Sui media si è parlato molto del fatto che le pompe di calore elastocaloriche sarebbero in grado di raggiungere un’efficienza cinque volte superiore rispetto alle moderne pompe di calore a compressione, oggi ampiamente utilizzate nei condomini, nelle villette e nelle case private in tutta Italia. Si sosteneva anche che avrebbero potuto sostituirle già nel prossimo futuro.
Un portale specializzato spiega però come queste affermazioni si rapportino ai risultati scientifici reali. La verità è che la ricerca nel campo dell’elastocalorica appare certamente promettente, ma allo stadio attuale, ancora di laboratorio, non ha alcun legame diretto con le tecnologie per il riscaldamento degli edifici. Il principio di funzionamento è del tutto diverso.
Sono prototipi, e solo nella scala di un piccolo ventilatore
Il principio di funzionamento delle pompe di calore elastocaloriche si basa sulla deformazione ciclica di leghe di nichel e titanio (NiTi), che per questo motivo modificano leggermente la propria temperatura, assorbendo o rilasciando energia termica. Su questa tecnologia lavorano da tempo diversi istituti di ricerca europei, ma i prototipi oggi disponibili sviluppano una potenza termica pari solo a pochi watt.
Questo significa che le loro possibilità sono di gran lunga inferiori rispetto a quelle delle moderne pompe di calore a compressione, utilizzate nelle abitazioni con radiatori o impianti a pavimento. I dispositivi impiegati negli edifici residenziali devono avere una potenza da alcuni fino a diverse decine di kilowatt, così da garantire un funzionamento stabile per tutta la stagione di riscaldamento, soprattutto nelle regioni del Nord Italia. La differenza tra le due tecnologie è quindi sostanziale e, allo stato attuale, non consente di parlare di alcuna reale competitività.
«Tutti i comunicati stampa che lasciano intendere che le pompe di calore elastocaloriche possano sostituire i dispositivi oggi in uso sono frutto di un malinteso. I prototipi elastocalorici attuali hanno una potenza paragonabile a quella di una ventola per computer, mentre le pompe che riscaldano le case lavorano con potenze di migliaia di watt. La differenza di scala è enorme», sottolinea l’esperto citato dal portale.
L’elastocalorica è ancora molto lontana dalle attuali pompe di calore
Una panoramica sulle possibilità dell’elastocalorica è presentata nella metanalisi Performance overview of caloric heat pumps: Update 2024, pubblicata dall’Università di Aalborg. Si tratta del più ampio lavoro scientifico disponibile in questo ambito, che comprende oltre 160 pubblicazioni scientifiche e più di 300 risultati sperimentali.
Da questo studio emerge chiaramente che i prototipi elastocalorici attuali sono ancora molto lontani dalle esigenze reali del mercato, comprese quelle dei sistemi di riscaldamento tipici in Italia, dai radiatori tradizionali agli impianti a pavimento.
- il valore del coefficiente di prestazione COP dei prototipi studiati è pari a circa 1–2 per differenze di temperatura tipiche del riscaldamento degli edifici (20–35 K);
- l’efficienza rispetto al ciclo inverso ideale di Carnot non supera il 20 per cento;
- la potenza termica dei dispositivi si colloca per lo più nell’intervallo da 1 a 30 W, e solo eccezionalmente arriva a circa 100 W.
Per fare un confronto, le moderne pompe di calore a compressione, che lavorano nelle stesse condizioni di temperatura, raggiungono valori di COP compresi tra 3 e 6, mentre la loro efficienza rispetto al ciclo inverso ideale di Carnot si colloca tra il 40 e il 60 per cento. Allo stesso tempo garantiscono un’elevata stabilità operativa e una durata di servizio dell’ordine di 20–25 anni.
Sul mercato italiano sono disponibili soluzioni in un ampio intervallo di potenza, dai sistemi per singoli appartamenti fino agli impianti destinati a grandi condomini e edifici commerciali. «Questo mostra chiaramente che l’elastocalorica non può essere considerata una tecnologia alternativa rispetto alle pompe di calore oggi impiegate negli edifici», osserva l’esperto.
«I risultati delle ricerche svolte finora sull’elastocalorica indicano che, allo stato attuale, l’utilizzo di questa tecnologia per il riscaldamento degli edifici non è possibile. In futuro potrebbe trovare applicazioni specifiche nel raffrescamento degli edifici, aspetto particolarmente interessante in un clima caldo come quello italiano, ma per questo saranno necessari ulteriori studi», aggiunge.
Non bisogna confondere le simulazioni con le possibilità reali
Le affermazioni sensazionalistiche secondo cui le pompe elastocaloriche sarebbero «cinque volte più efficienti» si riferiscono esclusivamente ai risultati di modelli informatici artificiali. Il loro funzionamento è stato analizzato in intervalli di temperatura molto ristretti delle sorgenti di calore, spesso con differenze di pochi kelvin e per di più in condizioni ideali.
«Sono stati proprio questi modelli, e non le misurazioni del funzionamento di dispositivi reali e di sistemi di riscaldamento reali, a generare i risultati sensazionali poi citati nei comunicati stampa. Simulazioni di questo tipo non tengono conto degli intervalli di temperatura reali per il riscaldamento degli edifici e non includono le effettive perdite di calore, le resistenze al flusso o i limiti dei materiali delle leghe NiTi», sottolinea l’esperto.
Va anche evidenziato che, allo stato attuale, non esiste alcun prototipo elastocalorico che, nelle misurazioni di laboratorio, raggiunga parametri tali da consentire un impiego diffuso di questa tecnologia negli edifici. I finanziamenti di cui parlano i media riguardano la ricerca di base e lo sviluppo dei materiali elastocalorici, non dispositivi pronti per l’applicazione commerciale nei sistemi di riscaldamento usati nelle abitazioni e nei condomini.
«Nel caso dell’elastocalorica, nei comunicati stampa si parla di un’efficienza cinque volte superiore, ma questi numeri — cosa che negli articoli non veniva più evidenziata — derivano da simulazioni, non da misurazioni reali. In condizioni reali, vicine all’uso domestico delle pompe di calore, il coefficiente COP dell’elastocalorica è di circa 1–2, il che significa che in queste condizioni è perfino fino a tre volte meno efficiente delle pompe di calore», aggiunge.
«Non esiste alcun prototipo di questi dispositivi che raggiunga anche solo parametri vicini a quelli delle pompe utilizzate negli edifici», conclude l’esperto sul punto. Questo è il nodo centrale che separa oggi la ricerca promettente dalla tecnologia pronta per un utilizzo concreto nelle case.
Non oggi, non domani e non al posto delle pompe di calore
Oggi l’elastocalorica rappresenta una direzione di ricerca promettente, soprattutto nel contesto del raffrescamento degli edifici. Per quanto riguarda invece il suo potenziale come tecnologia di riscaldamento, per un utilizzo su scala più ampia sarà prima necessario superare una serie di limiti materiali, aumentare la resistenza ciclica delle leghe NiTi e sviluppare componenti che consentano un funzionamento efficace dei dispositivi con differenze di temperatura tipiche del riscaldamento.
Questa prospettiva potrebbe richiedere diversi decenni. Non si tratta quindi, in modo evidente, di una tecnologia pronta a sostituire le pompe di calore oggi utilizzate.
«Si tratta di una direzione di ricerca importante e promettente, ma presentare l’elastocalorica come alternativa alle pompe di calore significa fuorviare il pubblico. Tutte le principali analisi della Commissione europea e dell’Agenzia internazionale dell’energia (IEA) confermano che le pompe di calore a compressione resteranno nei prossimi decenni la base dell’elettrificazione del riscaldamento in Europa e rappresentano la migliore tecnologia disponibile per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici», aggiunge l’esperto.
Le sensazioni mediatiche legate all’elastocalorica si inseriscono in un’ulteriore ondata di pubblicazioni basate su semplificazioni e informazioni incomplete, che finiscono per minare la fiducia nelle pompe di calore. Negli ultimi anni contenuti di questo tipo sono diventati una parte ricorrente del dibattito pubblico, anche sullo sfondo della crescente attenzione verso le pompe di calore e i programmi di efficientamento energetico.
Si parla sempre più spesso delle cosiddette «tecnologie alternative per il riscaldamento», anche quando si tratta di soluzioni ancora nelle fasi iniziali di sviluppo. Per questo il portale specializzato invita a una discussione fondata su dati scientifici verificati e su tecnologie realmente disponibili sul mercato, che svolgono già oggi un ruolo chiave nella transizione energetica.
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