Una pompa di calore capace di riunire fonti diverse e ridurre la dipendenza dalla rete sembra un traguardo ambizioso. Un gruppo di ricercatori cinesi ha però dimostrato che questo obiettivo può diventare realtà. Il loro progetto punta a trasformare il modo in cui un’abitazione produce e usa energia, mettendo al centro l’efficienza come guida principale.
Nuova pompa di calore: un sistema ibrido che spinge l’efficienza oltre i limiti
L’idea nasce da uno studio condotto su un edificio a basso consumo situato a Shenyang, città caratterizzata da inverni rigidissimi ed estati molto calde. Un ambiente ideale per verificare se un impianto complesso può mantenere performance elevate in condizioni tanto estreme. Il modello analizzato comprendeva ampi spazi abitativi e un tetto adatto all’installazione di pannelli solari. Nel corso dell’anno il livello di irraggiamento variava molto. Ciò ha permesso ai ricercatori di valutare il comportamento dell’impianto anche nei momenti meno favorevoli.
La struttura scelta disponeva di moduli fotovoltaici ad alta potenza. Ad essa sono stati affiancati due turbine eoliche capaci di garantire energia aggiuntiva nei periodi meno soleggiati. A completare la configurazione era presente un sistema di accumulo composto da batterie e da un serbatoio termico che sfruttava materiali a cambiamento di fase. Una simile soluzione permette di immagazzinare energia elettrica e calore senza sovraccaricare la rete.
Il cuore del progetto è l’integrazione tra una pompa di calore geotermica e una aria-acqua. La prima usa il terreno come fonte e come deposito, garantendo stabilità anche quando le temperature cambiano rapidamente. La seconda interviene nei momenti più complessi, quando l’edificio richiede potenza extra. Tale unione permette di mantenere un comfort costante senza sprechi inutili. Per sostenere la continuità del ciclo geotermico gli scambiatori sotterranei controllano la temperatura del terreno evitando alterazioni nel lungo periodo.
La grande novità
La vera rivoluzione arriva però dalla gestione tramite algoritmi evolutivi, sviluppati per ottimizzare i flussi energetici giorno dopo giorno. Una prima fase usa un algoritmo multi-obiettivo per definire la configurazione migliore. La seconda controlla la batteria settimanalmente attraverso un modello ispirato al comportamento degli stormi.
L’intelligenza artificiale distribuisce così produzione solare, energia eolica e carico termico seguendo le esigenze stagionali. I test hanno mostrato risultati importanti. Il sistema più avanzato ha ridotto la spesa energetica di oltre il 54%. La dipendenza dalla rete è diminuita del 75%, segno di una efficienza che potrebbe diventare centrale in contesti climatici complessi.
