La refrigerazione ad ammoniaca (NH3/ R717) continua a dominare le applicazioni industriali negli Stati Uniti e nell’Unione europea, ma il settore sta attraversando una trasformazione significativa, mentre gli operatori cercano un equilibrio tra i vantaggi tradizionali, l’evoluzione dei requisiti di sicurezza, le difficoltà legate alla forza lavoro e la concorrenza dei refrigeranti alternativi. Sebbene l’ammoniaca mantenga la propria posizione dominante negli impianti di grandi dimensioni, le nuove tecnologie e le pressioni normative stanno ridefinendo l’approccio del settore alla progettazione e alla realizzazione dei sistemi. Come sta cambiando lo scenario?
La posizione dominante sul mercato affronta nuove pressioni
Negli Stati Uniti (USA), l’ammoniaca mantiene una presenza preponderante nella refrigerazione industriale, con una quota stimata tra l’80% e il 90% del mercato, secondo Kurt Liebendorfer, VP of Industrial Refrigeration Business Development di Evapco. Tuttavia, questa posizione dominante si è leggermente ridotta nell’ultimo decennio, poiché la diffusione dei sistemi di refrigerazione ad anidride carbonica (CO2/ R744) si sta estendendo dal settore dei supermercati e della distribuzione al dettaglio anche a quello industriale. «Questa flessione si è verificata principalmente nel settore dei nuovi magazzini frigoriferi, nel quale, nello stesso periodo di 10 anni, sono state costruite molte nuove strutture e alcuni utenti finali sono stati attratti da soluzioni senza ammoniaca», spiega Liebendorfer.
Lo scenario competitivo si sta evolvendo con la crescente diffusione dei sistemi a CO2, in particolare nelle applicazioni industriali di minori dimensioni. Bernhard Blaeser, Head of Industrial Refrigeration di Bitzer, osserva che, nel segmento della refrigerazione industriale di capacità inferiore, la CO₂ sembra guadagnare terreno nell’Unione europea (UE) grazie agli incentivi e ai vantaggi iniziali in termini di prezzo per determinate applicazioni, nonché all’espansione nel settore della refrigerazione industriale dei tradizionali produttori di apparecchiature originali (OEM) per sistemi commerciali a CO₂. Spiega tuttavia che l’ammoniaca conserva una presenza molto forte nel settore industriale di maggiore capacità, grazie alle sue proprietà termodinamiche, ambientali ed economiche altamente efficienti. «Questa situazione è destinata a proseguire nel prossimo futuro, poiché il divario nella spesa in conto capitale tra questi due refrigeranti si riduce con l’aumentare delle dimensioni dell’impianto».
Una parte della riduzione della quota di mercato dell’ammoniaca è stata assorbita anche da sistemi industriali monoblocco con HFC e miscele HFC/HFO nei nuovi magazzini frigoriferi, spiega Liebendorfer. Tuttavia, con l’imminente entrata in vigore negli USA delle restrizioni sugli HFC previste dall’American Innovation and Manufacturing (AIM) Act dell’Environmental Protection Agency (EPA), egli rileva una parziale inversione di questa crescita degli HFC, a vantaggio sia dell’ammoniaca sia della CO₂.
Nonostante queste pressioni competitive, i vantaggi fondamentali dell’ammoniaca restano convincenti. «L’ammoniaca ha avuto, e continuerà ad avere, una presenza dominante nelle applicazioni di refrigerazione industriale, anche mentre altre opzioni di refrigerante vengono adottate e abbandonate», afferma Mike Sansom, Engineering Manager di Superior Industrial Refrigeration (SIR). «L’ammoniaca è naturalmente presente nell’ambiente, è abbondante ed economica. I suoi rischi sono ben documentati e compresi e possono essere ridotti al minimo in modo relativamente semplice».
Superare gli ostacoli del settore
Sebbene l’ammoniaca mantenga una forte presenza sul mercato, diversi ostacoli continuano a influenzarne le modalità di adozione. Sansom individua nelle idee errate e nelle interpretazioni fuorvianti gli ostacoli principali, pur osservando che, a livello legislativo, l’impiego dell’ammoniaca come refrigerante continua a ricevere un forte sostegno grazie a organizzazioni come l’International Institute of All-Natural Refrigeration (IIAR, precedentemente noto come International Institute of Ammonia Refrigeration), che definiscono norme per la progettazione e il funzionamento dei sistemi. È in corso una campagna per informare e sensibilizzare il pubblico e i rappresentanti eletti sui vantaggi dei refrigeranti naturali.
Secondo Liebendorfer, i problemi per la sicurezza delle persone associati alla tossicità dell’ammoniaca rappresentano l’ostacolo principale, insieme ai costi aggiuntivi dei relativi rimedi tecnici. Un ostacolo secondario è rappresentato dal costo dei sistemi ad ammoniaca per gli impianti più piccoli, poiché quanto più grande è un sistema di refrigerazione industriale, tanto maggiore è la fascia ottimale nella quale l’ammoniaca costituisce la soluzione preferibile, afferma.
Il contesto normativo determina la strategia
Il panorama normativo continua a influenzare le modalità di adozione dell’ammoniaca, sebbene l’impatto vari notevolmente in base alla regione e all’applicazione. Negli USA, secondo Liebendorfer, negli ultimi 18 mesi l’AIM Act dell’EPA ha determinato un recente aumento delle applicazioni di sistemi ad ammoniaca a bassa carica e di sistemi transcritici a CO₂.
Tuttavia, l’incertezza normativa rimane un fattore rilevante. Liebendorfer osserva che, mentre l’attuale amministrazione statunitense cerca di ridimensionare alcune normative federali, determinate parti interessate del settore degli HFC stanno promuovendo una revisione dell’AIM Act che aumenterebbe il potenziale di riscaldamento globale (GWP) consentito per i magazzini frigoriferi, dall’attuale limite di 150 fino a 700 GWP. L’esito di questa iniziativa determinerà il permanere della pressione normativa a favore dei refrigeranti naturali.
Nell’UE, una legislazione locale più rigorosa sta rendendo sempre più difficile il funzionamento degli impianti ad ammoniaca di minori dimensioni in alcuni Paesi, agevolando il passaggio alla CO₂, spiega Blaeser. Tuttavia, il settore dell’ammoniaca sta rispondendo con contromisure, tra cui l’installazione di un maggior numero di soluzioni ad ammoniaca a bassa carica e a espansione diretta (DX), per adeguarsi a tale legislazione.
I sistemi a bassa carica trainano l’innovazione
La tendenza più significativa che sta ridefinendo il settore della refrigerazione ad ammoniaca è la rapida adozione di sistemi a bassa carica, che utilizzano meno refrigerante rispetto ai sistemi tradizionali. Questo cambiamento risponde sia alle preoccupazioni in materia di sicurezza sia ai requisiti normativi, preservando al contempo i vantaggi termodinamici dell’ammoniaca.
Secondo Liebendorfer, per le nuove installazioni stanno diventando sempre più diffusi i sistemi ad ammoniaca a bassa carica, sia assemblati in fabbrica sia costruiti in loco, rispetto ai tradizionali sistemi ad ammoniaca «a carica maggiore». OEM come Evapco producono e vendono attivamente sistemi monoblocco ad ammoniaca a bassa carica, affiancati da numerosi appaltatori di refrigerazione industriale che si occupano sia della progettazione sia della costruzione e che li installano, alcuni dei quali realizzano anche i propri sistemi monoblocco.
La spinta verso i sistemi a bassa carica rappresenta più di un semplice miglioramento della sicurezza. Hernan Hidalgo, Director of Sales for Industrial Refrigeration di Danfoss Climate Solutions, spiega che sistemi innovativi ad ammoniaca a bassa carica, come NeoCharge di Danfoss, possono determinare incrementi dell’efficienza fino al 20% e ridurre la carica di ammoniaca fino al 50%. La tecnologia è adatta sia alle nuove installazioni sia agli interventi di retrofit e offre algoritmi di apprendimento automatico che migliorano l’efficienza e riducono l’interazione dell’operatore.
Liebendorfer elenca i recenti miglioramenti tecnologici dei sistemi monoblocco ad ammoniaca a bassa carica, che comprendono controlli avanzati, configurazioni innovative dei sistemi, metodi di alimentazione del refrigerante quali iniettori ed espansione diretta, nonché la disponibilità di tecnologie di condensazione alternative. Questi sviluppi rendono i sistemi a bassa carica sempre più interessanti per gli operatori che cercano di conciliare prestazioni, sicurezza e conformità normativa.
Hidalgo osserva inoltre che la maggiore attenzione all’integrità meccanica delle tubazioni e dei componenti ha portato all’adozione di valvole in acciaio inossidabile e di altre apparecchiature pertinenti.
La ricerca e lo sviluppo favoriscono il progresso
Il settore sta assistendo a una significativa attività di ricerca e sviluppo incentrata sull’ottimizzazione delle prestazioni dei sistemi ad ammoniaca e sulla riduzione dell’impatto ambientale. Le iniziative di ricerca dell’UE sono particolarmente degne di nota e dalle recenti conferenze tecniche sono emerse diverse aree di indagine fondamentali.
Blaeser cita esempi tratti da documenti tecnici e casi di studio presentati da diversi importanti fornitori europei di componenti alla recente Industrial Refrigeration Network Conference (IRN2025), svoltasi a giugno. La ricerca di laboratorio sta esaminando i metodi più efficienti dal punto di vista energetico per sbrinare le batterie evaporanti ad ammoniaca, compresa l’ottimizzazione dei metodi, dei tempi, della durata, dei cicli di sbrinamento e della temperatura. Si stanno sviluppando sistemi più avanzati di controllo del titolo del vapore per ottimizzare le prestazioni degli evaporatori e semplificare il funzionamento dei sistemi ad ammoniaca a bassa carica e a espansione diretta.
Proseguono inoltre i lavori per ridurre la carica nei grandi sistemi ad ammoniaca diminuendo la portata di circolazione nei sistemi a circolazione mediante pompa, aumentando così la capacità a parità di carica per future espansioni senza dover riprogettare il sistema. La ricerca sta inoltre studiando come ridurre il consumo energetico specifico nei grandi magazzini frigoriferi mediante circuiti di controllo integrati in tempo reale, che gestiscono in modo interattivo gli azionamenti a velocità variabile di tutti i compressori, i ventilatori di condensatori ed evaporatori e le pompe, adattandosi costantemente alle esigenze operative.
Emergono soluzioni ibride e tecnologie concorrenti
Uno sviluppo interessante nel settore è la crescente adozione di sistemi di refrigerazione ibridi che combinano ammoniaca e CO₂. Blaeser riferisce di osservare «un numero crescente di impianti in cascata a CO₂/ammoniaca che entrano in funzione, nei quali lo stadio booster è a CO₂ subcritica e lo stadio di alta pressione è ad ammoniaca. Questa combinazione di refrigeranti offre all’operatore i migliori coefficienti di prestazione nei rispettivi intervalli di funzionamento ottimali».
Questo approccio ibrido consente agli operatori di sfruttare i punti di forza di entrambi i refrigeranti, rispondendo al contempo a requisiti applicativi specifici e ai vincoli normativi.
Nel frattempo, la tecnologia a CO₂ continua a progredire rapidamente. Hidalgo osserva che i progressi nelle prestazioni e nell’affidabilità dei compressori ad alta pressione, nei controlli basati su PLC e nelle valvole e negli eiettori di alta pressione più grandi e affidabili consentono di progettare sistemi a CO₂ di maggiori dimensioni, adatti a capacità superiori e in grado di garantire la sicurezza e le prestazioni necessarie.
Liebendorfer osserva che l’«industrializzazione» dei sistemi monoblocco transcritici a CO₂ sta ridefinendo il mercato statunitense della refrigerazione industriale. I sistemi a CO₂, giunti sul mercato industriale dal settore della distribuzione commerciale al dettaglio, stanno aumentando le proprie dimensioni per servire impianti molto più grandi, adottando al contempo controlli «più industriali», apparecchiature elettriche, sistemi di isolamento e varie funzionalità di facile utilizzo richieste dagli utenti industriali.
Le difficoltà legate alla forza lavoro restano motivo di preoccupazione
Una difficoltà persistente per il settore della refrigerazione ad ammoniaca è la diminuzione del livello di esperienza della forza lavoro qualificata. Sansom la identifica come una tendenza significativa del settore, osservando che «vorrebbe vedere un aumento dei programmi di formazione per il personale di assistenza e i tecnici della refrigerazione, per contribuire a colmare i vuoti lasciati dai veterani del nostro settore che vanno in pensione».
Questa difficoltà legata alla forza lavoro va oltre la semplice disponibilità numerica e comprende le conoscenze specialistiche necessarie per i sistemi ad ammoniaca. La complessità dei moderni sistemi a bassa carica e delle tecnologie di controllo avanzate richiede tecnici che possiedano sia un’esperienza tradizionale con l’ammoniaca sia familiarità con le nuove tecnologie.
Crescita del mercato ed espansione delle infrastrutture
Nonostante le pressioni competitive, il mercato complessivo della refrigerazione industriale continua a espandersi, creando opportunità per i sistemi ad ammoniaca. Sansom riferisce che «la tendenza è all’espansione per quanto riguarda il volume degli spazi industriali refrigerati, almeno questo è ciò che sto osservando. I magazzini frigoriferi vengono ammodernati e ampliati e la produzione alimentare cresce con l’aumento della domanda».
I dati statistici confermano questa traiettoria di crescita. Secondo il rapporto di mercato 2024 di ATMOsphere Refrigeranti naturali: stato del settore, a dicembre 2024 in Nord America erano presenti 1.230 siti industriali che utilizzavano sistemi ad ammoniaca a bassa carica, con un aumento del 17% rispetto al 2023. Il totale comprende 842 siti negli USA e 388 in Canada. Il tasso di crescita su base annua delle unità monoblocco è stato particolarmente elevato, pari al 38%, rispetto al 15% dei sistemi centralizzati.
In Europa, la crescita è stata ancora più marcata. ATMOsphere stima che in Europa fossero presenti 3.600 siti industriali dotati di sistemi ad ammoniaca a bassa carica, con un tasso di crescita del 7% rispetto al 2023. Da giugno 2021 a dicembre 2024, il numero di impianti industriali europei che utilizzano ammoniaca a bassa carica è cresciuto del 47%, secondo il rapporto di mercato.
Prospettive future
Il settore della refrigerazione ad ammoniaca si trova a un punto di svolta, nel quale i vantaggi tradizionali devono essere bilanciati con l’evoluzione dei requisiti del mercato. Sebbene l’ammoniaca mantenga la propria posizione dominante nelle applicazioni industriali di grandi dimensioni grazie alle sue superiori proprietà termodinamiche, ambientali ed economiche, il settore si sta adattando con successo attraverso l’innovazione tecnologica, mentre la CO2 guadagna terreno in alcune applicazioni.
Lo sviluppo di sistemi a bassa carica, controlli avanzati e soluzioni ibride dimostra la capacità del settore di evolvere preservando i propri vantaggi fondamentali. Come conclude Hidalgo, «È un momento entusiasmante per contribuire a promuovere l’efficienza, ridurre gli sprechi e creare un settore della refrigerazione industriale più sostenibile».
La continua crescita delle installazioni a bassa carica, unita alle attività di ricerca in corso, suggerisce che la refrigerazione ad ammoniaca manterrà il proprio ruolo fondamentale nelle applicazioni industriali. Il successo dipenderà dalla capacità del settore di rispondere alle esigenze di formazione della forza lavoro, proseguire nell’innovazione e comunicare efficacemente agli utenti finali il valore a lungo termine dell’ammoniaca, mentre affrontano un processo di selezione del refrigerante sempre più complesso.
Casi di studio reali
Di seguito sono riportati alcuni casi di studio selezionati che illustrano l’efficacia e la scalabilità delle tecnologie di refrigerazione ad ammoniaca.
Retrofit di SPX Technologies per Albertsons, Tracy, CA
Albertsons, uno dei maggiori distributori alimentari al dettaglio degli USA, ha collaborato con SGS Refrigeration e Clauger US per modernizzare il proprio fondamentale magazzino frigorifero di Tracy, in California. Il progetto ha comportato la sostituzione di 79 evaporatori obsoleti con unità progettate su misura, allo scopo di migliorare l’affidabilità e l’efficienza. Grazie a una pianificazione meticolosa, un’esecuzione senza interruzioni e una stretta collaborazione, il retrofit è stato completato nei tempi previsti, migliorando le prestazioni del sistema e garantendo la disponibilità operativa a lungo termine.
Sistema ammoniaca/glicole EVAPCO per uno stabilimento di alimenti surgelati, Regno Unito
EVAPCO ha fornito una soluzione di refrigerazione ad ammoniaca/glicole ad alta efficienza per uno stabilimento di prodotti surgelati a base di patate a Scarborough, nel Regno Unito. Il sistema, dotato di cinque condensatori ATC-935E e di una torre a glicole a circuito chiuso, serve congelatori a tunnel IQF e celle frigorifere, riducendo al contempo la carica di ammoniaca da 29.000 kg a 15.900 kg. Questo ammodernamento ha ridotto significativamente il consumo energetico e predisposto l’impianto per future espansioni.
Desiderate esaminare nel dettaglio tutti questi casi di studio?
Sono presentati nell’edizione speciale di Refindustry Magazine 2025 / Issue 3.
