Scambio di calore nelle cucine commerciali: Efficienza energetica e risparmio economico

Secondo l'Agenzia Svedese per l'Energia, i comuni svedesi potrebbero risparmiare quasi 60.000 euro al giorno se migliorassero l'efficienza delle loro cucine commerciali. La ventilazione rappresenta una parte importante del consumo energetico di una cucina commerciale e, sebbene sia possibile ridurla attraverso il recupero di calore dall'aria estratta, l'implementazione di un sistema di scambio di calore in un ambiente difficile in cui sono presenti grandi quantità di grasso, fuliggine e fumo e in modo efficiente dal punto di vista dei costi si è rivelata una sfida - fino ad ora: L'azienda svedese Greentech Enjay ha sviluppato uno scambiatore di calore per impieghi gravosi, progettato per resistere agli ambienti più difficili, recuperando l'energia dall'aria di scarico del sistema di ventilazione delle cucine e restituendo l'energia all'edificio per molteplici usi e con un notevole risparmio economico. O, come dice il CEO di Enjay Jesper Wirén:

"Oggi l'energia insita nella ventilazione di scarico delle cucine è considerata uno spreco: la nostra tecnologia la trasforma in una nuova fonte di calore rinnovabile per l'edificio, consentendo di risparmiare fino al 90% dei costi di riscaldamento della ventilazione del ristorante".

Wirén continua: "Gli ambienti pesanti hanno bisogno di soluzioni pesanti. Un sistema di scambio di calore standard non è sufficiente in una cucina commerciale o in una lavanderia, ma occorre qualcosa di resistente come l'ambiente in cui si opera".

Negli anni '90, i cofondatori di Enjay Jesper Wirén e Nils Lekeberg hanno dato vita a UVtech, che ha sviluppato un sistema di purificazione della ventilazione specifico per le cucine commerciali che utilizza filtri UV. Questa soluzione è oggi più o meno standard nella maggior parte delle cappe da cucina commerciali. Nel 2006 i due uomini hanno venduto l'azienda e si sono dedicati ad altre iniziative, ma nonostante ciò i clienti hanno continuato a contattare Wirén e Lekeberg, chiedendo se il filtro che avevano sviluppato potesse essere utilizzato per proteggere gli scambi di calore tradizionali.

"Tutti quelli che abbiamo incontrato ci hanno detto la stessa cosa: sappiamo che sprechiamo tutta questa energia nell'aria ambiente perché il grasso intasa le apparecchiature tecniche - possiamo usare il vostro filtro per proteggere gli scambi di calore tradizionali?"" spiega Jesper Wirén, cofondatore e CEO di Enjay. "Abbiamo dovuto dire a tutti questi clienti 'No', poiché i nostri test hanno dimostrato che i filtri UV, o qualsiasi altro filtro, non sono in grado di rimuovere una quantità di grasso sufficiente a mantenere puliti gli scambiatori di calore e a consentire un recupero energetico robusto e redditizio".

"Io e Nils lavoriamo da 30 anni con la ventilazione dei ristoranti, quindi abbiamo deciso che era giunto il momento di risolvere questo problema", racconta Wirén. "Per abbreviare una lunga storia, in cui abbiamo trascorso molti giorni davanti a un barbecue in un banco di prova, un giorno abbiamo avuto un eureka-moment".

"Ci siamo resi conto che tutti gli scambiatori di calore standard esistenti sul mercato avevano un grosso problema incorporato con l'aria inquinata: per ottimizzare il recupero di energia nella ventilazione generale, gli scambiatori di calore standard utilizzano tutti l'effetto Coanda per far sì che il flusso d'aria si diriga verso le superfici di trasferimento dell'energia. Sfortunatamente, ciò significa che anche tutti gli inquinanti fluiscono verso queste superfici. Questo crea un problema enorme poiché, a differenza dell'aria, gli inquinanti tendono a rimanere attaccati alla superficie e se c'è una cosa che è catastrofica per uno scambiatore di calore è l'accumulo di una patina sulle superfici di trasferimento dell'energia. Il nostro momento Heureka è stato quello in cui ci siamo resi conto che gli scambiatori di calore standard lavorano contro le forze naturali e, durante il periodo di test, abbiamo scoperto come evitarlo".

Il sistema di scambio termico Lepido lavora con le forze naturali, grazie alla sua esclusiva geometria interna a repulsione di particelle (PRG). Lepido si basa su diverse famiglie di brevetti che consentono alla batteria di recupero per impieghi gravosi di riciclare energia in ambienti difficili. Le soluzioni brevettate mantengono in funzione le bobine della batteria di recupero, riducendo al minimo la necessità di manutenzione.

"Ci siamo resi conto che non si trattava solo di una soluzione per la sostenibilità, ma anche di una soluzione per il risparmio di denaro", spiega Wirén. "La maggior parte delle aziende svolge bene il proprio lavoro in campo ambientale ed è positiva al riguardo, ma il punto di svolta è il denaro. E per i responsabili della sostenibilità il sistema Lepido è un'arma che possono portare ai loro manager e dire che questo vi farà risparmiare denaro e allo stesso tempo possiamo mostrare cifre molto buone su ciò che stiamo facendo per proteggere l'ambiente".

Prova di concetto

Enjay ha costruito il suo primo prototipo in una vecchia scuola nel sud della Svezia. Una volta ottenuta la prova del concetto in quell'ambiente, sapevano di doverlo testare in condizioni "reali".

"Ci siamo detti che se vogliamo farlo, dobbiamo essere sicuri di poter affrontare tutti i ristoranti", dice Wirén. "Il caso peggiore è un Burger King, perché c'è molto calore, molto grasso e molta fuliggine. La combinazione di questi tre elementi crea qualcosa che sembra asfalto e distrugge tutto ciò che incontra nel giro di sei settimane. Quindi, ci siamo detti: "Andiamo a cercare questo, perché se abbiamo successo in un Burger King, possiamo fare qualsiasi ristorante".

Il problema era trovare un Burger King che permettesse loro di effettuare il test nel loro ristorante. Il 99% di tutti i Burger King sono in franchising e gli edifici che occupano sono di proprietà della società madre RBI, quindi non sono molti i franchisee disposti a investire il proprio denaro in una tecnologia non ancora sperimentata.

"Alla fine abbiamo trovato un affiliato a Malmö e lo abbiamo assillato finché non ha accettato di farci provare. Gli abbiamo detto che non vi disturberemo, vogliamo solo provare. Se non funziona, rimetteremo tutto a posto come l'abbiamo trovato, e se funziona, potrete tenervelo gratis. Gli abbiamo fatto un'offerta che non poteva rifiutare e alla fine ha accettato", ride Wirén.

"Questo ci ha permesso di dimostrare la validità del concetto non solo per la tecnologia, ma anche a livello commerciale, perché il cliente ha effettivamente risparmiato più del previsto", spiega Wirén. "Avevamo fatto un calcolo un po' basso per non esagerare con le promesse, ma sono stati così soddisfatti dei risultati che hanno ordinato altre tre unità. A quel punto il responsabile del franchising se n'è accorto, perché un affiliato raramente spende soldi a meno che non sia costretto a farlo, quindi il responsabile del franchising era molto curioso di sapere cosa stesse succedendo".

Una volta che il responsabile del franchising ha capito cosa stava accadendo, la società madre di Burger King ha iniziato a esaminare più da vicino il sistema, effettuando prima un controllo tecnico e poi un'analisi visiva. Lo hanno monitorato per diversi anni e alla fine hanno deciso di includere il sistema Lepido in tutti i ristoranti Burgers King di nuova costruzione in Scandinavia.

"In Svezia abbiamo un'energia veramente verde, quindi si considera la quantità di energia risparmiata rispetto all'equivalente, ma questo è diverso in ogni Paese. Quindi, in Svezia è 0,05, mentre in Polonia, dove c'è molto carbone, è 0,5". In termini reali, ciò significa che in Svezia un ristorante risparmia circa 4 tonnellate di C02 da combustibili fossili all'anno. Lo stesso ristorante in Polonia risparmierebbe 40 tonnellate", spiega Wirén.

Come si inserisce l'IoT

La connessione del sistema Lepido con i dispositivi IoT consente a Enjay di non limitarsi a promettere ai clienti risparmi, ma di dimostrarli. Con i dati generati, Enjay può mostrare numeri concreti su quanto viene risparmiato in un giorno, nell'ultimo mese o rispetto al gennaio dello scorso anno.

"In teoria, è possibile anche immagazzinare l'energia", spiega Wirén. "Una delle nostre soluzioni è la pompa di calore, che consente di immagazzinare l'energia in un serbatoio. Anche in questo caso l'IoT è importante, perché vogliamo costruire un sistema di intelligenza artificiale intorno a questo. Stiamo iniziando ad affrontare un periodo in cui ci verrà addebitato il consumo massimo di energia in un determinato periodo di tempo. L'intelligenza artificiale è in grado di leggere quando si verificano i picchi giornalieri, quindi potremmo aiutare i clienti a 'tagliare' i picchi e, così facendo, a ridurre ulteriormente i costi energetici".

Enjay sta anche passando dai prodotti ai servizi. Burger King sta installando il sistema Lepido in tutti i Burger King di nuova costruzione in Scandinavia, ma sta anche valutando la possibilità di installare in retrofit i ristoranti esistenti, dove Enjay sarà proprietaria delle unità e addebiterà il costo del servizio.

Dice Wirén: "Nelle parole di Burger King Scandinavia: 'Per le nuove costruzioni, non c'è problema', poiché il costo alternativo per includere Lepido nella costruzione di un nuovo sito è generalmente inferiore a 15.000 dollari, il che si traduce in un ritorno sull'investimento molto rapido. Tuttavia, quando abbiamo iniziato a valutare l'adeguamento dei ristoranti Burger King esistenti, ci siamo resi conto che il costo dell'installazione è spesso doppio rispetto a quello delle nuove costruzioni. Inoltre, quando l'affiliato ha una nuova costruzione, tutti i costi sono inclusi nell'affitto. Nel caso di un retrofit, invece, devono trovare da soli il denaro necessario, quindi potrebbero dover trovare 30-40 mila dollari per l'installazione".

Enjay ha iniziato a pensare a come finanziare i retrofit per i ristoranti che ne volevano e ne avevano bisogno. Oggi offre un contratto di dodici anni senza alcun investimento iniziale, in modo che l'affiliato non debba trovare una grossa somma di denaro per sperimentare i vantaggi della soluzione Lepido. Le unità sono collegate a dispositivi abilitati all'IoT, che consentono a Enjay di monitorare il sistema e, se qualcosa non va, viene inviato un avviso tempestivo, consentendo di affrontare rapidamente qualsiasi problema.

Enjay misura elementi come la caduta di pressione e l'energia per il cliente, consentendo inoltre di ottenere più di 50 altri punti di dati in modo da poter offrire al cliente, in futuro, prodotti aggiuntivi, proprio come sta facendo Tesla.

"La tecnologia si evolve e anche le esigenze dei clienti si evolvono, quindi ci prepariamo a ciò che sarà necessario domani, non solo oggi", afferma Wirén. Naturalmente, il primo compito è assicurarsi che il sistema funzioni, quindi mentre ci prepariamo per il futuro, ci teniamo aggiornati sulle esigenze attuali dei clienti".

"Il potenziale di ciò che possiamo fare con una soluzione IoT è enorme e può essere molto bello. L'IoT crea opportunità di business per noi, ma anche vantaggi per i clienti in diversi modi, tra cui la tranquillità, perché possono quantificare il risparmio energetico in kWh e successivamente tradurlo in altri risparmi, come l'_{equivalente di CO2}fossile - una funzionalità perfetta per soddisfare, ad esempio, i nuovi requisiti normativi della tassonomia UE sulla sostenibilità. Possiamo generare report attraverso il sistema di gestione della connettività 2CONTROL di Tele2 IoT, che consente loro di dimostrare la conformità. Questo è un aspetto importante, perché rischiano multe se non soddisfano determinati requisiti".

Il futuro

Il sistema Lepido è stato lanciato per le cucine commerciali - fast food, hotel, centri commerciali, ospedali, scuole, persino luoghi marittimi come le navi - dove c'è un bisogno di energia e dove c'è già molta energia che può essere utilizzata. Ma ci sono ancora molte aree di lavoro pesante dove il recupero di calore è impegnativo e dove è necessario un sistema.

"Stiamo esaminando e aggiungendo nuovi segmenti. Stiamo iniziando con le lavanderie, dove la lanugine è un grosso problema di ventilazione", dice Wirén. "Siamo nella fase di ricerca e sviluppo con un'azienda francese - per vedere cosa succede quando arriva la lanugine e capire come dobbiamo regolare le cose per gestire queste nuove condizioni - e ci vorranno almeno 18 mesi prima che venga introdotto sul mercato. In pratica, stiamo lavorando segmento per segmento e perfezionando la tecnologia per ognuno di essi prima di passare al successivo".

Sebbene le lavanderie possano essere il prossimo segmento per Enjay, l'azienda si sta impegnando per capire dove la sua soluzione può essere vantaggiosa e dove c'è molto valore nel risparmio energetico, nel raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità e anche nel risparmio economico.

"I prezzi dell'energia stanno aumentando ovunque, quindi le persone sono alla ricerca di modi nuovi e innovativi non solo per risparmiare energia, ma anche per riutilizzarla e risparmiare denaro", afferma Jesper Wirén. "Abbiamo aziende di molti settori diversi che si rivolgono a noi nei Paesi nordici, ma anche in Europa e oltre. Il problema è globale e la soluzione non dipende dal Paese in cui ci si trova: funziona ovunque, in ogni caso".

Enjay sta inoltre collaborando con diversi operatori del settore energetico che conoscono i problemi.

"Lavoriamo in aree molto specializzate, quindi le partnership e la formazione di ecosistemi ci permettono di affrontare con successo i problemi e le sfide, perché tutti apportiamo conoscenze diverse. Quando si tratta di IoT, possiamo condividere i dati e guardare più in profondità, il che è molto più efficiente e aiuta tutti a progredire con le soluzioni".

Se desiderate saperne di più su come l'IoT può favorire la vostra attività, contattateci.