BIO-NRG-STORE : materiali a cambiamento di fase a base biologica in matrice lignocellulosica per lo stoccaggio di energia negli edifici

L’ESIGENZA PROGETTUALE

La crescente domanda di energia sostenibile da parte dei consumatori e dell’industria è in continua evoluzione e nel settore edilizio, responsabile di circa il 40% dei consumi energetici globali e di circa il 30% delle emissioni di gas serra, risulta quindi indispensabile agire sui sistemi di conversione al fine di determinare una gestione ottimizzata dell’energia. La più alta richiesta di consumo energetico durante un singolo giorno porta un problema continuo e irrisolto: come mantenere una temperatura desiderata costante in modo sostenibile. I periodi di clima estremamente freddo o caldo sono i fattori scatenanti per aumentare la domanda di riscaldamento o raffrescamento, quindi l’orario di lavoro, i processi industriali, la costruzione di edifici, le politiche operative e il tipo e il volume degli impianti di produzione di energia sono alcuni dei motivi principali delle crisi di picco della domanda. È possibile ottenere una migliore gestione della generazione di energia e significativi vantaggi economici se parte del carico di punta potesse essere spostato nel periodo di carico non di punta. Ciò può essere ottenuto mediante accumulo termico per il riscaldamento e il raffreddamento degli ambienti e cosi l’energia termica può essere immagazzinata come variazione dell’energia interna di alcuni materiali come calore sensibile, calore latente o entrambi. Il metodo più comunemente utilizzato per lo stoccaggio dell’energia termica è il metodo del calore sensibile, sebbene i materiali a cambiamento di fase (PCM), che immagazzinano e rilasciano efficacemente energia termica latente, siano stati studiati per più di 30 anni. L’accumulo di calore latente può essere più efficiente dell’accumulo di calore sensibile perché richiede una minore differenza di temperatura tra le funzioni di accumulo e rilascio ed i materiali a cambiamento di fase sono un’opzione importante e sottoutilizzata per lo sviluppo di nuovi dispositivi di accumulo di energia, che sono importanti quanto lo sviluppo di nuove fonti di energia rinnovabile. L’uso del materiale a cambiamento di fase nello sviluppo e nella costruzione di sistemi energetici sostenibili è fondamentale per l’efficienza di questi sistemi a causa della capacità del PCM di sfruttare le energie di calore e raffreddamento in modo efficace e sostenibile.

COSA TRATTA BIOnrgSTORE

L’obiettivo generale del progetto è studiare e sviluppare l’integrazione funzionale di bio-molecole nelle fibre di lignocellulosa, carbone, legno e prodotti a base di legno allo scopo di aumentare lo stoccaggio e la conduzione del calore mantenendone la resistenza meccanica, le proprietà di isolamento termico e migliorando la resistenza agli agenti biologici di degradazione. Scopo specifico del progetto, sviluppato presso CNR IBE, è la caratterizzazione della ‘associazione tra materiale lignocellulosico (ad es. Parete cellulare e lume della cellula legnosa) materiali a cambiamento di fase (PCM) di origine biologica per un utilizzo in ” prodotti per l’edilizia verdi” per ottenere un risparmio energetico.

IL RUOLO DEL CNR

CNR IBE effettuerà caratterizzazione completa dei materiali a cambiamento di fase (PCM) di origine biologica, ottenuti da fonti rinnovabili, micro-incapsulati nella matrice lignocellulosica sia a livello micro-molecolare che macro-molecolare per individuare ed ottenere la massima performance applicativa. Verranno effettuati studi delle proprietà termiche correlati alle proprietà del materiale e determinate , mediante prove di laboratorio standardizzate, le relazioni legno-acqua ( capacità di assorbire e desorbire acqua), le loro caratteristiche fisico-meccaniche in termini di resistenza meccanica del materiale, la loro resistenza agli agenti biologici. 

Inoltre sono stati assemblati in loco due box in legno (appartenenti al WP3 e WP4 progettuale, coordinati dal partner austriaco dell’Università di scienze applicate di Salisburgo), per studiare l’uso dei PCM commerciali e le loro principali applicazioni in ambito edilizio, sia in sistemi attivi che passivi.