R718 nelle pompe di calore industriali: l’acqua può diventare un refrigerante ad alta temperatura?

L’acqua potrebbe assumere un ruolo sempre più interessante anche come refrigerante nelle pompe di calore industriali ad alta temperatura. Identificata con la sigla R718, presenta caratteristiche ambientali particolarmente favorevoli: GWP pari a zero, assenza di tossicità e infiammabilità e ampia disponibilità.

Una recente analisi ha raccolto studi teorici, simulazioni, sperimentazioni e prototipi dedicati all’utilizzo dell’R718 nelle pompe di calore in grado di fornire calore a temperature superiori a 100 °C e, in alcune configurazioni analizzate, fino a circa 250 °C. Il tema è particolarmente rilevante per l’industria, dove una parte consistente della domanda energetica è ancora legata alla produzione di calore attraverso combustibili fossili.

Recuperare calore di scarto e portarlo a temperature utili ai processi

Le pompe di calore industriali ad alta temperatura permettono di recuperare energia termica disponibile a livelli relativamente bassi e innalzarne la temperatura fino a renderla nuovamente utilizzabile nei processi produttivi. In questo scenario, l’R718 mostra caratteristiche termodinamiche particolarmente interessanti quando aumentano le temperature di condensazione.

La review pubblicata nel 2026 riporta, nei diversi studi esaminati, COP compresi indicativamente tra 1,3 e 6 per temperature di uscita tra 130 e 250 °C, con risultati fortemente dipendenti dalla configurazione del ciclo, dal salto termico e dalla tecnologia di compressione utilizzata. Altre analisi comparative hanno evidenziato prestazioni favorevoli dell’acqua rispetto a diversi refrigeranti a basso GWP quando si opera a temperature elevate.

Le configurazioni allo studio comprendono sistemi multistadio e cicli in cascata, anche in combinazione con altri refrigeranti a basso GWP. Tra le applicazioni potenzialmente più interessanti rientrano industria alimentare, chimica, carta e cellulosa e processi che richiedono calore ad alta temperatura, oltre ad alcuni utilizzi nelle reti termiche. Il vantaggio è la possibilità di elettrificare una quota del calore di processo recuperando energia che, in assenza della pompa di calore, potrebbe essere dispersa.

Il limite principale dell’R718 è nella compressione del vapore

Le caratteristiche che rendono l’acqua interessante dal punto di vista ambientale non significano però che sia semplice utilizzarla come refrigerante.

Uno dei principali ostacoli è legato alla bassa pressione di vapore e all’elevato volume specifico, che obbligano il compressore a gestire portate volumetriche molto elevate. Di conseguenza, una pompa di calore a R718 richiede tecnologie di compressione e architetture differenti rispetto a quelle comunemente utilizzate con altri fluidi frigorigeni.

La ricerca sta valutando soluzioni basate su compressori bivite, centrifughi, turbocompressori e configurazioni multistadio, spesso con sistemi di intercooling o iniezione d’acqua per migliorare le condizioni operative. I sistemi a R718 devono inoltre affrontare aspetti come elevate temperature di scarico, controllo preciso del surriscaldamento, compatibilità dei materiali, corrosione, tenuta e gestione dell’olio.

È proprio su questi componenti che si concentra oggi una parte importante dello sviluppo tecnologico: il potenziale termodinamico dell’acqua è elevato, ma per tradurlo in applicazioni commerciali servono macchine capaci di gestire efficacemente condizioni operative molto diverse da quelle delle pompe di calore tradizionali.

R718 interessante soprattutto dove servono temperature elevate

Il possibile spazio applicativo dell’R718 sembra quindi concentrarsi soprattutto nei processi industriali nei quali è necessario raggiungere temperature superiori a quelle normalmente richieste nel riscaldamento degli edifici.

L’acqua può offrire prestazioni competitive proprio al crescere della temperatura richiesta, mentre le configurazioni multistadio e in cascata permettono di affrontare salti termici più elevati. Inoltre, per alcuni scenari industriali analizzati, prospettive economiche interessanti, con tempi di ritorno stimati nell’ordine di pochi anni; si tratta però di risultati fortemente dipendenti dalle condizioni operative, dal costo dell’energia e dalla disponibilità di calore di recupero.

Per progettisti e operatori della refrigerazione industriale, l’R718 rappresenta quindi una tecnologia da osservare soprattutto nell’ambito della decarbonizzazione del calore di processo. Non è ancora una soluzione universalmente applicabile: compressori, materiali, controllo del ciclo e dimostrazioni su scala commerciale restano aspetti da sviluppare. Ma la possibilità di utilizzare direttamente l’acqua come refrigerante, raggiungendo temperature fino a circa 250 °C in configurazioni avanzate, apre una strada interessante per le future pompe di calore industriali.