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Quale futuro per la refrigerazione commerciale?
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- Creato: Domenica, 23 Febbraio 2014 09:10
In questi ultimi anni il mondo della refrigerazione sta vivendo momenti di grande evoluzione e trasformazione sotto la spinta di diversi fattori di carattere politico, legislativo, socio-economico, ambientale nonché dalle richieste di un mercato sempre più attento ai risparmi energetici e alla riduzione dei costi delle attrezzature frigorifere. Se si pensa che circa il 15 % del consumo mondiale di energia è dato dalla refrigerazione, si può facilmente comprendere come questo settore sia tra quelli più soggetti a provvedimenti di carattere legislativo tutte volti a ridurre l’impatto ambientale delle attrezzature refrigerate. In particolare la proposta di nuovo regolamento europeo sulla riduzione dei gas ad elevato effetto serra pone grosse problematiche ed incertezze sul futuro dei refrigeranti.
In risposta a tutto ciò molti ricercatori e le aziende della refrigerazione commerciale stanno portando avanti studi che permettono l’impiego di una nuova tecnologia della refrigerazione, detta refrigerazione magnetica.
Il principio fisico su cui si basa il funzionamento di un refrigeratore magnetico è analogo al principio di funzionamento di un refrigeratore convenzionale. Nel primo passo del processo invece che la compressione del refrigerante si ha una lega magnetocalorica – che rappresenta il refrigerante dell’impianto di refrigerazione magnetico – che viene mossa all’interno di un campo magnetico (il campo magnetico aumenta, passo numero 1). In entrambi i casi il refrigerante si surriscalda e deve essere raffreddato mediante l’estrazione di calore (passo numero 2). In seguito il campo magnetico nella lega magnetocalorica diminuisce di nuovo. Questo processo, passo numero 3, è analogo al processo di espansione in un refrigeratore convenzionale. Normalmente il materiale metallico lascia il campo magnetico, in modo che esso scenda al valore di 0 Tesla dal lato freddo (passo numero 4). Questa diminuzione nel campo magnetico porta ad un effetto frigorifero. In questo frangente il materiale magnetocalorico viene posto a contatto con la sorgente di calore, che si raffredda, dando luogo ad un processo frigorifero. Se questi quattro passi vengono applicati in maniera ripetitiva, si ottiene una macchina frigorifera magnetica ciclica.
Questo processo è possibile grazie all'effetto magnetocalorico (MCE), una proprietà intrinseca di tutti i materiali magnetici, e consiste nella variazione della parte magnetica dell’entropia del solido in conseguenza dell’accoppiamento dei sottoreticoli magnetici con il campo applicato. La natura del MCE fu spiegata indipendentemente da Debye e Giaque che proposero l’uso pratico dell’effetto per raggiungere temperature molto basse, in un processo noto come smagnetizzazione adiabatica. Come nella compressione di un gas, nel processo di magnetizzazione isoterma di un ferromagnete (o paramagnete) si riduce l’entropia, mentre con la successiva smagnetizzazione (similmente all’espansione del gas) si ripristina il valore dell’entropia a campo zero. Quindi, materiali magnetici con elevato MCE potrebbero essere convenientemente impiegati come refrigeranti solidi in impianti frigoriferi, con notevoli vantaggi rispetto alla tradizionale refrigerazione basata sul ciclo di compressione-espansione di gas: 1) impatto ambientale nullo; 2) maggior efficienza termodinamica (dovuta all’alta reversibilità dell’effetto magnetocalorico); 3) alta densità di energia (solido vs gas); 4) risparmio energetico (con l’eliminazione del compressore).
Ciò che ha reso attuale la ricerca nel campo della refrigerazione magnetica é stata la recente scoperta dell’esistenza di un effetto magneto-calorico rilevante (definito gigante) nel composto intermetallico Gd5(Si1.8 Ge2.2) dove è stata osservata una variazione di entropia DSmag di circa 20 J/kg K (un valore doppio rispetto a quelli misurati precedentemente) per una variazione di campo di 5T, a circa 270 K.
Questa tecnologia, in virtù della sua innocuità ambientale, può diventare un’alternativa molto interessante ai tradizionali cicli a compressione di vapore, che sta diventando sempre più svantaggiosa a causa di tutte le restrizioni riguardanti i refrigeranti, specialmente gli HCFC ed i CFC. La refrigerazione magnetica permette di ottenere coefficienti di prestazione molto elevati. Quindi, questa tecnologia può anche rappresentare un’alternativa economica alla refrigerazione convenzionale.
Confermando il motto "Sostenibili per natura" e con l'obiettivo di tener fede al progetto imprenditoriale ad alta sostenibilità sviluppatosi nel tempo grazie anche all’evoluzione delle tecnologie intelligenti, mirando a perseguire le proprie finalità economiche interagendo con l’ambiente, la società ed i Clienti su cui ricadono i benefici delle attività svolte, l'ARNEG di Campo San Martino (PD), Leader internazionale nella progettazione, produzione e installazione di attrezzature per il settore del retail, ha presentato ad Euroshop 2014, in collaborazione con COOLTECH Application (Fr), ed in anteprima mondiale, un prototipo di banco frigorifero che utilizza l’effetto magnetocalorico, che per le sue peculiarità non può non rievocare uno dei pensieri di Marcel Proust (1871-1922): "il vero viaggio di scoperta non consiste nel cercare nuove terre, ma nell'avere nuovi occhi".
