Oltre la refrigerazione: come i sistemi a CO₂ stanno diventando l’hub energetico della moderna distribuzione alimentare
Di Sergei Mukminov, caporedattore, Refindustry
La Danfoss Smart Store ADC a Nordborg. Fonte: Danfoss A/S.
Un negozio di prossimità danese ha coperto il 100 per cento del proprio fabbisogno di riscaldamento con il calore di scarto della refrigerazione durante l'inverno più freddo da oltre un decennio. Nell'arco di due anni di esercizio, lo stesso sito ha esportato 36 MWh di calore in eccesso alla rete di teleriscaldamento della città e ha risparmiato quasi 8.800 € sul calore che altrimenti avrebbe dovuto acquistare dalla stessa rete. La penalizzazione elettrica per fornire quel calore è stata, a detta dell'operatore, marginale.
Il sito è la Danfoss Smart Store ADC a Nordborg, strumentata e monitorata da maggio 2023.
La domanda che ciò solleva non è più se la refrigerazione a CO₂ possa riscaldare un edificio; può farlo. Le vere domande sono quanto il modello sia trasferibile, quanto costi e dove fallisca. Quando un sistema transcritico a CO₂ raffredda, riscalda un edificio, produce acqua calda ed esporta calore in eccesso a una rete di teleriscaldamento contemporaneamente, quanto di tutto questo regge al di fuori di un impianto vetrina, e cambia il caso d'investimento? Questa analisi di mercato pone tali domande a operatori, produttori, un consulente indipendente e uno specialista indipendente di formazione attivi in Europa e Nord America. Le loro risposte non sono identiche. Insieme descrivono una tecnologia che si avvicina all'inclusione di default nelle nuove costruzioni in Europa, mentre in Nord America passa ancora da progetti pilota a un'adozione strategica.
Perché la CO₂ fornisce un calore diverso
L'interesse della CO₂ come fonte di calore non è teorico. In un ciclo transcritico, il gas cooler cede calore lungo uno scorrimento di temperatura anziché in un singolo punto di condensazione, il che significa che il fluido di lavoro esce dal raffreddatore più caldo di quanto farebbe da un condensatore a HFC. Ciò che questo comporta negli impianti reali è documentato da quattro produttori in questa analisi di mercato.
Jeffrey Gingras, Chief Growth Officer di Evapco Systems LMP a Laval, Quebec, fornisce il gradiente più esplicito: «in esercizio commerciale, i sistemi a CO₂ possono erogare in modo affidabile temperature dell'acqua nell'intervallo 35–45 °C nella maggior parte delle condizioni, 50–60 °C con progettazione e controlli adeguati, e fino a 60–70 °C quando il recupero di calore è prioritario». Per confronto, osserva Gingras, i sistemi a HFC sono «in gran parte limitati al recupero di calore a bassa qualità», con rese tipiche di 30–40 °C senza penalizzazione dell'efficienza. Gingras nota inoltre che il recupero di calore funziona in entrambe le direzioni: una strategia di recupero ottimizzata offre un beneficio di sottoraffreddamento misurabile, che migliora l'efficienza del gas cooler e riduce il carico del compressore.
L'esperienza di Modine coincide con la parte alta di quell'intervallo. «In impianti transcritici a CO₂ reali, non di laboratorio, temperature dell'acqua recuperata di 60–70 °C sono raggiungibili in modo affidabile, con temperature più elevate possibili nel breve termine a seconda della configurazione del sistema», afferma Umberto Di Barbora, Global Refrigeration Coolers Product and Marketing Director di Modine. L'implicazione, a suo dire, è che il calore recuperato consente di «produrre ACS in modo diretto senza pompe di calore booster» e di «sostituire direttamente le caldaie a gas in molti contesti commerciali e industriali».
Andre Patenaude, Director, Business Development and Solutions Strategy di Copeland, colloca i sistemi a centrale più in alto: 60–88 °C dalle centrali booster a CO₂, 35–60 °C dalle unità condensatrici scroll a CO₂. Patenaude formula la differenza tecnica con chiarezza: «a differenza dei sistemi a HFC, la refrigerazione a CO₂ consente un reale sfruttamento del calore recuperato, rendendola una potenziale fonte di energia primaria».
Massimiliano Sfragara, Product Management Director di Enex Technologies, spinge il limite più in là. L'acqua recuperata a 80–90 °C, afferma, è raggiungibile a seconda del tipo di unità. Quella temperatura apre applicazioni al di fuori del retail alimentare. Sfragara cita le cantine vinicole, dove l'acqua calda recuperata a 80 °C viene usata per pulire i serbatoi del vino, sostituendo caldaie a combustibile fossile in una fase di processo altrimenti difficile da elettrificare in modo pulito.
Il punto d'insieme è che la CO₂ sposta il recupero di calore dalla categoria del preriscaldamento, in cui operano gli HFC, al terreno della sostituzione diretta del bruciatore. È questo salto qualitativo a rendere praticabile il modello del polo energetico integrato.
Da una funzione a molte
L'utilizzo effettivo del calore recuperato si è ampliato in modo costante. Sergio Girotto, fondatore e presidente onorario di Enex Technologies e tra i primi sviluppatori della refrigerazione a CO₂, descrive la gerarchia nel parco installato di Enex: «Prima viene l'acqua calda sanitaria. Al secondo posto il riscaldamento, intorno al 50 per cento. Il raffrescamento estivo è usato meno di frequente. È un peccato, perché grazie all'eiettore può essere realizzato in modo da risultare molto conveniente». L'esportazione di calore alle reti di teleriscaldamento resta rara nel Sud Europa; Girotto rileva che Enex l'ha realizzata per progetti in Finlandia, dove l'infrastruttura di teleriscaldamento è capillare.
L'estremità più piccola dello spettro applicativo è forse la più rivelatrice. A Irún, in Spagna, un negozio di prossimità di 100 metri quadrati gestisce l'intero carico di raffreddamento e riscaldamento con una sola unità condensatrice Panasonic iCO2RE OCU-CRC150A08-D (15 kW MT). Secondo Piotr Jabłoński, Senior Product Manager Refrigeration Europe di Panasonic Heating & Cooling Solutions Europe, il calore recuperato dal circuito R744 alimenta direttamente una cassetta di riscaldamento DX, eliminando la necessità di un impianto di riscaldamento separato nel negozio. «Il recupero di calore dall'unità di refrigerazione è una fonte di riscaldamento primaria, che consente al negozio di funzionare senza un impianto di riscaldamento aggiuntivo», afferma Jabłoński.
Su scala maggiore, lo stesso principio funziona tramite l'aggregazione. La Cuisine Centrale de Puellemontier, in Francia, una cucina centralizzata che produce 5.000 pasti al giorno, utilizza due unità condensatrici Panasonic iCO2RE OCU-CR1000 in parallelo, con una terza unità (OCU-CR400) per una cella di congelamento. Il calore recuperato dalle unità a media temperatura preriscalda circa 524 litri all'ora di acqua calda sanitaria a 55 °C, fornendo alla cucina una media annua di 2.871 litri al giorno. Jabłoński descrive il risultato come un «recupero di calore sostanziale e stabile» in un'architettura a CO₂ decentralizzata.
L'operatore tedesco della distribuzione all'ingrosso alimentare METRO ha spinto l'integrazione oltre. Nel suo nuovo punto vendita di Hamburg-Rahlstedt, inaugurato l'11 novembre 2025, il calore recuperato è l'unica fonte per il riscaldamento a pavimento, senza pompa di calore né backup a combustibile fossile. «Nelle nuove aperture come Amburgo, il recupero di calore è l'unica fonte per il riscaldamento a pavimento: niente pompa di calore, nessuna fonte fossile», afferma Olaf Schulze, Vice President Energy Management di METRO Properties Holding GmbH a Düsseldorf. La stessa architettura è prevista per il nuovo punto vendita METRO di Düsseldorf-Ulmenstraße, la cui apertura è prevista per il 2027. A MAKRO Opole, in Polonia, il calore recuperato è utilizzato tutto l'anno per preriscaldare l'acqua delle lavastoviglie industriali, rispondendo alla questione stagionale di cosa faccia il recupero di calore quando il riscaldamento non serve.
Hamburg-Rahlstedt, METRO Deutschland. Fonte: METRO
In Nord America il quadro si definisce con maggiore nitidezza attorno al Canada, dove climi annuali più rigidi comportano una stagione di riscaldamento più lunga. Andre Patenaude riferisce che i team di assistenza sul campo di Copeland in Nord America osservano che «una schiacciante maggioranza dei rivenditori canadesi che usano la CO₂ come refrigerante la sfruttano anche per il riscaldamento degli ambienti», con un'adozione vicina al 95 per cento dei rivenditori a CO₂. Sono comuni tre architetture di integrazione: recupero diretto del calore dal gas di mandata verso un'unità a tetto, un circuito a glicole che collega la centrale a CO₂ a una o più unità a tetto, e il preriscaldamento dell'acqua calda tramite scambiatori sulla centrale che alimentano serbatoi di accumulo.
La Smart Store si colloca all'estremità superiore dello spettro di integrazione. Nell'arco di due anni di esercizio, riferisce Hans Ole Matthiesen, Senior Director, Global ADC di Danfoss A/S, il calore recuperato ha coperto il 100 per cento del fabbisogno di riscaldamento del negozio e di un edificio di laboratorio adiacente, con due terzi destinati al negozio e un terzo al laboratorio. I 36 MWh esportati alla rete di teleriscaldamento locale rappresentano solo l'eccedenza nei mesi più caldi. «Nel 2025 abbiamo venduto calore solo nei periodi più caldi, ma ci stiamo preparando a esportare calore in base ai segnali di prezzo in futuro», afferma Matthiesen.
Smart Store ADC, Nordborg: calore recuperato mensile, fabbisogno coperto in loco e calore esportato alla rete di teleriscaldamento, 2025. Fonte: Danfoss A/S.
Quando il caso d'investimento funziona davvero
Il recupero di calore aggiunge un costo incrementale a un sistema booster a CO₂. Tre stime indipendenti di produttori collocano tale incremento intorno al 5–10 per cento. Ciò che ne consegue dipende dai costi locali di riscaldamento, dal clima, dalle ore di funzionamento e da come viene usato il calore recuperato.
I ritorni più rapidi provengono dal mercato europeo, dove gli attuali prezzi del gas e una spinta normativa verso la decarbonizzazione inclinano la bilancia. Andre Patenaude riferisce che le unità condensatrici scroll a CO₂ di Copeland con il modulo di recupero di calore vendute in Europa raggiungono in genere il ritorno dell'investimento entro 0,8–2,5 anni, a seconda delle dimensioni del sistema e della capacità di riscaldamento. I sistemi più grandi si ripagano più rapidamente perché la loro capacità di calore recuperabile è maggiore.
Massimiliano Sfragara indica un ordine di grandezza simile: costo incrementale del 5–10 per cento, ritorno inferiore a due anni quando il calore recuperato sostituisce una caldaia a combustibile fossile. La cifra esatta dipende dai prezzi locali del combustibile.
L'intervallo di Modine è più ampio ed esplicitamente regionale. «Dati gli attuali prezzi dell'energia e le pressioni sul carbonio, tempi di ritorno di 2–5 anni sono realistici quando il calore sostituisce caldaie a combustibile fossile» in Europa, afferma Di Barbora. In Nord America i ritorni sono più lunghi, in genere 4–7 anni, «a riflesso di prezzi del gas più bassi e di quadri di incentivi disomogenei, anche se programmi statali come il CARB FRIP in California stanno accorciando i ritorni in mercati selezionati».
Un caso commerciale documentato rientra in questo intervallo. L'impianto della Cuisine Centrale de Puellemontier, con 30 kW di capacità di recupero di calore da due unità a CO₂ a media temperatura, ha raggiunto il ritorno dell'investimento in due anni e due mesi senza sovvenzioni, calcolato su 310 giorni di funzionamento all'anno a otto ore al giorno.
La Smart Store offre un quadro finanziario più complesso, perché una parte del calore viene venduta anziché autoconsumata. Hans Ole Matthiesen descrive un'asimmetria strutturale nel mercato danese del teleriscaldamento: «nella nostra rete locale c'è una grande differenza tra il prezzo di un MWh di calore venduto (~32 €) e quello di un MWh di calore acquistato (~100 €)». In due anni, la Smart Store ha esportato 36 MWh alla rete di teleriscaldamento locale risparmiando quasi 8.800 € sul calore che non ha dovuto acquistare. L'aumento del consumo elettrico della centrale per fornire quel calore è stato marginale. Matthiesen è diretto sul modello di business: «vendere calore ha senso se il collegamento alla rete esiste già e se il calore recuperato si ottiene a costo scarso o nullo».
La visione indipendente ridimensiona le cifre di ritorno più appariscenti. Jonas Schoenenberger, Head of Research and Development di Frigo-Consulting Ltd. a Berna, Svizzera, inquadra le variabili che determinano l'esito: «i fattori decisionali chiave sono le ore di funzionamento annue, la simultaneità della domanda di riscaldamento e raffreddamento, le temperature di ritorno raggiungibili e la quota di calore recuperato utilizzabile in loco». Schoenenberger argomenta contro le ipotesi generiche in entrambe le direzioni. «Un modello di simulazione specifico del progetto che valuti il carico di refrigerazione, il fabbisogno di calore e i dati climatici locali offre una base decisionale assai più affidabile delle stime soggettive».
Dove si rompe davvero
La tecnologia è matura; i guasti si concentrano altrove. Lungo le interviste alla base di questo articolo ricorrono quattro barriere.
La prima è una correzione tecnica a un'enfasi tipica del marketing. I produttori tendono a pubblicizzare le elevate temperature di mandata che i sistemi a CO₂ possono erogare. Schoenenberger insiste sul fatto che il vincolo determinante sia sull'altro lato del circuito. «Il fattore più critico è la temperatura dell'acqua di ritorno del circuito di riscaldamento. Se le temperature di ritorno sono più alte di quanto ipotizzato in fase di progetto, la capacità e l'efficienza di recupero di calore disponibili calano immediatamente». Sfragara conferma lo stesso effetto dal lato delle pompe di calore della gamma Enex: «una sfida che affrontiamo nelle pompe di calore a CO₂ è l'elevata temperatura di ritorno dell'acqua calda, che riduce l'efficienza del ciclo a CO₂». Due voci indipendenti, un consulente e un produttore, indicano lo stesso collo di bottiglia fisico. L'esperienza di messa in servizio di Evapco va nella stessa direzione: il motivo più comune per cui un impianto di recupero di calore rende meno del previsto, secondo Gingras, non è la carenza di calore ma controlli che non danno priorità al recupero rispetto ai fabbisogni di riscaldamento, acqua calda e deumidificazione dell'edificio.
La seconda barriera è organizzativa. Gli installatori di refrigerazione e i progettisti HVAC provengono da discipline diverse e raramente condividono una visione di sistema. Girotto descrive la lacuna con precisione: «il team “refrigerazione” dà per scontato che il team “HVAC” capisca come funzionano i sistemi a CO₂, per esempio lo scorrimento di temperatura in esercizio transcritico e il suo impatto sul circuito, oppure potrebbero non essere consapevoli della variabilità del carico termico e del calore recuperabile». Di Barbora giunge a una conclusione simile dall'esperienza di messa in servizio di Modine: «dal punto di vista tecnologico, il collo di bottiglia raramente è la CO₂; è l'assenza di una mentalità condivisa di sistema energetico».
Questa lacuna non è solo una questione di progettazione; riemerge sul campo. Trevor Matthews, fondatore della società indipendente di formazione Refrigeration Mentor, forma tecnici della CO₂ dal 2015. Il recupero di calore, afferma, innalza nettamente le competenze richieste, perché «il sistema di refrigerazione diventa parte della strategia energetica complessiva dell'edificio», e il tecnico deve ora padroneggiare insieme refrigerazione, interazione con l'HVAC, impianti idronici, logica di recupero e controlli. La maggior parte dei casi di scarso rendimento del recupero di calore, secondo la sua esperienza, è di natura umana più che meccanica: «molti problemi risalgono alla messa in servizio, alla configurazione dei controlli, al posizionamento dei sensori, alle sequenze di funzionamento, alla mancanza di coordinamento tra le squadre o semplicemente alla carenza di formazione ed esperienza». Un negozio a corto di calore recuperato in inverno raramente ha un guasto hardware; la causa è di solito un'impostazione di controllo errata, un recupero mai reso prioritario, problemi di portata del glicole o uno scarso coordinamento all'avvio. Indica inoltre una frammentazione strutturale, con installazione, messa in servizio, controlli e manutenzione distribuiti tra contraenti diversi e nessuna parte che si faccia carico delle prestazioni del sistema dall'inizio alla fine.
La curva di apprendimento è rallentata su due ulteriori fronti. I produttori, osserva Matthews, non sempre documentano per intero le proprie strategie di controllo, costringendo i tecnici a «leggere tra le righe, imparare con l'esperienza o frequentare programmi di formazione molto specifici del produttore» per capire come un sistema dovrebbe operare. E la competenza non si acquisisce in fretta: un tecnico con solide basi impiega uno o due anni per acquisire sicurezza su un booster a CO₂ standard, e di nuovo più tempo per l'integrazione completa del recupero di calore. La curva è anche regionale. I tecnici in Canada praticano il recupero di calore su sistemi a HFC da decenni e partono con un vantaggio che i mercati privi di tale storia non hanno.
La terza barriera emerge specificamente nei retrofit. I negozi nuovi possono essere progettati attorno al calore recuperato fin dall'inizio; i negozi esistenti portano con sé un'infrastruttura HVAC dimensionata per una diversa fonte termica. «Nei negozi esistenti vediamo un conflitto con il dimensionamento dell'impianto di riscaldamento convenzionale già presente», riferisce Olaf Schulze. La soluzione a volte è operativa più che meccanica. Dopo l'apertura della Smart Store, il team di Matthiesen ha scoperto che il tecnico di messa in servizio aveva impostato le resistenze anticondensa dei banchi al 100 per cento, e che questa era prassi comune. Il passaggio a una resistenza anticondensa adattiva controllata in funzione dell'umidità ha ridotto il consumo energetico dei compressori e dei banchi a bassa temperatura del 32 per cento da un giorno all'altro. La lezione, a detta di Matthiesen, riguardava la competenza nella messa in servizio, non l'apparecchiatura.
La quarta barriera è contrattuale. Schoenenberger evidenzia una riluttanza strutturale dei rivenditori a impegnarsi in accordi di fornitura di calore a lungo termine con terzi, anche quando il caso tecnico è favorevole. Gli schemi che coinvolgono più parti, strutture giuridiche complesse o acquirenti esterni di calore incontrano un attrito aggiuntivo. «In pratica, strutture di proprietà e di stakeholder più semplici tendono a favorire una diffusione più ampia», afferma Schoenenberger.
Prospettiva
Due produttori e un consulente concordano sul fatto che la traiettoria europea pieghi verso la standardizzazione nell'arco di tre-cinque anni. «Entro 3–5 anni, è probabile che il recupero di calore diventi uno “standard di fatto” nelle nuove installazioni a CO₂ del retail alimentare», afferma Di Barbora, citando come acceleratori la riduzione progressiva degli HFC del Regolamento UE sui gas fluorurati, le possibili restrizioni sui PFAS che riguardano gli HFO e la rendicontazione CSRD. Schoenenberger aggiunge che in Svizzera la normativa obbliga già gli operatori a utilizzare il calore di scarto dove economicamente sostenibile, e che i mercati dell'Europa orientale mostrano grande apertura alla tecnologia anche senza quadri normativi comparabili.
Esiste, tuttavia, una divergenza utile sul fatto che lo «standard» diventi «obbligatorio». Sfragara è scettico: «non crediamo che diventerà obbligatorio, ma può essere promosso con schemi di incentivi». Questa distinzione conta. Un mercato può raggiungere un'adozione di fatto universale attraverso l'economia e gli standard di acquisto, senza imposizione di legge.
Il percorso del Nord America si configura diversamente. Andre Patenaude indica le norme di efficienza energetica degli edifici Title 24 della California, che già impongono il recupero di calore per i sistemi di refrigerazione indipendentemente dal refrigerante, e si attende che altri stati con obiettivi climatici comparabili seguano. Modine sottolinea il CARB FRIP come programma che già accorcia i tempi di ritorno in mercati selezionati. La direzione a livello federale è più difficile da prevedere.
La normativa detta il ritmo; la forza lavoro fissa il tetto. Matthews individua nell'integrazione di sistema e nei controlli la lacuna di competenze che il settore deve colmare con maggiore urgenza man mano che il recupero di calore diventa prassi consolidata. Colmarla, a suo avviso, è una responsabilità condivisa di produttori, contraenti e organizzazioni di formazione allo stesso modo.
Per i rivenditori che valutano la questione adesso, il consulente di questo articolo dà una risposta diretta. «Nella maggior parte delle applicazioni del retail alimentare, la nostra risposta onesta sarebbe sì», afferma Schoenenberger, sul fatto che valga la pena sostenere il costo aggiuntivo del recupero di calore.
Il punto più ampio viene da Modine. «Man mano che l'adozione della CO₂ cresce, il valore reale non sta più solo nella scelta del refrigerante; sta nell'efficienza con cui il calore recuperato viene integrato nel più ampio sistema energetico dell'edificio».