Il progetto proposto mira a sviluppare pompe di calore ad altissima temperatura (BCMAT) utilizzando rifiuti termici industriali inferiori a 90ºC per trasformarle in calore utile a temperature fino a 150ºC. Si tratta di un progetto in collaborazione tra un'azienda basata sulla tecnologia, specializzata nella rivalutazione del calore di scarto industriale e sistemi volumetrici di pressione ad alta temperatura, e un centro di ricerca specializzato in sistemi di compressione del vapore e nuovi fluidi di lavoro a basso potenziale di riscaldamento globale (PCA). Quando il calore di scarto delle industrie è superiore a 150ºC, può essere utilizzato direttamente sotto forma di calore per processi produttivi o per la sua trasformazione in elettricità. Tuttavia, in diversi settori industriali viene rilevata l'emissione di grandi quantità di calore di scarto a temperature intorno agli 80-90ºC, a cui si affiancano i requisiti di potenza termica per i loro processi produttivi a livelli di temperatura più elevati, fino a 150ºC. Tutto questo fa sì che non sia possibile utilizzarlo direttamente e finire per essere emessi nell'atmosfera. La tecnologia di BCMAT consentirebbe di riciclare questi rifiuti termici e trasformarli in calore utile, potendo sostituire l'uso di combustibili fossili per la produzione di calore. Attualmente, le pompe di calore esistenti sul mercato per applicazioni industriali sono limitate alla produzione di temperature inferiori ai 90ºC e assumono come temperatura di messa a fuoco a freddo fino a 40-50ºC. Lo sviluppo delle apparecchiature BCMAT in grado di assumere come temperatura di messa a fuoco a freddo fino a 90ºC e produrre calore utile al di sopra di 100ºC (fino a 150ºC) con refrigeranti rispettosi dell'ambiente rappresenterebbe la creazione di un nuovo prodotto industriale con grandi prospettive di utilizzo e che contribuirebbe ad aumentare l'efficienza energetica industriale, riducendo le emissioni di CO2. Nello sviluppo tecnologico proposto, in precedenza i requisiti progettuali del team BCMAT saranno studiati sulla base della caratterizzazione delle fonti di calore di scarto industriale e delle esigenze di calore utili per i processi produttivi degli stessi settori industriali, stabilendo le basi di progettazione del team da sviluppare. Nella sfida tecnologica proposta per raggiungere il team BCMAT, l'esperienza dei partecipanti si unisce per affrontare le principali sfide di questa tecnologia che passa attraverso la selezione della configurazione e del fluido di lavoro, lo sviluppo della tecnologia ad alta temperatura, la costruzione, la caratterizzazione e l'ottimizzazione di un prototipo per raggiungere un prototipo preindustriale competitivo. Dopo aver stabilito le basi di progettazione, il binomio di raffreddamento di configurazione sarà determinato poiché entrambi i fattori influenzano direttamente le prestazioni energetiche del sistema (COP). Verranno analizzate le configurazioni per aumentare l'efficienza senza aumentare la complessità e i refrigeranti ad alta temperatura basati su HFO (idrofluoroolefine) con un potenziale di riduzione dello strato di ozono zero e con bassi valori di GWP. Per fare ciò, le simulazioni saranno effettuate con il proprio software per valutare e raffreddare le configurazioni nelle condizioni operative. Per il sistema di compressione, l'azienda leader del progetto ha una base tecnologica per il suo sviluppo, basata sui sistemi di espansione del vapore che attualmente ha sviluppato, dovendo adattarsi ai requisiti di velocità di compressione richiesti nell'applicazione. Infine, procederemo alla progettazione e costruzione del prototipo BCMAT, selezionando la tecnologia degli elementi costitutivi più idonei. Questo prototipo sarà caratterizzato sperimentalmente in una vasta gamma di temperature di produzione e fuoco a freddo, consentendo di caratterizzare e ottimizzare il prototipo industriale pre-competitivo.
