Sarebbe utilizzabile anche nelle discariche, negli impianti a biogas e per la geotermia

Il motore a Nitinol che trasforma in energia elettrica l’acqua calda di scarico di navi, industrie e data center

Il calore perso con l’acqua calda di scarico delle industrie vale il doppio della produzione di petrolio e gas dell'Arabia Saudita

[17 novembre 2016]

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Secondo la compagnia di Dublino Exergyn, un nuovo motore che produce energia elettrica dall’acqua calda reflua potrebbe ridurre il consumo di energia e le emissioni di CO2 in migliaia di imprese, dai trasporti marittimi ai  data center. I primi progetti pilota dovrebbero essere realizzati nel 2017, ma  Exergyn, un progetto finanziato dall’Unione europea attraverso il programma per la ricerca e l’innovazione Horizon 2020, ha già sviluppato un motore green e che si installa in un solo giorno e che in 3,5 anni ripaga le spese d acquisto.

Ad Exergyn stimano che a livello globale  il calore perso con l’acqua calda di scarico proveniente dai processi industriali sia circa il doppio della produzione di petrolio e gas annua dell’Arabia Saudita. Come dice l’amministratore delegato di Exergyn, Alan Healy,  a New Scientist «Questa è solo un po’ dell’acqua calda di scarico del  mondo», le companies «Nella maggior parte dei casi in realtà  spendono in energia per raffreddarla». Ad esempio, le navi di solito pompano l’acqua calda di ricupero del motore nello scafo per raffreddarla e nei data center  vengono utilizzati dei ventilatori energivori per dissipare il calore generato dai server, trovare un modo efficace per catturare e utilizzare questa energia sprecata potrebbe sia ridurre i costi che le emissioni di CO2

Alla Exergyn sottolineano che «Finora, per centinaia di companies in tutto il mondo, non c’è stato nessun metodo commercialmente percorribile  per utilizzare le enormi quantità di acqua calda sprecata (or low- grade waste heat “Lgwh”) che producono. Questo sta per cambiare. Se i generatori o processi della vostra compagnia producono un flusso costante di acqua calda di scarico, è possibile aumentare la redditività e diminuire l’intensità di carbonio del vostro business con l’Exergyn Drive». Una unità Exergyn converte la Lgwh in elettricità.

L’impresa irlandese spiega come ci riesce: Exergyn Drive utilizza le particolari proprietà del nitinol, una lega di nichel e stagno, che può essere modellato in qualsiasi forma ma che quando viene riscaldato «Subisce una transizione di fase e ritorna alla sua struttura originaria reticolo cristallino – spiega James Randerson su New Scientist. Questa ” proprietà di memoria di forma” rende il nitinol utilizzabile in una vasta gamma di applicazioni, tra cui i dispositivi medici, gli occhiali da sole infrangibili e i rover della Nasa  su Marte. Ha anche un’altra qualità insolita. Diversamente dalla maggior parte dei materiali, il Nitinol si espande una volta raffreddato, un po’ come fa l’acqua quando si trasforma in ghiaccio (si pensi al caos nel congelatore quando ci si lascia una bottiglia di birra a  raffreddare troppo a lungo)». Mike Langdon, responsabile gestione prodotti  Exergy, aggiunge: «Non ci sono molti materiali nell’universo che lo fanno».

Sono queste due proprietà che hanno portato alla realizzazione del motore Exergyn. All’interno del dispositivo, un fascio di fili di Nitinol lungo un metro sono attaccati ad un pistone e vengono irrorati ogni 10 secondi alternativamente da un flusso di acqua calda e di acqua fredda che li porta ad espandersi e a contrarsi rapidamente di 4 centimetri,  facendo muovere pistone su e giù. Un sistema idraulico converte questo  movimento lineare  in moto rotatorio che aziona un generatore. Il motore produce 10 kilowatt di energia elettrica da circa 200 kW di energia termica nell’acqua calda di scarico. Potrebbe sembra non estremamente efficiente, ma  è energia “libera” che altrimenti andrebbe sprecata e che spesso richiederebbe soldi ed altra energia per  raffreddare le acque reflue.

Dopo tre anni di test, progettazione e perfezionamento e modifiche dei materiali per consentire al motore di funzionare per milioni di cicli, si è arrivati all’Exergyn Drive che nel 2016 è stato finanziato con 2,5 milioni di euro dalla Commissione europea  per  portare questa a tecnologia sul mercato. I test industriali sono previsti nel 2017 all’aeroporto di Dublino e in due discariche. In tutti e tre i casi, la tecnologia Exergyn utilizzerà, per produrre energia in loco,  acqua calda fino a 90 gradi centigradi prodotti da un impianto a gas nell’aeroporto della capitale dell’Eire e dai generatori di biogas presenti nelle due discariche.

Oltre a sfruttare il calore residuo dell’industria, a Exergyn sperano che il loro motore possa espandere il mercato dell’energia geotermica che, attualmente, per essere economicamente efficace, richiede grossi volumi di acqua molto calda. In genere, per ottenerla bisogna scavare pozzi molto profondi con un ampio diametro il che aumenta enormemente i costi di perforazione.  Secondo Langdon, «La tecnologia di Exergyn può essere praticabile su una gamma più ampia di siti geotermici, in quanto funziona con acqua a temperatura e flusso minori».

John Blowes , ex presidente dell’ nstitution of diesel and gas turbine engineers, che ha visto la tecnologia, ma non ha alcuna partecipazione nella Exergyn, è d’accordo che possa avere una vasta  gamma di applicazioni, ma ha detto a New Scientist che «Solo una piccola percentuale di questi potrà essere valida, a meno che la company  non possa  produrre la tecnologia a basso costo». Altrimenti, alla fine,  non ci sarebbe redditività commerciale. Ma Langdon ribatte che «La combinazione dei costi del  carburante e la semplicità meccanica della macchina significa che Exergyn potrà contenere i costi. Attualmente può produrre elettricità a  40 sterline per MWhr: più conveniente rispetto al gas e al carbone».