l’uso di refrigeranti con un potenziale di riscaldamento globale (GWP) inferiore. Tra le strategie ambientali identificate per combattere il cambiamento climatico, l’inverdimento delle apparecchiature di refrigerazione commerciale e industriale è stato riconosciuto come una tattica essenziale dei piani di decarbonizzazione e delle iniziative di sostenibilità aziendale. I rivenditori stanno cercando strategie di refrigerazione a lungo termine che supportino:
Sforzi ambientali, sociali e di governance (ESG) / Efficienza energetica e obiettivi di riduzione delle emissioni / Obiettivi zero.
Con un potenziale di distruzione dell’ozono (ODP) pari a zero e un GWP di 1, il refrigerante naturale CO2 (nome del refrigerante R-744) è diventato una valida alternativa ai refrigeranti HFC con GWP più elevato. Inoltre, la proliferazione dei sistemi di refrigerazione a CO2 in tutto il mondo ha dato ai produttori di attrezzature l’opportunità di migliorare la compressione, i controlli e le tecnologie delle valvole , semplificando la gestione del sistema e portando i costi del sistema alla parità con i sistemi tradizionali HFC. Guardiamo più da vicino alcune delle tendenze che guidano l’aumento dell’adozione della refrigerazione a CO2 .
I regolamenti abbassano i livelli di GWP:
I regolamenti globali, federali e statali stanno portando l’industria lontano dagli HFC e verso alternative a basso GWP. L’emendamento di Kigali al protocollo di Montreal , che è stato ratificato da 129 paesi , serve come quadro normativo che sostiene una serie di questi sforzi anche all’estero.
Secondo il suo programma di riduzione graduale della produzione e del consumo di HFC, il prossimo passo sarà una riduzione del 40% nel 2024 (rispetto alla linea di base stabilita nel 2011-2013). I regolamenti sui refrigeranti sono stati costruiti per seguire questo mandato.
Mandati CARB:
Invece per molti anni, il California Air Resources Board (CARB) ha guidato gli sforzi per eliminare gradualmente gli HFC nello stato della California. La sua attuale proposta per il 2022 ha fissato 150 GWP come parametro di riferimento per il refrigerante per i suoi mandati a livello statale. Così, tutti i nuovi sistemi di refrigerazione contenenti più di 50 libbre di refrigerante installati in nuove strutture dovranno usare refrigeranti con meno di 150 GWP.
Le strutture esistenti prenderanno in considerazione l’impronta di refrigerazione delle attrezzature superiori a 50 libbre nell’intera flotta di negozi di un rivenditore in California, tra cui: negozi esistenti, nuove costruzioni, retrofit e ristrutturazioni. Molti addetti ai lavori considerano ciò che sta accadendo in California come una potenziale anteprima di ciò che accadrà nel resto del mondo.
Poiché gli obiettivi normativi sembrano portare i livelli di GWP vicino o sotto la soglia dei 150 GWP, molti rivenditori stanno attivamente esplorando le loro opzioni di sistemi a basso GWP.
Tendenze di adozione globale:
La refrigerazione a CO2 è stata ampiamente utilizzata in tutta Europa per più di un decennio. Oggi, questa tendenza continua con l’adozione in costante aumento in tutti i paesi. Secondo i recenti dati dell’industria, quasi 46.500 sistemi booster transcritici a CO2 sono attualmente installati in tutto il mondo… 900 negli Stati Uniti (1.400 in Nord America con l’inclusione del Canada) 40.000 nell’UE 5.000 in Giappone ,fra quelli con più istallazioni.
Le stime dell’industria mostrano che l’E.U. ha registrato una crescita significativa nella refrigerazione a CO2 dal 2020-2021. E si prevede anche che l’adozione della CO2 aumenterà fino al 50% entro il 2025. Questo trend di crescita dovrebbe continuare con una traiettoria simile per tutto il prossimo decennio .
Miglioramenti tecnologici e applicazioni emergenti:
Le tecnologie di refrigerazione a CO2 come già detto, sono in continua evoluzione. Grazie all’aumento dell’adozione globale e agli investimenti in ricerca e sviluppo (R&S), i produttori di apparecchiature continuano a perfezionare i componenti della CO2, a superare le sfide conosciute e a semplificare il funzionamento del sistema.
L’efficienza energetica intrinseca della CO2 nella maggior parte dei climi le permette di fornire riduzioni delle emissioni dirette e indirette, o un minore impatto di riscaldamento equivalente totale (TEWI). Le tecnologie di sistema si stanno evolvendo per migliorare questi benefici e mitigare le complessità del refrigerante e del sistema della CO2.
Controlli elettronici del sistema:
Per gestire efficacemente le alte pressioni di CO2 e le volatilità del sistema, i sistemi booster transcritici di CO2 hanno beneficiato notevolmente dei miglioramenti nei controlli elettronici progettati per semplificare l’installazione, la messa in funzione e la gestione del sistema durante il funzionamento standard. Questi tipi di miglioramenti minimizzano le complessità del sistema, alleviano il carico dei tecnici e forniscono tranquillità agli utenti finali.
Nonostante ciò, i sistemi booster transcritici a CO2 continuano a essere i sistemi di refrigerazione a CO2 più ampiamente adottati e sono preferiti nei negozi al dettaglio di alimentari di medie e grandi dimensioni.
Componenti del sistema booster transcritico a CO2 integrato:
Oggi, i sistemi booster a CO2 transcritica continuano ad essere i sistemi di refrigerazione a CO2 più ampiamente adottati e sono preferiti nei negozi al dettaglio di medie e grandi dimensioni come detto sopra. Un vantaggio chiave del sistema è che entrambi i circuiti a media (MT) e bassa temperatura (LT) funzionano con R-744. La progettazione del sistema richiede la perfetta integrazione di tutti i componenti, compresi: compressori, valvole di espansione elettroniche (EEV), valvole ad alta pressione e un controller elettronico.
Strategie per ambienti caldi:
I sistemi booster transcritici a CO2 sono soggetti a un calo di efficienza in climi ambientali caldi, ma i produttori hanno sviluppato una varietà di strategie per mantenere i livelli di efficienza.
I raffreddatori di gas adiabatici , mantengono il refrigerante al di sotto del suo punto critico il più a lungo possibile per massimizzare l’efficienza del sistema Compressione parallela , comprimono il gas di flash in eccesso a una pressione più elevata tramite un compressore dedicato a uno stadio intermedio, con conseguenti guadagni di efficienza annualizzati dell’8-10% .
Unità di condensazione a CO2 distribuita (CDU): :
Gli operatori in tutta l’UE stanno iniziando a utilizzare le CDU a CO2 per supportare le architetture dei sistemi di refrigerazione distribuiti. Sebbene questo approccio sia ideale per i negozi di piccole dimensioni, può potenzialmente supportare anche retrofit di negozi più grandi, permettendo agli operatori di smantellare sezioni dei loro sistemi HFC e sostituirli con CDU a CO2.
Un approccio CDU CO2 distribuito, fornisce un’alternativa più piccola, più leggera e più semplice ai sistemi CO2 centralizzati, offrendo vere caratteristiche “plug and play”. Un tipo di compressore scroll transcritico di CO2 lanciato recentemente nell’UE è progettato per supportare le CDU di CO2 distribuite. È dotato di iniezione dinamica del vapore (DVI) che elimina la necessità di una compressione parallela, abbassando così i costi del sistema e aumentando l’efficienza energetica. Sfrutta i controlli integrati che gestiscono il funzionamento del sistema e migliorano la facilità d’uso. Il rilascio di simili compressori scroll transcritici a CO2 dovrebbe essere esteso a livello globale nei prossimi anni.
Prepararsi per un futuro più sostenibile…
La maggiore attenzione alla refrigerazione sostenibile e i continui sforzi per migliorare le tecnologie delle apparecchiature e dei sistemi a CO2 posizioneranno la CO2 per un’adozione globale molto più ampia nel prossimo decennio. Mentre il mercato della refrigerazione a CO2 continua ad espandersi, la proliferazione di nuovi prodotti sta creando economie di scala, che abbassano i costi e le complessità dell’implementazione delle tecnologie a CO2. Attenti ai miglioramenti tecnologici e alle nuove offerte di prodotti nei sistemi a CO2, dando agli utenti finali e agli appaltatori la fiducia per andare avanti con questo refrigerante naturale e rispettoso dell’ambiente.
