Con il cambiamento climatico che diventa una realtà urgente, le aziende hanno cambiato il modo in cui affrontano le tecnologie quotidiane, comprese quelle utilizzate nella refrigerazione e nel raffreddamento. Di conseguenza, Sistemi di refrigerazione a CO2 sono emersi come alternative efficienti e sostenibili alla refrigerazione tradizionale, che utilizza refrigeranti sintetici come gli idrofluorocarburi (HFC), che sono potenti gas serra con elevati valori di potenziale di riscaldamento globale (GWP) e consumo di energia.
D’altro canto, la CO2 è un refrigerante naturale caratterizzato da basso impatto ambientale, ampio intervallo di temperature di esercizio ed efficienza energetica. Ciò ha portato a una maggiore adozione di sistemi di refrigerazione a CO2 per uso commerciale e industriale. Ad esempio, quasi 25% dei negozi alimentari in Europa, ovvero circa 65,000 negozi, utilizzano la tecnologia di refrigerazione a CO2. Ciò rappresenta un aumento significativo rispetto al Negozi 30,000 che hanno utilizzato sistemi di refrigerazione transcritici a CO2 nel 2019 in tutto il mondo.
Questo blog fornisce quindi approfondimenti chiave sulle apparecchiature di refrigerazione a CO2 per i rivenditori ed esplora come potrebbe essere il sistema di raffreddamento più promettente del settore.
Sommario
Cos’è un sistema di refrigerazione a CO2?
Mercato globale delle apparecchiature di refrigerazione a CO2
Applicazioni dei sistemi di refrigerazione a CO2
Tecnologie a supporto dell'adozione del refrigerante CO2
Vantaggi della refrigerazione a CO2
Conclusione
Cos’è un sistema di refrigerazione a CO2?
A Refrigerazione a CO2 Il sistema è un'apparecchiatura ecologica che utilizza anidride carbonica (CO2) nel processo di raffreddamento al posto dei refrigeranti sintetici come gli HFC utilizzati nelle tradizionali unità di refrigerazione. La CO2, o R-744, è un refrigerante naturale presente nell'atmosfera con un GWP pari a 1 e un potenziale di riduzione dell'ozono (ODP) pari a zero. È anche atossico, non infiammabile, inodore, incolore e insapore. Il sistema di refrigerazione a CO2 comprende vari componenti, tra cui il compressore, il condensatore, le valvole di espansione e l'evaporatore.
Il compressore è un componente fondamentale utilizzato per aumentare la pressione e la temperatura del working gas, che alimenta il ciclo frigorifero. Il gas ad alta temperatura e alta pressione proveniente dal compressore viene trasformato nello stato liquido nel condensatore. In questo componente, il sistema assorbe e rilascia il gas compresso, a significare la sua capacità di mantenere un ambiente fresco. Il refrigerante lascia il condensatore come liquido ad alta pressione e a bassa temperatura e viene trasferito nella valvola di espansione.
La valvola di espansione riduce la pressione della CO2 liquida, diminuendone di conseguenza la temperatura. Inoltre, la caduta di pressione fa bollire rapidamente parte della CO2, trasformandola in una miscela di vapore e liquido. Il refrigerante entra quindi nell'evaporatore come una miscela di CO2 liquido-vapore a bassa temperatura e bassa pressione. Raffredda l'aria circostante assorbendo il calore, evaporando e ritrasformandosi in gas a bassa pressione completando il ciclo.
Mercato globale delle apparecchiature di refrigerazione a CO2
Sempre più aziende in tutto il mondo stanno passando ai sistemi di refrigerazione a CO2, con conseguente aumento della popolarità e della domanda. Nel 2023 è stata stimata la dimensione del mercato transcritico della CO2 48.52 miliardi di dollari. Si prevede che raggiungerà i 140.93 miliardi di dollari entro il 2030, crescendo a un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 16.5%.
Europa, Nord America e Giappone costituiscono il mercato più grande per le apparecchiature di refrigerazione a CO2. Essendo il mercato principale, l'Europa ha circa Negozi 68,500 che utilizzano sistemi di refrigerazione a CO2, di cui 60000 con sistemi di rack centralizzati (negozi) e 8500 con unità condensatrici a CO2 (siti industriali). Il Giappone conta circa 8385 negozi e 400 siti industriali dotati di sistemi di CO2 transcritici. Il Nord America ha 2930 negozi e 498 siti industriali che utilizzano la tecnologia di refrigerazione a CO2.
Vari fattori stanno guidando la crescente domanda di unità di refrigerazione a CO2, tra cui:
- Rigorose normative governative che limitano l’uso di refrigeranti HFC e implementano programmi volti a ridurre gradualmente la produzione e il consumo di refrigeranti HFC. Ad esempio, l’American Innovation and Manufacturing Act del 2020 (AIM Act) cerca di ridurre gli HFC a 60% dei livelli di riferimento entro il 2024.
- È in corso uno spostamento globale verso tecnologie sostenibili dal punto di vista ambientale mentre le aziende cercano di ridurre la propria impronta di carbonio.
- Progressi tecnologici in apparecchiature per CO2 transcritica, che hanno portato a una migliore efficienza del sistema, a migliori controlli e a migliori caratteristiche di sicurezza.
Applicazioni dei sistemi di refrigerazione a CO2
I sistemi di refrigerazione a CO2 sono utilizzati in vari settori e ambienti, tra cui:
- Ambienti industriali come l'industria alimentare, farmaceutica e manifatturiera, per processi e apparecchiature di raffreddamento
- Refrigerazione commerciale, inclusi supermercati, minimarket, ristoranti e altri esercizi di vendita al dettaglio di prodotti alimentari
- Celle frigorifere e magazzinaggio, dove il controllo della temperatura è fondamentale per mantenere la qualità e la sicurezza dei prodotti immagazzinati
- Sistemi di trasporto refrigerati su camion e rimorchi per il trasporto sicuro di merci sensibili alla temperatura
- Nei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) per ridurre il loro impatto ambientale
Tecnologie a supporto dell'adozione del refrigerante CO2
Le tecnologie utilizzate in Refrigerazione a CO2 le unità sono in continua evoluzione, consentendo ai produttori di creare apparecchiature più efficienti ed economicamente vantaggiose. Questi possono includere:
Sistemi a CO2 subcritici e transcritici
I sistemi di refrigerazione a CO2 possono funzionare in cicli subcritici o transcritici. I sistemi subcritici operano al di sotto del punto critico della CO2 (31.1 ℃ e 7.37 MPa, rispettivamente per temperatura e pressione), mentre i sistemi transcritici operano al di sopra di questo punto. La scelta tra cicli subcritici e transcritici dipende dall'applicazione specifica e dalle condizioni ambientali. Ad esempio, i cicli transcritici sono ideali nei contesti di vendita al dettaglio in cui vengono utilizzati refrigeranti naturali nei sistemi booster.
Caratteristiche di sicurezza
La sicurezza in un sistema di refrigerazione è importante. Le unità di refrigerazione a CO2 incorporano varie caratteristiche di sicurezza, come dispositivi di limitazione della pressione, sistemi di rilevamento delle perdite e meccanismi di arresto di emergenza, per garantire un funzionamento sicuro.
Sistemi di controllo avanzati
I sistemi booster transcritici a CO2 integrano sistemi di controllo avanzati che aiutano a gestire la volatilità del sistema e le alte pressioni della CO2. Questi sistemi di controllo vengono utilizzati per monitorare e ottimizzare le prestazioni del sistema di refrigerazione a CO2. Ad esempio, garantiscono un controllo preciso della temperatura, efficienza energetica e adattabilità alle diverse condizioni operative.
Sistemi di recupero energetico
Nei sistemi di refrigerazione tradizionali, il calore generato durante il ciclo di raffreddamento veniva spesso smaltito. Ciò ha reso il recupero del calore una delle principali preoccupazioni tra aziende e consumatori. Perciò, sistemi di recupero energetico nella refrigerazione a CO2 affrontare questa sfida fornendo soluzioni per catturare e riutilizzare il calore di scarto generato durante il processo di refrigerazione. Questa tecnologia migliora l'efficienza energetica complessiva del sistema, il rapporto costo-efficacia e la sostenibilità.
Vantaggi della refrigerazione a CO2
I sistemi di refrigerazione a C02 stanno trasformando l'industria del raffreddamento, sostituendo gradualmente le tradizionali apparecchiature di refrigerazione. Offrono diversi vantaggi, tra cui:
Efficienza energetica
La CO2 ha prestazioni termodinamiche più elevate, che portano a un minor consumo di energia. Inoltre, la CO2 ha una temperatura di scarico più elevata (circa 100 -120°C) rispetto ai refrigeranti tradizionali, il che ne migliora le capacità di recupero del calore, l'indice di compressione e la reiezione del calore.
Efficienza dei costi
Le apparecchiature di refrigerazione a CO2 hanno costi di manutenzione e operativi relativamente inferiori. Ad esempio, l’efficienza energetica in definitiva riduce i costi. Inoltre, l’incremento della ricerca e sviluppo (R&S) ha portato ad un aumento dei volumi di produzione e all’integrazione di innovazioni avanzate, che hanno portato i costi del sistema alla parità con quelli dei tradizionali sistemi di refrigerazione HFC.
Proprietà chimiche stabili
Il refrigerante CO2 ha proprietà chimiche stabili che garantiscono affidabilità e sicurezza durante le operazioni, come non tossicità e non infiammabilità. La sua natura inerte aiuta a garantire che non reagisca con altre sostanze nel sistema di refrigerazione.
Basso impatto ambientale
La CO2, come refrigerante naturale, ha un GWP pari a 1 e un ODP pari a 0, che è di gran lunga inferiore a quello dei refrigeranti sintetici come CFC e HCFC. Ad esempio, l’R-134 e l’R-404A hanno GWP rispettivamente di 1400 e 3260. Questi valori GWP rendono la CO2 un’opzione più sostenibile dal punto di vista ambientale. Inoltre, la maggior parte della CO2 utilizzata per la refrigerazione è un sottoprodotto industriale rilasciato dalle fabbriche. Pertanto, il suo utilizzo come refrigerante può essere considerato un processo di riciclaggio, riducendo l’impatto ambientale.
Conclusione
Le unità di refrigerazione a CO2 stanno diventando sistemi di raffreddamento alternativi, sostituendo le apparecchiature di raffreddamento tradizionali. Dai supermercati ai ristoranti e agli impianti di produzione, i sistemi di refrigerazione a CO2 stanno gradualmente diventando il meccanismo di raffreddamento preferito.
Ciò crea un’opportunità per le aziende non solo di sostenere la sostenibilità ambientale, ma anche di soddisfare la crescente domanda di soluzioni ecocompatibili nel mercato. Fornire macchinari di raffreddamento noti per il loro basso impatto ambientale e il rispetto di rigorose normative ambientali consente a queste aziende di posizionarsi come leader nelle pratiche responsabili.
Oltre ai vantaggi ambientali, i sistemi di refrigerazione a CO2 offrono elevata efficienza e risparmi sui costi, a vantaggio sia delle aziende che dei clienti target.
