Italia
Cambiare per il clima

Riesci a immaginare una pompa di calore grande quanto un campo da calcio?

Noi sì. Al momento, presso il nostro sito di Ludwigshafen in Germania, stiamo lavorando ad alcuni progetti per la realizzazione di pompe di calore su scala industriale che giocheranno un ruolo chiave nella nostra strategia di protezione del clima. Le pompe di calore ridurranno drasticamente la necessità di combustibili fossili recuperando e utilizzando il calore di scarto degli impianti chimici e dei sistemi di raffreddamento dell’acqua per generare gran parte del vapore necessario per la produzione. 

Una foto dell’impianto di acetilene di BASF scattata all’alba. Due lavoratori passano camminando. In totale, il nostro sito di Ludwigshafen utilizza ogni anno 20 milioni di tonnellate metriche di vapore per realizzare parti di prodotti destinati a quasi tutti i settori esistenti.

L’idea delle pompe di calore

Le bollette energetiche domestiche stanno raggiungendo prezzi stellari: proprio per questo, oggi si sente parlare sempre più spesso delle pompe di calore. Si tratta di incredibili sistemi in grado di raccogliere aria non particolarmente calda proveniente dall’esterno, comprimerla per riscaldarla, estrarne il calore “nascosto” e poi farla ricircolare per alimentare sistemi di riscaldamento e generare acqua calda. Una pompa di calore rende i sistemi di riscaldamento più efficienti e riduce le emissioni di carbonio. Non è nient’altro che “termodinamica in azione”. 

Una rappresentazione grafica in 3D di una pompa di calore industriale, che ne mostra le dimensioni in comparazione con due piccoli operatori in piedi davanti all’installazione. Foto: MAN Energy Solutions.

Le pompe di calore industriali che stiamo realizzando saranno mille volte più grandi di quelle domestiche.

La sfida: la grande richiesta di vapore  

Perché abbiamo bisogno di pompe di calore delle dimensioni di un campo da calcio? In breve, per combinare le nuove tecnologie con la protezione del clima. Le pompe di calore ci aiuteranno a generare enormi quantità di vapore utilizzando energia rinnovabile attraverso sistemi altamente efficienti dal punto di vista energetico e riducendo le emissioni di CO2.

I nostri impianti chimici producono una grande quantità di calore di scarto che, al momento, resta in gran parte inutilizzato. Le pompe di calore lo raccoglieranno dai nostri impianti e sistemi di raffreddamento per produrre vapore privo di CO2. Ma facciamo un passo indietro: perché abbiamo bisogno di così tanto vapore? Il vapore è essenziale per la sintesi di molte sostanze chimiche che BASF fornisce a moltissimi settori, tra cui l’edilizia, l’agricoltura e la cura della persona. Per questo abbiamo bisogno di grandi quantità di vapore. Basti pensare che solo il nostro sito di Ludwigshafen ne richiede circa 20 milioni di tonnellate cubiche ogni anno.

Zero emissioni di CO2: Produzione di vapore basata sul recupero di energia

I nuovi modi di generare vapore giocheranno un ruolo significativo nel raggiungimento dei nostri obiettivi climatici. Entro il 2030, ridurremo le emissioni di gas serra dei nostri siti di produzione e gli acquisti di energia del 25% rispetto al 2018. Entro il 2050, puntiamo a ridurre a zero le emissioni di CO2.

Infografica che mostra l’efficienza e l’assenza di CO2 nell’integrazione della tecnologia della pompa di calore nel sistema Verbund di BASF. Le pompe di calore funzioneranno grazie all’energia rinnovabile, utilizzando il calore di scarto proveniente dagli impianti di produzione per generare vapore, che viene poi reinserito nel sistema Verbund.

Le pompe di calore industriali non sono solo mille volte più grandi delle unità domestiche, ma raggiungono anche temperature notevolmente più elevate, riuscendo a generare vapore a oltre 120 °C. Possiamo distinguere due tipi di pompe di calore: quelle che possono gestire il calore di scarto a temperature di 60 °C o anche più alte e quelle che utilizzano il calore dell’acqua di raffreddamento a 30 °C o anche meno. Entrambe le opzioni risultano particolarmente utili a seconda delle diverse esigenze dell'impianto, per offrire sempre la tecnologia adeguata.

Al momento, la metà del vapore di cui abbiamo bisogno è generato da centrali elettriche che lavorano utilizzando combustibili fossili convenzionali ed emettendo alti livelli di CO2. Utilizzando elettricità proveniente da fonti rinnovabili, invece, le nostre pompe di calore saranno in grado di generare enormi quantità di vapore e ridurre le emissioni annue di CO2 di diversi milioni di tonnellate. Questa scelta fa parte di un approccio multilaterale, che include anche l’uso di altre tecnologie come e-boiler e turbine a vapore elettrificate. Tutto allo scopo di ridurre a zero le nostre emissioni entro il 2050. 

Two BASF researchers, one female and one male, are walking past a research lab full of equipment. Sustainability isn’t a new idea at BASF. Our “Verbund” approach is designed to connect people, systems and production plants to reduce waste, cut transport, maximise energy efficiency and transfer expert knowledge.

Conosciamo più da vicino il team alla guida del progetto

Inizialmente, avevamo previso l’uso di pompe di calore grandi come campi da calcio per il sito BASF di Ludwigshafen. “l nostro compito è trovare soluzioni per produrre vapore senza generare CO2, ed è proprio questo che amo del mio lavoro. Sviluppiamo soluzioni che aiutano sia BASF che la società!” spiega con entusiasmo Bart Van Assche, Vice Presidente Global Infrastructure Technology di BASF, il cui team sta esaminando il passaggio a nuove fonti di energia, come il vapore, da utilizzare negli impianti chimici. 

Van Assche ha quattro figli di età compresa tra i sette e i dodici anni ed è proprio la sua motivazione personale a spingerlo sempre più avanti: “Voglio assicurarmi che i miei figli abbiano un avvenire brillante. Dobbiamo accelerare la trasformazione”. Dal suo punto di vista, il futuro non è così lontano. Dopo il completamento degli studi di fattibilità, verranno realizzati alcuni impianti pilota per iniziare a testare queste grandi pompe di calore. La prima entrerà in funzione nel 2026.  

“Cosa amo del mio lavoro? Il fatto che insieme al mio team, io possa sviluppare soluzioni che aiutano sia BASF che la società”.
Vice President Global Infrastructure Technology

Bart Van Assche

Vice President Global Infrastructure Technology

“Verbund”: pensare in modo interconnesso

Sostenibilità e massimizzazione del calore di scarto non sono concetti nuovi per noi. Li mettiamo in pratica da decenni. I nostri sei siti Verbund in tutto il mondo, tra cui quello di Ludwigshafen, ne rappresentano la prova.

Immagine di due gru che consegnano materiali da costruzione per i primi impianti di produzione presso il nuovo sito high-tech di BASF a Zhanjiang, in Cina.

In costruzione: il nostro stabilimento Verbund “intelligente” a Zhangjiang, in Cina. Sarà alimentato interamente da energia rinnovabile.

La parola tedesca “Verbund” significa “interconnesso”. Abbiamo fatto nostra questa espressione per indicare la connessione tra collaboratori, sistemi e impianti di produzione al fine di massimizzare l’efficienza e le competenze. Progettando e costruendo siti interconnessi tra loro, i prodotti di scarto di un processo diventano la materia prima di un altro. Questo permette di ridurre sprechi e trasporti, oltre che massimizzare l’efficienza energetica. Si tratta di pensare in sinergia. Le pompe di calore di Ludwigshafen rappresentano un ottimo esempio di come questo approccio basato sul recupero del calore di scarto possa davvero funzionare. 

Il futuro: alti livelli di​​ interconnessione consentiranno la riduzione delle emissioni

Nelle sei sedi Verbund produciamo oltre il 50% dei nostri prodotti, per questo l’interconnessione è così importante per la nostra strategia di protezione del clima. Qual è l’impatto globale? Nel 2020, il riutilizzo del calore di scarto come energia ha consentito di risparmiare circa 18,7 milioni di MWh di energia. Si tratta di 3,8 milioni di tonnellate metriche di CO2 in meno. E in questo momento stiamo costruendo un sito Verbund “intelligente” a Zhanjiang, in Cina, progettato fin dall’inizio per essere alimentato interamente con energia rinnovabile.