Riscaldamento ambienti/acqua - Gas e/o elettricità: bugie&verità - "generare" o.. "trasportare"?

[gattmes]

(In Italia) il costo/acquisto del gas (metano/GPL) è più conveniente rispetto al costo/acquisto di un equivalente quantitativo d'energia elettrica.
Può essere abbastanza vero. Quantomeno al momento (e per l'Italia) ed acquistando dai fornitori "canonici" e a prezzi di mercato. A titolo d'esempio nel confronto metano - chilowattora [KWh], assumendo per semplicità 1 metro cubo di metano = 10KWh, si nota un costo quasi doppio (dipende da fasce di consumo, contratti, accise, ecc.) per l'energia elettrica.

Utilizzando la fonte d'energia per riscaldare direttamente un ambiente o acqua ad uso sanitario (ACS) risulta più conveniente orientarsi su quella a più basso costo.
Dipende
PUNTO DI VISTA ECONOMICO) Ammesso di voler generare ..diciamo.. tutto il calore da nulla/zero, sembrerebbe vero.
Tuttavia va sempre considerato il rendimento del sistema che si va ad impiegare. Il rendimento o l'efficienza rappresentano degli indici che ci dicono quanta energia primaria (gas, elettricità) viene realmente convertita/trasformata in energia nella forma finale voluta (in questo caso.. "caldo") e, conseguentemente quindi, quanta se ne perde "per strada" in qualche modo.

Generalmente un sistema "elettrico" (stufa, radiatore elettrico ad olio, boiler per ACS) ha un rendimento molto, molto alto. Lo stesso non si può dire per un sistema a combustione dove parecchia energia può essere dispersa: o veicolata con i gas di scarico, o nella formazione di composti (sottoprodotti di combustione) non utili al funzionamento (spesso inquinanti), ecc.. Non a caso i sistemi che tendono ad esempio a recuperare calore dai gas di scarico (condensazione, ecc.) ottengono dei rendimenti più alti, che.. sempre nel caso di generare calore dal nulla.. tendono a posizionare i costi su differenze confrontabili con quelli riscontrabili nelle fonti energetiche primarie.
Ad esempio confrontando uno scaldabagno a gas di vecchia generazione, avente un rendimento supposto dell'80%, con un boiler elettrico (considerando per semplicità a 100% di rendimento) e assumendo un fattore "1 a 2" tra costi gas ed elettricità , otteniamo un rapporto "1 a 1,6" o "1.25 a 2" secondo da dove si guarda.. ovvero l'energia più "cara" ci costerebbe solo 1,6 volte in più, anzichè il doppio, per via del rendimento. Conseguentemente in alcune situazioni, vuoi per questioni di fasce, utilizzo saltuario, ecc., questa distanza potrebbe ulteriormente accorciarsi e diventare equivalente o addirittura vantaggiosa la fornitura elettrica (ancor più per esempio se è possibile rinunciare totalmente al contratto gas, se non utilizzato per riscaldamento, ecc.)

NB - I rendimenti si intendono reali/effettivi e del sistema nell'insieme, non teorici di parte dei singoli componenti.. come accade esempio sostituendo la caldaia con una a condensazione, ma senza poi permetterle di condensare (come spesso accade nei condomini dove NON vengono cambiati i termosifoni in ghisa, ferro, ecc., ovvero non viene abbassata la temperatura "di mandata" per poter sfruttare il fenomeno "condensazione").

PUNTO DI VISTA AMBIENTALE) Se non si opta per sistemi ad alto rendimento (condensazione, ecc.) e rimanendo nella casistica di generare calore dal nulla, l'uso della fonte elettrica direi che è più... ecocompatibile! Infatti il metano/GPL sono di natura totalmente fossile, mentre l'energia elettrica NO. Al momento (data messaggio) ad esempio in Italia non è molto distante da 1/5 la produzione da F.E.R (https://www.energeticambiente.it/dis...ia-europa.html)... Questo discorso abbraccia tutto l'inquinamento e non solo quello relativo alla produzione di anidride carbonica (biossido di carbonio - CO2): quindi anche NOx, polveri sottili, ecc.
Per il solo discorso CO2 si trovano dati che attestano l'emissione per la produzione di 1KWh elettrico ben al di sopra dei livelli prodotti dalla combustione di gas per ottenere un equivalente valore energetico (es 201g per KWh "gas" contro: 477g per KWh "elettrico" per l'Italia; 393g per KWh "elettrico" per l'EU27, ecc.).
Tuttavia molti di questi calcoli, oltre a non computare l'inquinamento delle altre sostanze, spesso non tengono conto di quanto dovuto/derivato per pompaggio, trasporto, distribuzione, ecc.

Rimanendo SOLO sul discorso economico e fatti i dovuti conti nel caso gas/elettricità nella maggioranza dei casi è più competitivo il gas. Nel caso di ristrutturazioni conviene sempre predisporsi per l'utilizzo di questa fonte.
Falso. Intanto bisogna dire che i costi per riscaldamento sono, nella maggioranza dei casi, enormemente diversi e più cospicui di quelli per la produzione di acqua calda sanitaria (ACS). Conseguentemente l'eventuale maggior risparmio economico, sempre volendo produrre calore dal nulla, che ne potrebbe conseguire in un sistema di riscaldamento, potrebbe (condizionale) giustificare/recuperare nel tempo i maggiori costi d'istallazione: trasportare in giro per la casa tubi di mandata e di ritorno per l'acqua di riscaldamento (.. per non parlare dei tubi del gas primario.. e non dimenticando le opere per la veicolazione dei gas di scarico/ossigeno per la combustione...) è certamente meno semplice che trasportare elettricità (.. in molti casi già distribuita..). Tutto ciò comporta progetti, materiale, manodopera.. insomma costi!
È chiaro che se ciò costasse, ad esempio, 10.000 € .. e il risparmio fosse di 300 € all'anno... servirebbero oltre 30 anni per ritornare (economicamente) nell'investimento! (Incentivi, detrazioni, ecc. esclusi.. da un capo della "corda".. - interessi composti, controlli periodici combustioni, ecc... dall'altro)

Nel caso di sola produzione di ACS, alla luce dei calcoli precedenti pur riparametrati alla minor.. invasività.. di questi impianti, il gioco potrebbe non valer la candela .. e un semplice boiler "canonico" (vediamo in seguito quelli "non canonici"..) potrebbe essere economicamente equivalente o perfino vantaggioso!

Ma il risparmio (che nell'esempio sopra ho, "a caso", supposto/quantizzato in 300€) potrebbe perfino non esserci del tutto: pur tralasciando l'uso di fonti rinnovabili alternative e/o integrative (esempio "solare"), esistono sistemi "più furbi" che consentono di consumare/"pagare" meno energia di quella effettivamente necessaria per TUTTI i sistemi a combustione (gas, olio, ecc.) o a resistenza elettrica.

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Costa meno trasportare qualcosa di già esistente.. che crearlo dal nulla!

Per il principio (della conservazione dell'energia) che nulla si crea e nulla si distrugge, ma tutto si trasforma, non è possibile consumare meno energia (in pratica trasformare da una forma [elettrica, carburante..] in un'altra [diciamo "termica"]) di quella effettivamente necessaria ad ottenere un certo "calore".
Dipende. È vero che nulla si crea .. e nulla si distrugge, ma è anche vero che tutto ..non solo si trasforma, ma si può anche trasportare invece che creare dal nulla!

Ma è quello che fanno questi sistemi canonici! Non creano niente dal nulla: una forma di energia (gas/elettricità) è trasportata da un posto remoto e poi convertita in loco!
Vero. Tuttavia, oltre al costo di quel trasporto.. va acquistata anche quella energia primaria da trasformare in una forma che è.. già presente in zona!
Sarebbe come dire che sapendo che l'idrogeno (H) e l'ossigeno (O) combinati formano l'acqua (H2O), allora in un'abitazione conviene comprare da posti remoti e trasportare questi gas e poi combinarli insieme per ottenere.. l'acqua "del rubinetto", invece di sfruttare una vicina fonte, bacino o, per essere più in tema ed "esotici", l'umidità presente nell'aria che tutto circonda!

Quindi i sistemi canonici è come se creassero "li" calore dal nulla (ben sapendo che in realtà è energia presa da un "giacimento"' remoto, trasportata e convertita.), bruciando ad esempio gas.. o sfruttando il calore prodotto dal passaggio di una corrente su una resistenza elettrica.
Altra cosa è invece prendere calore in zona da dove è eventualmente già disponibile in abbondanza.
Chiaramente per quel che ho semplicisticamente definito "creare dal nulla" servirà almeno tutta l'energia equivalente (o ben di più, valutando perdite/rendimenti del sistema) al salto termico che si vuole ottenere:
"paghiamo" cioè.. quel tipo di trasporto, la conversione (perdite, rendimenti, ecc.) e l'energia stessa!
Prelevando invece "calore" già "bello e pronto" da dove disponibile si "pagherà" SOLO l'energia necessaria al suo trasporto, ovviamente molto più modesta rispetto a quella per.. "creare dal nulla"!

Per poter trasportare calore, bisogna averlo comunque disponibile!...
Vero...

..conseguentemente se non c'è un posto dove "calore" è prodotto in eccesso/superfluo (esempio un insediamento industriale/centrale elettrica/ecc... vedi teleriscaldamento) il discorso non è valido. Inoltre anche dove è prodotto/in eccesso/.. è comunque "creato" con un dispendio d'energia. Si sposta in realtà solo il problema.. aggiungendo perdite/rendimenti nel trasporto eventualmente non cortissimo.
Falso. Il "calore" va inteso in senso assoluto. Una temperatura dell'aria di 10 gradi, considerata "fredda", è comunque molto più calda di una di 0 gradi.. che a sua volta è.. più calda di una a -5 gradi!
Questo dovrebbe far comprendere che c'è sempre calore disponibile (senza addentrarsi in complicate spiegazioni di agitazione termica, zero assoluto, ecc.).
Appena fuori da una casa... o, nel caso ACS.. appena fuori dei "tubi" (ad esempio "nell'aria domestica") è presente "calore" trasportabile (a meno che non siamo a meno 273,15 gradi centigradi, detto "zero assoluto")... ed è subito "li", vicinissimo.. o relativamente vicino.

Per poter trasportare calore esempio da fuori casa a dentro.. o (ACS) dall'aria in casa all'acqua nei tubi, bisogna averlo ad una temperatura maggiore! Se in casa ho 15 gradi e apro la finestra con fuori 0 gradi, raffreddo tutto.. nonostante in quei 0 gradi ci sia del.. calore disponibile!..
Falso.

Non è necessario avere una temperatura superiore a quella di destinazione per scaldare!

Per far un esempio è come se da un contenitore/bacino con acqua dovessimo riempire un serbatoio sul tetto di una casa. Lo possiamo fare "per caduta" se il contenitore/bacino è ad una altezza (temperatura) superiore.. esempio su una collina, ma anche se il contenitore/bacino si trova ad un'altezza inferiore del serbatoio, usando in tal caso una.. pompa idraulica!
Analogamente esistono delle macchine chiamate "pompe di calore" (PDC) che sono in grado di sottrarlo da una zona e trasportarlo ad un'altra, anche se la zona di prelievo è a temperatura inferiore!

La PDC è generalmente una macchina frigorifera e funziona proprio come un comune frigorifero dove all'interno viene sottratto calore ai cibi/bevande e trasportato fuori, ovvero nella griglia dissipativa (di solito ubicata nella parte posteriore dei modelli a "libera disposizione".. o anche inferiore, tipo quelli "da incasso") che si scalda (durante il funzionamento) e lo cede quindi all'ambiente. Anche se la temperatura interna è più bassa di quella esterna, nulla ci vieta di abbassarla ulteriormente agendo sugli appositi controlli (se non già al massimo).. continuando cioè a sottrarre ulteriore calore da "dentro" e portarlo .. meglio dire pomparlo "fuori".. e nonostante "dentro" sia più freddo che "fuori"!
È noto che un frigo, sebbene sempre in funzione (anche se con ciclo on-off), non ha consumi stratosferici. Questo in virtù del fatto che il calore prodotto sulla "griglia" (anche se non voluto/non utile).. in realtà non è proprio "prodotto", ma sottratto/trasportato dal cibo al suo interno: si paga solo il "costo di trasporto" (più contenuto) non quello di generazione da altra fonte energetica!

Ok per il discorso "frigorifero" ma questo non è applicabile al riscaldamento casa e/o ACS! Dove prendo il calore?.. Chi "raffreddo"?
Falso. È generalmente applicabile. Prendiamo un esempio che tutti conoscono: il vecchio condizionatore "estivo". Esso non è altro che una macchina frigorifera.. e funziona proprio come un frigo, solo che invece che sottrarre calore da cibi portando/pompandolo.. in cucina.. lo sottrae dalla stanza dove ubicato e lo porta fuori (sull'unità esterna, se presente). Da questo si sono evoluti i così detti (appunto!) climatizzatori/condizionatori a pompa di calore (NB anche quelli monodirezionali in realtà sono delle pompe di calore).. che si distinguono per poter fare anche l'opposto, ovvero poter portare (pompare) calore da fuori a dentro (in inverno).. oltre che da dentro a fuori.
Chiaramente quando viene pompato calore "dentro".. si sta raffreddando...l'esterno! Solo che l'esterno è così grande che l'impatto sull'ambiente, in termini di gradi, è praticamente circa nullo/trascurabile.

[gattmes]

La reale differenza di consumi.. e di costi

-In costruzione-

Sappiamo tutti che un condizionatore (o PDC) consuma un bel po'.. sicuramente molto più di un frigo. Probabilmente questo sistema di "trasporto" invece di... "generazione", magari non è così diverso da valutarne la scelta, tenuto conto dell'eventuale maggior costo della fonte energetica da usare
Falso. È maggiore perchè il lavoro, le misure/dimensioni/masse su cui si opera sono maggiori. In termini energetici possiamo dire che il... "costo di trasporto".. (dipende dalle condizioni).. può arrivare a costare, energeticamente parlando, anche quattro o cinque volte meno! (E in certi casi il numero è ancora maggiore: sei .. otto volte, ecc.!!!) In questa condizione, anche con ad esempio un costo dell'energia primaria doppio, abbiamo un costo economico più che dimezzato (mentre quello ambientale, ben inteso in questa condizione supposta, risulterebbe ancora ben più basso!)
Nel caso di condizionatori/climatizzatori e in genere per i sistemi frigoriferi, più che di efficienza e/o rendimenti si utilizzano altri indici più pratici che ne esprimono la "bontà": C.O.P (coefficient of performance) ed E.E.R. (energy efficiency ratio). L'uso di due indici è scelto per differenziare il tipo di prestazione secondo il tipo di funzionamento, ad esempio quando si sta scaldando con una PDC in inverno o raffreddando in estate.
Il COP è il rapporto tra energia resa.. ed energia consumata. Così ad esempio un condizionatore a pompa di calore che sta funzionando con un COP=5 e 1KW istantaneo di energia elettrica assorbito... sta in realtà "generando".. meglio dire trasportando/pompando ben 5KW.. inoltre per ogni ora di funzionamento consumerà 1 solo KWh elettrico, mentre un equivalente sistema a metano al 100% di rendimento ne dovrà bruciare sul mezzo metro cubo circa!!!! (5KWh equivalenti).
È palese che in quella condizione risulta più economico il condizionatore anche se per assurdo l'energia elettrica costasse effettivamente fino a cinque volte di più del gas!

[Solita "parata"] In realtà nel trasporto e dispacciamento dell'energia elettrica si hanno delle perdite, inoltre le centrali termiche "bruciano" sempre gas. Pur assumendo valido il risparmio economico, quello ambientale non è veritiero
Falso. Chi dice ciò dimentica che anche il gas va trasportato.. e da enormi distanze.. inoltre va anche pompato nella rete di distribuzione.. e a certe pressioni.. ricordo che una pompa per il gas non è proprio come una pompa per l'acqua! Lavora in un ambiente più... "esplosivo".. e con "tenute" più complicate (è più facile "fermare" un liquido.. che un gas!)
È dimentica che per trasportare l'energia elettrica si possono fare dei tralicci, mentre per il gas al 99% vanno fatte opere d'interramento... (dal metanodotto .. alla distribuzione cittadina), notevolmente più impattanti sui costi.. e sull'ambiente (anche uno "scavatore" inquina!).
Dimentica anche quanto ho citato in precedenza.. ovvero che (in Italia - alla data di questo messaggio!) quasi un quinto (20%) dell'energia elettrica è prodotta da fonte rinnovabile... e il restante 80% NON è tutta derivata da gas bruciato! Anche se così fosse.. sono certo che da una parte una centrale termica a gas (ciclo combinato, ecc.) ha dei rendimenti migliori di una.. piccola caldaia domestica, dall'altra ha emissioni molto più ridotte/trattate..con controlli più sofisticati.
Nota Bene: non prendo in considerazione SOLO la CO2! Certamente è un gas ritenuto responsabile dell'effetto serra, eccetera, eccetera... Tuttavia è un gas che piante e animali (uomini) emettono... "trattano".. nel ciclo vitale, in qualche modo. Cosa analoga non si può dire per gli altri inquinanti quali NOx, HC incombusti, polveri solubili/insolubili e chi più ne ha ne metta.. molte dei quali cancerogeni.

Il COP in realtà non è un numero fisso. Dipende dalle condizioni d'utilizzo. In certi casi può ridursi.. anche all'unità, rendendo vani gli eventuali vantaggi economici.
Vero. Il COP dipende principalmente dalla differenza di temperatura tra zona calda e zona fredda. Utilizzando un condizionatore per scaldare in inverno.. tanto più fuori fa freddo, tanto più si riduce il COP!
Quando il COP arriva verso 1.. non siamo in una condizione molto diversa dalla.. resistenza elettrica!... Ovvero per trasportare 1KW... si consumerà 1KW!
Conseguentemente va sempre valutata l'applicazione specifica.. ma soprattutto il comportamento della PCD (grafici) in quella condizione.
Non a caso i sistemi "geotermici" (trattati qua: https://www.energeticambiente.it/geotermico/ ) sono vincenti: per trasportare/pompare calore all'interno di una casa, invece di prelevarlo dall'esterno lo fanno.. dal terreno!! Nel terreno la temperatura è pressochè costante in ogni zona e tutto l'anno (intorno 13°C)!

Delle PDC non geotermiche (aria-acqua) di nuova concezione, spesso denominate "pompe di calore ad alta temperatura", "high temperature injection", ecc., hanno COP alti anche con più marcati salti termici.
Dei modelli evidenziano COP>2 con T esterne sui -5°C e interne di +65°C (o -20°C - +45°C)!
(Se ne trovano in rete ed anche nella.. vetrina commerciale )

In generale (geotermico e non) si può "spannometricamente" ritenere che se il COP sta mediamente sopra il valore 2,2-2,5.. allora c'è convenienza economica.. ed abbondantemente anche "ambientale".

Questo discorso del COP può essere applicato al condizionamento/riscaldamento. Per ACS non ci sono alternative al classico riscaldamento elettrico a resistenza (effetto Joule), ovvero ci si deve confrontare con un equivalente COP=1!
Falso. Esistono anche gli scaldacqua/scaldabagno a pompa di calore! (Se ne trovano in rete ed anche nella.. vetrina commerciale ). Simili a boiler elettrici canonici (e con dimensioni confrontabili) hanno una macchina frigorifera al posto della resistenza elettrica (alcune hanno anche la resistenza elettrica): sottraggono calore all'ambiente e lo "pompano" nell'acqua contenuta nel serbatoio.

..conseguentemente "in inverno" raffreddano l'ambiente: il classico riscaldamento deve lavorare di più per compensare questa perdita/pompaggio di calore. Abbiamo anche due sistemi.. e relativi "rendimenti".. in "cascata"!
Dipende. In tutti i periodi/mesi di non funzionamento del riscaldamento, rappresentano comunque un risparmio economico/ambientale... nei mesi caldi anche un vantaggio (raffreddano l'ambiente!)
Nei periodi di funzionamento del riscaldamento può risultare vero, tuttavia vanno viste/considerate alcune cose:
1) Caso di abitazione già dotata di impianto di riscaldamento (condominiale, gas, ecc.) Può anche essere ad esempio una soluzione per non incidere sull'utenza elettrica dal punto di vista "potenza impegnata". Il consumo istantaneo non è dissimile da un frigo: 200-300W.. contro i 1200-1500 di un boiler elettrico canonico. Conseguentemente in un classico contratto da 3KW impegnati (3,3KW disponibili.. fino a 4KW per qualche ora) ne rimane "a disposizione" per altre utenze. Per contratti ancor più modesti (qualche vetusto contratto di seconda casa?) tipo 1,5KW.. rappresenta forse l'unica alternativa in zone non servite da .. metanodotti /serbatoi GPL, ecc. ..supponiamo con un riscaldamento alternativo.. legna, pellet(s).
(continua)
in costruzione