Il futuro è promettente per un metodo di riscaldamento e raffreddamento poco conosciuto ma altamente efficiente, conclude un nuovo rapporto del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.
Le pompe di calore geotermiche potrebbero riscaldare e raffreddare l’equivalente di 7 milioni di case entro il 2035, rispetto a poco più di 1 milione oggi, secondo il rapporto.
Un uso così diffuso ridurrebbe la domanda di picco sulla rete elettrica del paese di 12 gigawatt in estate e 40 gigawatt in inverno, secondo il rapporto. Questo è equivalente a mantenere offline dozzine di centrali elettriche a carbone o a gas durante i periodi di alta domanda.
“Ci sono davvero grandi potenziali risparmi e benefici per la rete quando questi sistemi vengono adottati su larga scala,” ha detto Jigar Shah, direttore dell’Ufficio dei Programmi di Prestito dell’agenzia, durante un evento di giovedì sul rapporto.
Le pompe di calore geotermiche sfruttano l’energia geotermica a bassa temperatura per riscaldare e raffreddare le case. I dispositivi sono simili alle più diffuse pompe di calore ad aria, che funzionano come condizionatori d’aria, utilizzando ventilatori e compressori per estrarre calore dagli edifici in estate. A differenza dei condizionatori d’aria, le pompe di calore funzionano anche al contrario, portando calore negli edifici per riscaldarli in inverno.
Quando le temperature dell’aria esterna aumentano in estate o diminuiscono in inverno, le pompe di calore ad aria devono lavorare di più, diventando meno efficienti. Tuttavia, le pompe di calore geotermiche solitamente estraggono calore da pozzi sotterranei perforati a diverse centinaia di piedi di profondità, o da campi di tubi sepolti appena sotto la superficie della terra, dove le temperature sono circa 54 gradi Fahrenheit tutto l’anno. Questo le rende una fonte altamente efficiente di riscaldamento e raffreddamento durante tutto l’anno.
“Offrono essenzialmente questa soluzione conveniente per il riscaldamento e il raffreddamento, e la ragione per cui è importante è che una parte significativa del consumo energetico degli Stati Uniti, del consumo energetico globale, va verso il riscaldamento e il raffreddamento degli spazi,” ha detto Lauren Boyd, capo dell’Ufficio delle Tecnologie Geotermiche del Dipartimento dell’Energia.
Il rapporto, pubblicato la scorsa settimana, è tra i Liftoff Reports che l’agenzia ha pubblicato dal 2022 come parte di uno sforzo più ampio sotto l’amministrazione Biden per accelerare la diffusione delle tecnologie energetiche pulite fino al punto in cui raggiungono il “decollo” o la commercializzazione diffusa. I rapporti precedenti si sono concentrati su nucleare avanzato, idrogeno pulito e energia eolica offshore, tra gli altri.
I costi di capitale elevati, inclusa la spesa per la perforazione dei pozzi e la posa dei tubi sotterranei, rappresentano una sfida per una più ampia adozione delle pompe di calore geotermiche. Sebbene l’alta efficienza dei dispositivi ripaghi nel tempo, i costi di installazione per il sistema residenziale tipico sono di 19.000 dollari dopo gli incentivi fiscali, secondo il rapporto.
I crediti d’imposta federali attualmente coprono il 30 percento o più dei costi di installazione. Il futuro di tali incentivi sotto l’amministrazione Trump rimane incerto, sebbene l’energia geotermica sia generalmente considerata più popolare tra i repubblicani rispetto ad altre forme di energia pulita, come l’eolica e la solare.
Le reti di energia termica, in cui più edifici condividono un sistema di riscaldamento e raffreddamento, possono aiutare a ridurre i costi e svolgere un ruolo chiave nell’espansione geotermica, ha aggiunto il rapporto. Dozzine di università in tutto il paese hanno già installato tali reti con pompe di calore geotermiche.
Il rapporto ha notato che questo approccio può anche fornire una soluzione a basse emissioni di carbonio per le compagnie di gas con obiettivi di decarbonizzazione.
Eversource Energy ha completato la prima rete di energia termica con pompe di calore geotermiche mai costruita da una compagnia di gas a Framingham, Massachusetts, a giugno. Il rapporto ha notato che progetti pilota simili e implementazioni su scala di quartiere più ampie da parte delle compagnie di gas potrebbero ulteriormente incentivare l’adozione delle pompe di calore.
William Hinkle, portavoce di Eversource, ha detto che il rapporto è in linea con le scoperte della sua azienda sul riscaldamento e raffreddamento geotermico e il suo potenziale futuro.
“Il geotermico è ancora un’industria relativamente piccola con un significativo margine di crescita, e la sua maturazione su una scala maggiore dovrebbe alla fine ridurre i costi,” ha detto Hinkle in un’email. “Stiamo vedendo molte di queste lezioni in prima persona con il nostro progetto geotermico di rete unico nel suo genere a Framingham, Massachusetts, e crediamo che il tasso di crescita annuale proiettato del rapporto di circa il 10 percento necessario per il ‘decollo’ sia raggiungibile, in particolare se confrontato con i modelli di crescita per altre tecnologie rinnovabili che sono già stati osservati.”
Richard Meyer, vicepresidente dell’American Gas Association, un’organizzazione commerciale che rappresenta le compagnie di gas, ha detto che le reti di energia termica “sono una delle molte strade che le nostre aziende associate stanno esplorando per la decarbonizzazione insieme all’idrogeno, al gas naturale rinnovabile (RNG) e alle tecnologie di efficienza energetica.”
Ryan Kerr, direttore delle soluzioni energetiche a basse emissioni di carbonio per GTI Energy, precedentemente il Gas Technology Institute, un’organizzazione di ricerca che sviluppa nuove tecnologie per l’industria del gas naturale, ha detto che le reti di energia termica offrono un significativo potenziale di decarbonizzazione così come benefici per la rete elettrica grazie alle loro basse esigenze energetiche.
“Tuttavia, ci sono molte incognite,” ha detto Kerr in un’email. La principale tra queste: quali modelli regolatori e di business supporterebbero meglio lo sviluppo e l’operazione.
GTI Energy sta lavorando con il Dipartimento dell’Energia e altri per affrontare le sfide tecniche e altre relative al geotermico.
Zeyneb Magavi, direttore esecutivo di HEET, un’organizzazione no-profit di Boston che lavora per sviluppare sistemi di riscaldamento e raffreddamento geotermici su scala di quartiere, ha detto che pensa che il recente interesse per i sistemi geotermici di rete da parte delle compagnie di gas potrebbe aiutare a guidare una rapida adozione della tecnologia.
“Penso davvero che potremmo andare anche oltre,” ha detto Magavi in riferimento alla proiezione del rapporto di 7 milioni di case con pompe di calore entro il 2035.
Ha detto che il rapporto attuale dà maggiore visibilità all’industria emergente dei produttori di pompe di calore geotermiche in tutto il paese.
“Penso che lo sollevi, lo rende visibile,” ha detto Magavi. “E potrebbe essere solo un punto di svolta in cui questo mercato decolla davvero.”