Efficienza energetica in ambito industriale: tecnologie e metodi

La strategia più efficace per ridurre i consumi nelle industrie è quella dell’efficientamento energetico, reso possibile da tecnologie innovative – hardware e software - che permettono di ottenere notevoli risparmi. Vediamo quali sono le principali soluzioni a disposizione delle aziende per ottenere importanti riduzioni delle emissioni di CO2 migliorando la propria efficienza energetica

Secondo l’ultimo Digital Energy Efficienty Report dell’Osservatorio Energy & Strategy del Politecnico di Milano, il 2021 ha fatto segnare una ripresa degli investimenti in efficienza energetica in ambito industriale, pari a un aumento dell’8% rispetto ai valori del 2020, anno che ha registrato risultati particolarmente negativi a causa della pandemia. G li obiettivi di efficientamento ener - getico attribuiti al sistema industriale sono definiti nel PNIEC (Piano nazionale integrato energia e clima) del 2020. Per raggiungere il target di riduzione delle emissioni di gas a effetto serra al 2030 di almeno il 40% rispetto al 1990, i settori ETS (industrie energetiche, settori industriali energivori e aviazione) dovranno registrare un -43% e quelli non ETS (trasporti, residenziale, terziario, industria non ri - cadente nel settore ETS, agricoltura e rifiuti) un -30% rispetto all’anno 2005. Per raggiungere questi obiettivi, nel 2021, in Italia sono stati investiti oltre 2,2 mld di euro per l’efficienza energetica in ambito industriale. Di questi, oltre il 90% è relativo a soluzioni di tipo hardware, mentre la restante quota è rappresentata dagli investimenti in tecnologie e soluzioni digitali. Vediamo quali sono le principali so - luzioni hardware e software a disposizione delle aziende per ottenere importanti riduzioni delle emissioni di CO2 migliorando la propria efficienza energetica.

LE SOLUZIONI “HARDWARE”

U na delle voci di spesa/consumo più significativo di un’industria è quasi sempre quella relativa al sistema di riscaldamento in inverno e raffrescamento in estate, con annessa ventilazione.

G li interventi possibili, in questo ambito, includono:

- s ostituzione delle vecchie caldaie con pompe di calore o impianti di cogenerazione, che consentono la produzione contemporanea di energia elettrica ed energia termica e che nel 2021 hanno registrato un aumento del +21%;

- p redisposizione di un buon sistema di isolamento termico per ridurre le perdite di calore in inverno e dimi - nuire l’afflusso di caldo dall’esterno in estate; questo può riguardare pavimenti e coperture oppure le pareti esterne, oltre che le finestre e gli infissi;

- i nstallare pannelli solari per produrre acqua calda oppure pannelli fotovoltaici per la produzione di energia elettrica.

C i sono poi una serie di soluzioni soluzioni ausiliarie ai processi produttivi, che includono l’utilizzo di sistemi ad aria compressa, l’installazione di motori elettrici efficienti e inverter, l’efficientamento dei sistemi di refrigerazione e le soluzioni che utilizzano bruciatori in grado di recuperare parte del calore contenuto nei fumi di combustione.

A ltri interventi che un’azienda può mettere in atto in un percorso di efficientamento energetico, con investimenti contenuti, riguardano la sostituzione delle vecchie lampade a fluorescenza o incandescenza con lampade a LED (Light Emitting Diode), che possono raggiungere una durata di 100 mila ore, contro le 1.000 di una lampada a incandescenza.

Q uesti interventi, nel 2021, hanno registrato una crescita dell’8%: un sistema di illuminazione più evoluto porta anche a un aumento quantitativo e qualitativo della luce negli ambienti e i benefici si estendono anche al fine vita, perché i LED, una volta esauriti, non rilasciano né gas tossici né fosfori.

LE SOLUZIONI “SOFTWARE”

Tutti gli interventi di efficientamento energetico implicano un’analisi preventiva, estesa e dettagliata, dei dati relativi ai consumi per individuare e ridurre inefficienze e sprechi.

G razie alle nuove tecnologie, è oggi possibile raccogliere e analizzare grandi quantità di dati con una velocità senza precedenti. Si tratta di soluzioni software - abbinati ad algoritmi di intelligenza artificiale e dispositivi

IoT (Internet delle cose) - dedicate alla gestione d ei dati energetici raccolti al fine di efficientare i processi in ambito industriale.

Tali software rendono dinamico e predittivo il funzionamento degli impianti e ne allungano il ciclo di vita grazie a funzioni quali:

- m onitoraggio continuo delle principali variabili, energetiche e non, dei processi industriali;

- c apacità di dare istruzioni e controllare i sistemi Scada (Supervisory control and data acquisition) e i sensori di campo al fine di ottimizzare da remoto i processi industriali;

- c apacità di comunicare con i diversi sistemi che si trovano nell’impianto produttivo (come Scada, PLC, ERP, MES) e analizzare in maniera integrata i dati provenienti da questi.

N el 2021 gli investimenti complessivi in soluzioni digitali per l’efficientamento energetico hanno mostrato una crescita del +4%, concentrandosi sui sistemi di raccolta e di monitoraggio dei dati energetici di processo. I l volume di investimenti relativo a tali sistemi è stato pari a circa 74 milioni di euro, che rappresenta il 47% dei volumi complessivi investiti in soluzioni digitali per l’efficienza energetica.

L’INFLUENZA DEI PREZZI

DI GAS E LUCE

Le analisi riportate nel Digital Energy Efficiency Report 2022 mostrano come la volatilità dei prezzi delle commodities energetiche, a partire dall’ultimo trimestre del 2021, si sia dimostrata un fattore influente sulle decisioni di investimento degli operatori industriali.

Pertanto si è voluto dare evidenza delle possibili ripercussioni di tale vola - tilità sugli investimenti in tecnologie per l’efficenza energetica a livello industriale.

Per fare ciò, sono stati definiti i due differenti scenari futuri per l’andamento dei prezzi di elettricità e gas naturale: uno scenario “Worst case”, in cui i prezzi per i prossimi anni seguono trend che risentono fortemente degli aumenti dati dalla crisi energetica, e uno scenario “Mitigated”, in cui gli andamenti vengono ridotti del 20% rispetto allo scenario precedente.

LA CONVENIENZA ECONOMICA

DI COGENERAZIONE E LED

L’analisi, svolta su tre differenti settori industriali (alimentare, automotive e della gomma e plastica), ha previsto l’installazione negli stabilimenti di un impianto di cogenerazione e un impianto di illuminazione LED smart, per i quali è stata effettuata una valutazione della convenienza economica. I risultati hanno permesso di fornire evidenza della elevata convenienza degli investimenti in efficienza energetica in questo momento storico, sia per quanto riguarda la cogenerazione che per un impianto di illuminazione LED smart in un building industriale. Infatti, gli interventi di efficienza energetica discussi hanno fatto registrare indici di sostenibilità economica migliori rispetto alla media storicamente attesa per la stessa tipologia di investimento, con valori di Net Present Value e Internal Rate of Return più elevati e tempi di ritorno più brevi. I noltre, la possibilità di ricorrere al meccanismo dei Certificati Bianchi (CB) è stata presa in considerazione per gli investimenti in cogenerazione. Come prevedibile, il meccanismo ha dimostrato di possedere un’influenza positiva sugli investimenti i n tale tecnologia. Tuttavia, è necessario evidenziare che le difficoltà legate all’ottenimento dei Certificati Bianchi r appresentano per le imprese un elemento di incertezza, il quale spesso porta a non considerare il loro contributo all’interno dei business plan. Ovviamente, in uno scenario ideale che preveda l’assenza delle tensioni sui mercati dell’energia, il meccanismo dei Certificati Bianchi risulterebbe significativamente più dirimente e decisivo nel favorire la decisione di investimento. L’analisi si è focalizzata anche sulle variazioni delle emissioni di CO2 derivanti dall’installazione di impianti di cogenerazione. I risultati mostrano come vi sia, in tutti i settori considerati, una compensazione tra le emissioni incrementali derivanti dalla maggiore domanda di gas da parte della cogenerazione (rispetto alla situazione as-is) e la diminuzione delle emissioni indirette associata all’autoproduzione di energia elettrica. Pertanto, considerando che la cogenerazione vada a sostituirsi alla quota di elettricità prelevata da rete e generata tramite termoelettrico, il bilancio delle emissioni dei vari stabilimenti, a valle dell’installazione dell’impianto di cogenerazione, evidenzia una riduzione netta della quantità di CO2 emessa in atmosfera che varia tra il -10% e il -14% tra i tre settori industriali analizzati.

IL FUTURO DELL’EFFICIENZA ENERGETICA INDUSTRIALE

Per quanto riguarda il futuro, il Digital Energy Efficiency Report 2022 ha definito differenti scenari di sviluppo degli investimenti nelle soluzioni di efficienza energetica nel settore industriale.

S ono stati presi in considerazione sia gli impatti derivanti dal quadro normativo regolatorio, sia l’influenza della volatilità dei prezzi delle commodities energetiche.

Pertanto, sono stati elaborati tre scenari. In primis, uno scenario “as-is”, che tenga conto dell’influenza della crisi pandemica in un mercato dell’efficienza energetica industriale in cui le attuali policy governative (PNRR, Certificati Bianchi e Comunità Energetiche) non generino un effetto di rilancio sugli investimenti.

I n questo scenario, si prevede al 2024 un volume di investimenti pari a 2,8 mld €, superiore del 11% rispetto ai valori del 2019.

I l secondo scenario è denominato “policy driven” e valuta potenzialità di ripresa degli investimenti per effetto del rilancio degli investimenti derivante dalle attuali policy governative (PNRR, meccanismo dei Certificati

Bianchi e le opportunità derivanti dalle Comunità Energetiche), che supportino il mercato dell’efficienza energetica industriale in Italia. In questo scenario è previsto al 2024 un totale di 3,4 mld € investiti in soluzioni di efficienza energetica industriale.

N el terzo e ultimo scenario, denominato “policy and market driven”, si tiene in considerazione l’impatto positivo derivante sia dalle policy governative, sia dalle dinamiche di merca - to che hanno portato a una maggiore esigenza di intervenire sull’efficienza in ambito industriale a seguito dell’incremento dei prezzi dell’energia. Q uest’ultimo ulteriore elemento di spinta al mercato potrebbe generare, secondo le previsioni elaborate all’interno del Rapporto, un volume di investimenti pari a oltre 3,7 mld € al 2024 in Italia, andando a superare le previsioni dei due scenari precedenti. u

Rubber In Motion

di Daniela Garbillo