Si può rendere l’aria condizionata più sostenibile?

La diffusione sempre più massiccia dei condizionatori, a partire dalla seconda metà del Novecento, ha portato enormi benefici alla popolazione in varie parti del mondo, per esempio riducendo il tasso di mortalità legato alle ondate di calore e rendendo possibili sviluppi industriali in aree del pianeta altrimenti troppo calde. L’aria condizionata è però anche una delle principali cause del riscaldamento globale, sia per la grande quantità di energia elettrica che consuma, sia per i gas refrigeranti impiegati nei modelli di condizionatori più datati, che contribuiscono all’effetto serra. Per questo nuove tecnologie e un uso più responsabile sono ritenuti molto importanti per ridurre l’impatto ambientale dell’aria condizionata, senza dover rinunciare ai suoi benefici.

I condizionatori nel mondo
Secondo i dati dell’Agenzia internazionale dell’energia (IEA), una delle più importanti istituzioni del settore energetico, i condizionatori attivi in tutto il mondo sono circa 2 miliardi. Nel calcolo sono compresi sia i sistemi più semplici, come quelli che abbiamo in casa, sia quelli più complessi utilizzati per rinfrescare interi edifici come uffici, magazzini e impianti industriali. Circa il 70 per cento dei condizionatori viene utilizzato in ambito domestico, con una forte crescita soprattutto nelle economie emergenti dove l’acquisto di questi sistemi inizia a essere alla portata di un maggior numero di persone.

Negli ultimi 20 anni, la domanda annuale per i condizionatori è aumentata in media del 4 per cento circa, il doppio rispetto ai sistemi di illuminazione e di riscaldamento dell’acqua. Gli ultimi due anni di pandemia da coronavirus hanno inciso sensibilmente favorendo ulteriormente la domanda per l’installazione di sistemi domestici, specialmente nei paesi dove sono stati applicati lockdown e politiche per il lavoro da casa. Sulla domanda ha inoltre inciso la frequenza delle ondate di calore, con una loro maggiore incidenza nella prima fase della stagione estiva rispetto al passato.

La distribuzione dei condizionatori in giro per il mondo non è particolarmente uniforme. Gli Stati Uniti, il Giappone e la Cina da soli coprono circa due terzi dell’intero mercato, con oltre un miliardo di sistemi venduti negli ultimi dieci anni. In Cina l’aumento della domanda è stato significativo a partire dal 2000, al punto che ora il solo mercato cinese costituisce il 40 per cento circa del mercato globale. A livello pro capite, comunque, gli Stati Uniti superano abbondantemente la Cina. La richiesta di condizionatori è inoltre cresciuta sensibilmente in India e in Indonesia, con un aumento annuo medio della richiesta di nuove installazioni di impianti di raffreddamento pari al 10 per cento.

Per quanto riguarda i condizionatori domestici, quelli sui quali possiamo avere più controllo e possiamo fare la differenza con un uso più responsabile, la IEA stima che circa il 35 per cento della popolazione mondiale ne possieda almeno uno. Se però si prendono in considerazione gli individui che vivono nei climi più caldi (e che sono il 44 per cento della popolazione mondiale), solo il 12 per cento circa possiede un sistema per l’aria condizionata. Negli Stati Uniti e in Giappone quasi il 90 per cento ha un condizionatore a fronte del 10 per cento dell’India, dove però il clima giustificherebbe molto di più l’impiego dei condizionatori secondo vari parametri.

La domanda in forte crescita in alcune aree del mondo è resa possibile da un miglioramento delle condizioni economiche di porzioni significative della popolazione, soprattutto nelle economie emergenti. Di conseguenza, si stima che nei prossimi dieci anni la quantità di condizionatori installati potrebbe aumentare del 40 per cento, rendendo ancora più urgente il passaggio a sistemi più efficienti e a ridotto consumo energetico.

Consumi
Il consumo di energia elettrica per il raffreddamento degli ambienti è più che triplicato dagli anni Novanta a oggi, mettendo a dura prova le reti specialmente nei periodi di picco, cioè in quelli in cui fa più caldo e più persone accendono il condizionatore per diverse ore al giorno. Sempre secondo le stime della IEA, nel 2020 i sistemi per l’aria condizionata hanno costituito il 16 per cento di tutto il consumo di energia elettrica degli edifici. A questo ritmo, in mancanza dell’introduzione di sistemi più efficienti la domanda di energia elettrica per raffreddare gli ambienti potrebbe aumentare del 40 per cento entro il 2030, difficile da sostenere con le attuali infrastrutture.

Per questo si sta lavorando allo sviluppo e alla diffusione di sistemi che consumino meno energia elettrica e abbiano comunque un’alta resa, in termini di raffreddamento. Da un lato le istituzioni sono impegnate a fissare requisiti minimi sull’efficienza dei condizionatori e degli impianti e dall’altro le aziende lavorano per sviluppare nuove soluzioni, che possano soddisfare le richieste e mantenere sostenibili le loro attività anche dal punto di vista economico.

I condizionatori di ultima generazione sono più efficienti e non utilizzano (o ne fanno un uso ridotto) i gas che contribuiscono direttamente all’effetto serra, come alcuni tipi di idrofluorocarburi (HFC), che iniziano a essere vietati in certi paesi. Se i sistemi più avanzati diventassero in tempi brevi anche i più utilizzati, potrebbero far dimezzare la richiesta di energia elettrica per raffreddare gli ambienti, riducendo il loro impatto ambientale e il costo delle bollette.

Negli ultimi dieci anni l’efficienza media dei condizionatori in uso in tutto il mondo è migliorata del 10 per cento, ma il dato è ancora distante dall’efficienza offerta dai sistemi più avanzati ora disponibili sul mercato. La differenza di prezzo dei modelli più efficienti non è molto marcata e in molti casi non è un fattore determinante.

Il problema è dato in particolare dalla longevità dei condizionatori, che rallenta i tempi di rinnovo degli impianti. Con quelli più datati ci sono maggiori probabilità di utilizzo dei gas refrigeranti che contribuiscono all’effetto serra (semplicemente perché un tempo erano consentiti), di perdite nei sistemi e di un’efficienza ridotta che comporta maggiori consumi energetici.

Alternative
La prospettiva di regole sempre più severe sull’uso di HFC e altre sostanze sta spingendo i produttori a sviluppare soluzioni alternative, attraverso l’uso di refrigeranti naturali e di sistemi di nuova generazione per lo scambio di calore. Varie versioni dei refrigeratori evaporativi, che sfruttano alcuni principi di trasferimento del calore basati sull’evaporazione dell’acqua, iniziano ad affermarsi soprattutto per i sistemi di raffreddamento centralizzati. Lo sviluppo di queste tecnologie ha subìto un’importante accelerazione negli ultimi anni anche grazie alla diffusione dei centri dati, i cui computer devono essere nelle condizioni di cedere facilmente il calore per funzionare al meglio.

Migliorare l’efficienza dei condizionatori è fondamentale, ma anche nelle migliori condizioni un sistema di raffreddamento continuerà a consumare quantità importanti di energia elettrica. Per questo sono sempre più sperimentate soluzioni per produrre l’energia necessaria il più vicino possibile ai sistemi di condizionamento. La soluzione più esplorata passa dall’installazione di pannelli fotovoltaici sui tetti degli edifici che utilizzano i condizionatori, in modo che questi possano ricevere direttamente l’energia elettrica prodotta dal Sole.

L’energia non utilizzata dagli impianti, per esempio quando sono spenti, può essere inviata alla rete elettrica oppure conservata localmente se il sistema prevede l’uso di batterie. Il ricorso al solare è considerato un buon compromesso, ma ci sono ancora problemi legati alla necessità di convertire la corrente elettrica da continua ad alternata a seconda dei casi, circostanza che rende più complessa l’installazione e la gestione degli impianti.

Alcuni paesi hanno avviato programmi per incentivare il ricorso al raffreddamento centralizzato, una soluzione simile al teleriscaldamento, per fornire acqua molto fredda agli edifici, dove viene poi impiegata per rinfrescare l’aria distribuita ai vari piani. Esperienze di questo tipo iniziano a essere diffuse in Germania e in alcuni altri paesi dell’Europa settentrionale, anche se richiedono investimenti iniziali significativi e la costruzione di particolari infrastrutture.

Ridurre l’impatto dell’aria condizionata significa anche migliorare l’isolamento termico degli edifici, per esempio con infissi che riducono il passaggio del calore e con l’introduzione di una maggiore quantità di superfici riflettenti nei rivestimenti esterni. Alcune amministrazioni di grandi città, come Sydney in Australia, hanno introdotto divieti sulla costruzione di tetti scuri, molto frequenti soprattutto sui grattacieli dove si impiegano materiali per impermeabilizzarne le sommità. Altre soluzioni riguardano un maggior ricorso ad aree verdi, ad asfalti più chiari o sostituiti con il cemento, in modo da ridurre l’effetto delle isole di calore nei contesti urbani.

La spinta a seguire politiche più sostenibili legate al raffreddamento degli edifici riguarda alcune importanti istituzioni internazionali. Nel 2019, le Nazioni Unite hanno per esempio invitato i paesi di tutto il mondo a fornirsi di piani per incentivare il ricorso a impianti e nuove tecnologie che abbiano un basso impatto ambientale. Iniziative di questo tipo possono essere utili soprattutto per i paesi emergenti, in modo da favorire da subito l’adozione di sistemi con un minore impatto ambientale, mitigando i problemi legati a un aumento in termini assoluti della quantità di condizionatori.

Responsabilità
Parte delle attività per tenere sotto controllo i consumi e gli effetti del raffreddamento degli edifici passa poi da chiunque abbia in mano un telecomando o un termostato per regolare i condizionatori. In una calda giornata estiva, la temperatura interna non dovrebbe essere inferiore di più di 4-6 °C rispetto all’esterno. In generale, viene inoltre consigliato di non raffreddare gli ambienti a una temperatura inferiore ai 26 °C, limite che impone anche qualche riflessione su quanto faccia effettivamente caldo all’esterno e se sia quindi opportuno attivare il condizionatore.

Per ridurre le ore di utilizzo dell’aria condizionata, può essere utile aprire le finestre di notte e nelle prime ore del mattino, quando solitamente la temperatura è più fresca, anche se non in tutti i climi e difficilmente nel corso di ondate di calore particolarmente intense. L’impiego di tende esterne e di parasole può contribuire a ridurre l’esposizione ai raggi solari degli ambienti, riducendo i tempi di attività del condizionatore.

Oltre a essere più efficienti, i condizionatori domestici di ultima generazione offrono di solito un’ampia serie di opzioni tra cui scegliere per ridurre i consumi e rimanere comunque in un ambiente fresco. Hanno quasi sempre una funzione automatica per mantenere la temperatura indicata, attivando il compressore che si occupa di raffreddare l’aria solo per alcuni minuti, utilizzando poi un sistema di ricircolo dell’aria raffreddata per distribuirla uniformemente negli ambienti. Questo secondo sistema consuma poca energia, perché segue un principio simile a quello dei comuni ventilatori.

È bene poi ricordare che un condizionatore emette aria fredda sempre alla stessa temperatura: se si interviene sull’impostazione dei °C per avere la stanza più fresca, il sistema continuerà a raffreddare aria alla medesima temperatura di prima, ma semplicemente resterà attivo per più a lungo e magari aumenterà la velocità delle ventole che fanno circolare l’aria, consumando di conseguenza più energia elettrica.

In molti sono inoltre convinti che l’aria utilizzata dai condizionatori provenga dall’esterno, risucchiata dalla grande ventola dell’unità che nei sistemi “split” si tiene sul balcone o appesa a un muro perimetrale. In realtà l’unità esterna serve solamente per rendere possibili i passaggi di stato del gas refrigerante: ciò che di fresco esce dall’unità interna è la stessa aria che già circolava nella stanza. Per questo è importante aprire periodicamente le finestre, magari nelle ore più fresche, per avere un minimo di ricambio d’aria, specialmente durante una pandemia.

L’utilizzo di un comune ventilatore, che consuma molta meno energia rispetto a un condizionatore, in varie circostanze può essere sufficiente per dare una sensazione di freschezza, come confermato di recente da uno studio svolto dall’Università di Sydney, in Australia, in collaborazione con altri atenei in giro per il mondo. Il gruppo di ricerca ha rilevato come l’aria mossa dai ventilatori raggiunga la pelle con una maggiore velocità, cosa che favorisce la dispersione del calore corporeo, rispetto a quanto facciano i condizionatori che cercano di raggiungere il medesimo risultato riducendo la temperatura, ma generando un minore movimento d’aria.

La ricerca è consistita nel mettere a confronto l’energia utilizzata e le emissioni di gas serra che ne derivano, creando cinque scenari con diverse combinazioni sull’utilizzo dei ventilatori e dei condizionatori. In questo modo i ricercatori hanno calcolato che un ventilatore che porta a una velocità dell’aria di 1-2 metri al secondo, con brevi periodi di condizionatore acceso, consentono di ridurre del 76 per cento il consumo di energia elettrica, offrendo un livello di comfort paragonabile a quello che si ottiene utilizzando in modo intensivo l’aria condizionata.