L'elettrificazione e il ruolo delle pompe di calore nella transizione energetica

Ognuno di noi ha tra le mani le chiavi per combattere il cambiamento climatico: quelle di casa nostra.

Da quando ho fondato con Alessio Casna Energy Renovation Studio, mi capita spesso di citare l’elettrificazione per spiegare in poche parole di cosa ci occupiamo. Quando dico che “Elettrifichiamo case e aziende”, forse traduco dall’inglese in maniera troppo letterale un concetto non ancora comune in Italia, perché mi pare che molti non comprendano immediatamente cosa intenda. In quest’articolo voglio quindi spiegare cosa significa elettrificazione, e perché è uno step fondamentale nella transizione energetica verso un futuro a emissioni zero.  

© Oleksandr Todorov su canva.com

Cosa significa “elettrificare” un’abitazione o un’azienda?

“Elettrificare” un impianto termico significa sostituire un sistema che genera calore bruciando combustibili fossili con una tecnologia all’avanguardia che utilizza energia elettrica, e quindi genera calore senza bruciare nulla. Per semplificare ulteriormente, sostituire una caldaia a metano o gasolio, una stufa a legna, pellet ecc., con una pompa di calore elettrica. In casa, lo stesso processo può riguardare anche la cucina, quando sostituiamo un piano di cottura a gas con uno a induzione.

Perché elettrificare è importante?

Qualsiasi sistema di riscaldamento degli ambienti o dell’acqua che brucia combustibili fossili (gas naturale, gasolio, legna, ecc.) genera emissioni nocive per l’atmosfera e per l’aria che respiriamo. Tendiamo a focalizzarci sull’inquinamento del sistema dei trasporti e dei processi industriali perché è tradizionalmente il più "facile da vedere", ma non consideriamo l’elefante nella stanza: le emissioni causate dagli impianti termici nelle nostre case e negli spazi in cui lavoriamo.

Il settore civile (ovvero gli edifici residenziali, gli uffici, gli alberghi e i negozi) è il secondo per emissioni e il più energivoro in Italia: ad oggi assorbe ben il 44% del totale dei consumi nazionali, contro il 32% di tutto il sistema di trasporto. Basta questo dato per comprendere come una transizione energetica efficace non possa non includere (anche) le nostre caldaie.

© La Roadmap per la Neutralità Climatica dell'Italia - edizione 2023, p. 22

Le pompe di calore e il paradosso dell'elettrificazione

Sostituire una caldaia a gas con una pompa di calore, comporta un aumento dell'efficienza energetica e una notevole diminuzione delle emissioni anche quando l'elettricità che alimenta la pompa di calore viene generata da centrali elettriche a gas. Com'è possibile?

Questo fenomeno si potrebbe definire il paradosso dell'efficienza dell'elettrificazione.

Ha due spiegazioni principali che vedremo nel prossimo paragrafo: le pompe di calore elettriche sono molto più efficienti rispetto agli impianti a gas ed è più efficiente e sostenibile produrre energia in modo centralizzato rispetto a bruciare gas in ogni casa o azienda.

Quanto sono più efficienti le pompe di calore rispetto alle caldaie a gas? 

Per semplificare al massimo, una caldaia a metano, per ogni unità di gas che consuma, produce 1 unità di calore.

Bruciando il gas in una centrale termoelettrica, per ogni unità di gas bruciato, si produce 1 unità di elettricità. Con una pompa di calore Kronoterm ADAPT 0312, questa elettricità può essere convertita in 5,45 unità di calore.

Questo significa che a fronte di 1 unità di calore che otteniamo bruciando 1 unità di gas a casa con una semplice caldaia, possiamo ottenere ben 5,45 unità di calore bruciando gas in centrale, e poi utilizzando l'elettricità prodotta per alimentare una pompa di calore.

Lo step successivo: eliminare il gas dall'equazione

Finora abbiamo visto come le pompe di calore siano più efficienti rispetto alle caldaie a metano, confrontando il consumo di gas “diretto” delle caldaie rispetto a quello - inferiore - delle pompe di calore che utilizzano elettricità prodotta in centrali termoelettriche alimentate a gas.

Abbiamo però un ulteriore asso nella manica dell'elettrificazione e delle pompe di calore: le fonti di energia rinnovabili. Mentre con una caldaia a gas non possiamo fare altro che continuare a bruciare combustibile e inquinare, possiamo alimentare una pompa di calore con energia prodotta in modo sostenibile – ad esempio in centrali idroelettriche o attraverso un impianto fotovoltaico – per arrivare ad azzerare del tutto le emissioni.

La sinergia tra pompa di calore e rinnovabili

Vediamo un esempio concreto, in Trentino Alto Adige. Entriamo insieme in una casa di classe D di 130 m2 con caldaia a condensazione, abitata da Anna, Michele e i loro due figli.

Anna ci mostra le bollette del gas: ogni anno, consumano 1500 m3 di metano. Solo nel 2023 hanno emesso ben 2.850 kg di CO2 nell’atmosfera: quasi tre tonnellate.

Hanno deciso di sostituire la loro caldaia a metano con una pompa di calore professionale che consuma 4.000 kWh all’anno per riscaldare gli ambienti e l’acqua calda sanitaria.

Quanto inciderà la nuova pompa di calore nella riduzione delle loro emissioni di CO2?

Per calcolare quante emissioni genererà il loro nuovo impianto termico, valutiamo tre scenari:

1. L'elettricità che utilizzerà la pompa di calore proverrà interamente da una centrale termoelettrica alimentata a gas Per produrre i 4.000 kWh necessari alla pompa di calore, la centrale elettrica brucerà 600 m3 di metano all’anno, emettendo 1.140 kg di CO2 nell’atmosfera. Non sono pochi, ma sono già meno della metà rispetto alla caldaia a gas.
   

2. La pompa di calore utilizzerà sia elettricità prodotta in una centrale termoelettrica, sia elettricità autoprodotta da Anna e Michele con un impianto fotovoltaico Grazie al fotovoltaico, la pompa preleverà solo 2000 kWh all’anno di elettricità della rete. Per produrre questi 2000 kWh di corrente elettrica, la centrale termica dovrà utilizzare 300 m3 di metano, che rilasceranno circa 570 kg di CO2 nell’atmosfera. L’80% in meno rispetto alla caldaia a gas.
   

3. La pompa di calore utilizzerà solo elettricità da fonti rinnovabili, sia prelevata dalla rete che autoprodotta con un fotovoltaico Ricordiamo un dato importante: Anna e Michele vivono in Trentino Alto Adige, dove il 95 % dell’energia elettrica in rete proviene da fonti rinnovabili, principalmente impianti idroelettrici (90%) e fotovoltaici (~5%). Per alimentare la pompa di calore, oltre al proprio impianto fotovoltaico utilizzeranno quindi elettricità prodotta senza bruciare gas, e avranno una casa green a emissioni zero.

© Designer-Obst su canva.com

Electrify Everything! Tagliamo il gas e utilizziamo solo l’elettricità

Per millenni, ci siamo riscaldati e abbiamo cucinato bruciando carbone, legna, gas. Fino a un secolo fa utilizzavamo lo stesso metodo anche per illuminare edifici e strade: l’avvento dell’elettricità ha comportato una rivoluzione in questo senso, permettendoci di godere degli spazi in sicurezza e comodità anche di notte.

Ora abbiamo le tecnologie per fare il passo successivo, e rivoluzionare il sistema di riscaldamento: le pompe di calore, che nei paesi del Nord Europa sono da decenni il sistema più utilizzato.

Sappiamo già che il modo più efficiente per riscaldarci risparmiando energia ed evitando emissioni nell'atmosfera è non bruciare combustibili. Allora perché non aderiamo al movimento che gli americani chiamano "Electrify Everything" e non elettrifichiamo tutto, a partire dagli spazi in cui viviamo ogni giorno? Ognuno di noi ha tra le mani le chiavi per combattere il cambiamento climatico: quelle di casa nostra.  

Hai qualche domanda o un ulteriore spunto di riflessione, oppure vivi in Trentino Alto Adige e stai considerando di elettrificare la tua casa o la tua azienda? Scrivici a info@energyrstudio.com o chiamaci al numero 338 226 8671.