di Costante Invernizzi e Paolo Iora| Dipartimento di Energia meccanica e industriale, Università di Brescia


Lo sfruttamento di sorgenti termiche denominate a bassa entalpia ha registrato una continua crescita negli ultimi anni, con un interesse che è andato aumentando di pari passo con la maggiore attenzione rivolta al risparmio energetico e alle problematiche di carattere ambientale. È infatti senza dubbio condivisibile la pratica di valorizzare sorgenti di calore, tramite processi di conversione in energia elettrica, che diversamente rimarrebbero inutilizzate e dissipate nell’ambiente. Da notare che in questo contesto bassa entalpia è sinonimo di bassa temperatura, definizione a nostro avviso dal significato più immediato ed efficace e a cui preferiamo fare riferimento.

In questo articolo tratteremo delle principali criticità inerenti al recupero di energia termica da sorgenti a bassa temperatura, in particolare nel caso di cascami termici derivati dai molteplici processi industriali esistenti, e delle soluzioni tecnologiche che si possono adottare per il loro sfruttamento.
A supporto di ogni successivo ragionamento va ricordato che i flussi di energia tra diverse parti di un sistema e le trasformazioni che avvengono al suo interno sono soggette alle limitazioni imposte dalle leggi della termodinamica (primo e secondo principio) le quali, volendo semplificare molto, affermano che:

(i) l’energia si conserva, ovvero non si può né creare né distruggere (primo principio);
(ii) alcune trasformazioni sono possibili mentre altre non lo sono (corollario al secondo principio della termodinamica, sul quale torneremo tra poco).

Rientrano nell’ambito del tema che stiamo trattando due forme di energia molto comuni: energia elettrica ed energia termica (o calore). Ora, è noto che la trasformazione di energia elettrica in energia termica è cosa relativamente semplice e assai comune.
Avviene per esempio ogni volta che utilizziamo una normale stufetta elettrica: se la potenza di targa è pari ad 1 kW, lasciandola funzionare per 1 ora siamo certi di aver convertito interamente il kWh elettrico prelevato dalla rete in un kWh termico, a beneficio dell’ambiente da riscaldare. Da notare che questa operazione è in accordo con i principi citati poc’anzi.
La completa conversione dell’energia dall’una all’altra forma soddisfa il primo principio; deduciamo poi dal successo dell’esperienza eseguita che è possibile trasformare interamente energia elettrica in calore, e annoveriamo la suddetta trasformazione tra quelle concesse dal secondo principio (o in altri termini: che non lo violano).

E se provassimo ad invertire la trasformazione precedente (cioè recuperare il tepore diffuso nella stanza e riconvertirlo interamente in elettricità)? No, questo il secondo principio non lo consente... [...]

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