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di Pier Carlo Cuscianna

La crisi energetica e quella ambientale sono tra le problematiche più critiche del nostro tempo. Non solo per le difficoltà che ne scaturiscono più direttamente in termini di reperimento delle risorse e di livello di qualità dell'ambiente, ma anche per le conseguenze indirette. È evidente, infatti, come le cause di molti dei più gravi conflitti e delle più eclatanti ingiustizie della nostra epoca a livello globale siano connesse con tali tematiche. L'importanza di questi temi è evidenziata dal messaggio di Benedetto XVI per la Giornata della pace 2007, che ha avuto per tema "La persona umana, cuore della pace".
Il Papa scriveva: "Accanto all'ecologia della natura c'è... una ecologia che potremmo dire "umana"" e aggiunge: "L'esperienza dimostra che ogni atteggiamento irrispettoso verso l'ambiente reca danni alla convivenza umana e viceversa. Sempre più chiaramente emerge un nesso inscindibile tra la pace con il creato e la pace tra gli uomini. L'una e l'altra presuppongono la pace con Dio". E poi spiegava: "Ci aiuta a comprendere quanto sia stretto questo nesso tra l'una ecologia e l'altra il problema, ogni giorno più grave, dei rifornimenti energetici... In alcune regioni del pianeta in cui si vivono ancora condizioni di grande arretratezza... Lo sviluppo è praticamente inceppato anche a motivo del rialzo dei prezzi dell'energia. Che ne sarà di quelle popolazioni?" (cfr. nn. 8 e 9).
L'interesse della Santa Sede nei confronti della questione ambientale, è confermato dall'attenzione dedicata anche dall'ultimo Sinodo dei vescovi. Tra le proposizioni che esso ha sottoposto al Papa, nella numero 54 tra l'altro si legge: "La Parola di Dio comunica a noi la bellezza di Dio tramite la bellezza della creazione... Purtroppo l'uomo del nostro tempo si è disabituato a contemplare la Parola di Dio nel mondo che abita e che ci è stato donato da Dio. Per questo la riscoperta della Parola di Dio, in tutte le sue dimensioni, ci spinge a denunciare tutte le azioni dell'uomo contemporaneo che non rispettano la natura della creazione. Accogliere la Parola di Dio... genera un nuovo modo di vedere le cose, promuovendo un'ecologia autentica, che ha la sua radice più profonda nell'obbedienza della fede che accoglie la Parola di Dio".
Ecco cosa c'è dietro il nostro impegno di porre lo Stato della Città del Vaticano all'avanguardia nella difesa ambientale. L'impianto solare che stiamo realizzando nel centro industriale è il secondo che viene installato in Vaticano dalla Direzione dei Servizi Tecnici del Governatorato. A differenza di quello fotovoltaico, generatore di energia elettrica da immettere nella rete, installato sulla copertura dell'Aula Paolo VI un anno fa, questo nuovo è un impianto di conversione dell'energia solare in energia termica e frigorifera. Si tratta di collettori solari termici asserviti alla mensa di servizio e ai laboratori del centro industriale. Dunque per quanto sia un piccolo territorio il Vaticano potrà vantare una trigenerazione solare. Obiettivo è una diversificazione energetica mirata allo sviluppo delle fonti rinnovabili. A conclusione del ciclo dei lavori, iniziato con quello sull'aula Paolo VI, saranno generate: energia elettrica, energia termica ed energia frigorifera.
Quello del centro industriale è un impianto solare di notevoli dimensioni e la sua applicazione precipua è quella del solar cooling, letteralmente "raffrescamento solare". L'applicazione consente, attraverso l'uso di una particolare macchina frigorifera, denominata macchina ad assorbimento, di trasformare il calore captato dai collettori solari in acqua refrigerata, da utilizzare in applicazioni dove risulti necessario il freddo. Nel nostro caso sarà utilizzata per la climatizzazione estiva della mensa. L'apparente e affascinante paradosso di tali macchine è che più ricevono calore, più producono freddo.
L'applicazione è molto preziosa per diversi motivi. Il fabbisogno termico di un edificio in termini di riscaldamento è in controtendenza rispetto alla radiazione solare disponibile, come appare dal grafico pubblicato a corredo dell'articolo. Infatti, mentre il fabbisogno di acqua calda per il riscaldamento di un'utenza è concentrato nei mesi della stagione invernale, l'irraggiamento solare è prevalentemente distribuito nella stagione estiva. Fino a poco tempo fa tale sfasamento tra produzione e domanda energetica, non consentiva di progettare l'impianto solare termico per soddisfare il fabbisogno del riscaldamento se non per esigue percentuali. Per questo motivo l'applicazione più diffusa del solare termico è stata, fino a oggi, quella della produzione di acqua calda sanitaria. La macchina ad assorbimento rende invece utilizzabile il calore prodotto durante l'estate e consente di sfruttare quindi l'energia solare nel corso di tutto l'anno, eliminando alcuni dei maggiori limiti degli impianti solari termici asserviti alla climatizzazione.
Tali caratteristiche hanno reso questa tipologia d'impianto un'applicazione di estremo interesse per gli addetti al settore energetico, ma anche per chi si avvicina al mondo dell'energia da semplice consumatore o da curioso.
L'avanzamento tecnologico del collettore solare termico e della macchina frigorifera ad assorbimento hanno consentito la crescita di tale interesse. Infatti, vecchi e nuovi pregi si uniscono in questa nuova generazione di macchine ad assorbimento: consumi di energia elettrica tendenti allo zero, ridotta esigenza di manutenzione per assenza di parti meccaniche in movimento, la conseguente affidabilità, la silenziosità, la compattezza e la possibilità di installarle all'aperto.
L'impianto solare che si sta allestendo nel centro industriale è costituito da un campo solare posizionato su tre coperture: quella della mensa di servizio, quella della palazzina residenziale adiacente alla mensa di servizio e quella della centrale termica. Il campo solare totale è suddiviso in 4 sottocampi: due previsti sulla copertura della mensa di servizio, uno sulla copertura della palazzina residenziale e un ultimo sulla copertura della centrale termica. Gli accumuli di energia termica proveniente dal sole sono 4 per un volume totale di 12.000 litri.
I collettori solari da utilizzare in questo tipo di applicazione devono garantire prestazioni elevate e il raggiungimento di temperature prossime ai 100 gradi centigradi. Per garantire tali prestazioni sono stati utilizzati collettori Kloben a tubi sotto vuoto con diametro esterno dei tubi pari a 58 mm. Per il tipo di applicazione considerato, infatti, è fondamentale che i pannelli solari abbiano prestazioni elevatissime, poiché la macchina ad assorbimento perde di efficienza proporzionalmente alla diminuzione della temperatura dell'acqua calda di alimentazione.
Il campo solare è costituito nel complesso da 78 collettori solari da 21 tubi, 8 collettori solari da 12 tubi e 24 collettori solari da 8 tubi. La superficie totale dei collettori è pari a circa 350 metri quadrati e si distribuiscono su una superficie impegnata di coperture pari a 1.700 metri quadrati.
La generazione del freddo viene garantita attraverso la macchina ad assorbimento Yazaki che richiede acqua calda di alimentazione per una potenza di 151 chilowatt (kW), a una temperatura compresa nel range 75-95 gradi centigradi. La potenza frigorifera della macchina è pari a 105 kW frigoriferi mentre la potenza termica che deve essere smaltita a bassa temperatura (31-35 gradi centigradi) è pari a 256 kW.
Solitamente la potenza a bassa temperatura ceduta dalle macchine ad assorbimento viene smaltita attraverso torri evaporative. A volte però possono essere utilizzate altre forme di smaltimento come l'acqua di una piscina da mantenere in temperatura o un preriscaldo dell'acqua calda sanitaria.
Il funzionamento dell'impianto è stato simulato tramite software energetici, utilizzati dai ricercatori per indagini di carattere scientifico. La quantità di energia termica e frigorifera che potrà essere prodotta dall'impianto solare è di 106.237 kWh frigoriferi prodotti da maggio a settembre compresi, al netto delle dispersioni termiche; 110.842 kWh termici, al netto delle dispersioni.
Sulla base della producibilità, il beneficio in termini ambientali ed energetici è quantificato rispettivamente attraverso la massa di anidride carbonica non emessa, circa ottanta tonnellate di anidride carbonica (CO2) all'anno e altrettante ottanta tonnellate di petrolio risparmiate.

(©L'Osservatore Romano - 11 settembre 2009)