Calore corporeo come fonte di energia

Nel film cult The Matrix , il calore corporeo inconsapevole degli esseri umani è stato divorato da macchine da utilizzare come fonte di energia. Anche se questa potrebbe non essere la situazione ideale in cui trovarci, la base dell’idea – utilizzare il calore che generiamo per riscaldare i nostri edifici – potrebbe aiutare a combattere il cambiamento climatico riducendo l’uso di combustibili fossili .

Diamo un’occhiata alla scienza. Il corpo umano medio emette circa 100 watt di calore a riposo. Durante l’esercizio, quel calore può facilmente superare i 1.000 watt : energia che potrebbe far bollire un litro d’acqua in sei minuti. Per fare un confronto, un bollitore domestico standard (3 kW) impiega più di due minuti per riscaldare un litro d’acqua.

Da dove viene quell’energia? Principalmente, cibo. Il metabolismo interno del corpo utilizza i prodotti della digestione, come carboidrati e acidi grassi, per produrre l’energia che guida la contrazione muscolare. Tuttavia, circa il 70-95% dell’energia prodotta viene rilasciata sotto forma di calore. Questo dimostra che il corpo umano non è molto efficiente nel generare energia meccanica dal cibo: infatti è leggermente meno efficiente di un motore a benzina.

Gran parte di questo calore viene rimosso dal corpo attraverso la convezione, i raggi infrarossi e la sudorazione , che raffredda la pelle mediante evaporazione. Questo spiega perché in condizioni estremamente calde e umide , non ti senti a tuo agio: il tuo sudore non evapora facilmente nell’aria satura.

Usando le telecamere a infrarossi, siamo in grado di vedere quel calore mentre si sposta dai corpi all’ambiente circostante. Queste telecamere raffigurano le aree di maggiore calore (dove viene disperso più calore) con un colore più chiaro e le aree più fredde come più scure, mostrandoci dove viene sprecata la maggior parte del calore.

Quando le persone si radunano all’interno, questo calore inizia ad accumularsi. Immagina un teatro con una capacità di 500 persone. Supponendo che ogni persona stia producendo 100 watt di energia termica, ciò significa che verranno emessi complessivamente 50 kW di calore: equivalenti a 25-30 bollitori medi da cucina che fanno bollire continuamente acqua.

Se queste persone sono fisicamente attive, ad esempio ballando, insieme potrebbero generare 150 kW di calore o 3600 kWh nelle 24 ore. La famiglia media nel Regno Unito consuma circa 1.000 kWh di gas al mese. Poiché una caldaia a gas domestica media ha una potenza di circa 30 kW, solo 500 ballerini potrebbero produrre l’energia di cinque caldaie a gas.

La prossima domanda è come utilizzare al meglio questo calore umano per riscaldare gli edifici. Di solito, gli edifici utilizzano sistemi di ventilazione o condizionamento dell’aria per ridurre le temperature e migliorare la qualità dell’aria. Questo calore estratto viene poi disperso nell’ambiente esterno, sprecando energia. Invece, il calore della massa potrebbe essere estratto tramite scambiatori di calore meccanici , dispositivi che trasferiscono il calore da un’area all’altra, e utilizzato per riscaldare l’aria in entrata negli edifici vicini.

Un’opzione più flessibile consiste nell’utilizzare le pompe di calore , che sono un po’ come i sistemi di condizionamento d’aria inversi che pompano calore dentro invece che fuori. Quel calore può anche essere immagazzinato per un uso successivo, ad esempio in cilindri d’acqua o mattoni modificati. Una tecnologia come questa è già utilizzata nei data center , dove la notevole quantità di calore emessa dalle reti di computer deve essere estratta per evitare guasti al sistema.

Energia termica in azione
Il concetto di sistemi di riscaldamento del corpo è già una realtà in alcune parti del mondo. In Svezia, l’ edificio per uffici di Kungsbrohuset , situato sopra la stazione centrale della metropolitana di Stoccolma, è già parzialmente riscaldato dal calore corporeo dei viaggiatori giornalieri che attraversano la stazione, riducendo il fabbisogno di riscaldamento del 5-10%. Una pompa di calore estrae il calore dalla centrale, dove viene immagazzinato nell’acqua utilizzata per il riscaldamento degli uffici sovrastanti.

Il Mall of America utilizza la luce solare e il calore corporeo per riscaldare il suo spazio interno dal 1992

Nel frattempo, nel Mall of America nel Minnesota, l’energia della luce solare e il calore di oltre 40 milioni di visitatori all’anno hanno sostituito il riscaldamento centralizzato. E il sistema BODYHEAT , attualmente in fase di installazione in un centro artistico di Glasgow, utilizza pompe di calore per catturare l’energia termica dei clubber e immagazzinarla in pozzi sotterranei che forniranno all’edificio calore e acqua calda.

Il sistema di riscaldamento al Nottingham Playhouse , con una capacità di 750 persone in un auditorium. Hanno scoperto che con l’aumento del numero di spettatori all’interno del teatro, aumenta anche la temperatura, il che significa che il riscaldamento centralizzato può essere abbassato nelle notti con folla gremita. Utilizzando questo principio, si possono sviluppare “ edifici intelligenti ” in grado di regolare il proprio riscaldamento in base al numero di persone in una stanza e al previsto aumento della temperatura che ne deriva. Questa semplice soluzione può essere utilizzata in molti tipi di edifici, anche quelli senza pompe di calore installate.

Con il recente aumento dei prezzi dell’energia e la spinta globale verso il raggiungimento di zero emissioni nette di carbonio, sistemi come questi potrebbero fornire un modo semplice e rivoluzionario per ridurre l’uso di combustibili fossili e ridurre le bollette energetiche sfruttando il calore sprecato che riempie gli spazi pubblici affollati.

utilizzare energia umana per riscaldare gli edifici