Occorre puntare sulla elettrificazione per la decarbonizzazione dell’industria, aspetto su cui l’Europa deve lavorare ancora molto. Malgrado tre quarti dell’elettricità generata nell’UE quest’anno sia provenuta da energia pulita, un terzo dell’energia consumata dalle industrie europee è coperta dall’elettricità, ma solo il 4% dei processi di riscaldamento industriali ad alte emissioni è elettrificato, specifica il Power Barometer 2024 di Eurelectric.
Eppure, l’elettrificazione potrebbe decarbonizzare la maggior parte dei processi industriali, coprendo direttamente circa il 90% della domanda energetica industriale residua, evidenzia uno studio di Agora Industry.
È bene lavorare sull’elettrificazione per la decarbonizzazione dell’industria perché i processi elettrificati sono molto più efficienti di quelli basati sui combustibili fossili. Inoltre, possono ridurre i consumi complessivi.
Un esempio: l’impiego di motori elettrici di ultima generazione, ottimizzati, possono ridurre praticamente anche il consumo di elettricità, anche fino a 20%. A ciò si aggiunge il fatto che l’elettrificazione si integra con le fonti rinnovabili e con la digitalizzazione del settore elettrico, oltre a consentire anche una maggiore competitività industriale, soprattutto per il nostro Paese e per l’Europa. Le sfide non mancano, ma nemmeno le opportunità.
Il 63% delle emissioni dell’industria è causato da processi di combustione. L’elettrificazione del calore di processo potrebbe portare alla riduzione delle emissioni. Il think tank ECCO ha realizzato uno studio riguardante il potenziale dell’elettrificazione del calore di processo industriale, valutando il calore industriale a temperature basse e medie, inferiori a 150 gradi. Il motivo lo ha spiegato Carolina Bedocchi, researcher industry transformation di ECCO, nel corso di un recente convegno organizzato da NetZero Milan. “Questo intervallo di temperature può essere elettrificato con tecnologie già esistenti oggi o al 2025”.
Il potenziale di elettrificazione appare concentrato in alcuni settori. Lo studio si è focalizzato sui settori food & beverage e tessile, entrambi molto rappresentativi dell’economia italiana. Il settore alimentare è il primo per fatturato nella manifattura italiana, mentre il settore tessile è primo in Europa per produzione ed esportazione di prodotti tessili. Il gas naturale rappresenta la netta maggioranza del consumo finale di energia dei processi industriali di entrambi i settori, che evidenziano un’efficienza energetica complessiva inferiore al 50%.
Come possono raggiungere la decarbonizzazione al 2050? Su questa domanda si è focalizzata l’analisi ECCO. Per il calore di processo sono stati definiti tre scenari: uno di base in cui non sono state previste delle politiche per influenzare i prezzi delle materie prime, valutando se il sistema ETS e ETS S2 avrebbero contribuito al raggiungimento della riduzione drastica delle emissioni. Nel secondo e terzo scenario si è ipotizzato che la decarbonizzazione verrà raggiunta o attraverso l’implementazione di tecnologie basate sull’utilizzo di biometano o mediante l’elettrificazione del calore di processo.
“Considerando il primo scenario, la decarbonizzazione non viene raggiunta. Il contributo dell’ETS da solo non è sufficiente”. Nel secondo caso, ha segnalato sempre Benecchi, il biometano è un’alternativa che solleva preoccupazioni riguardo la disponibilità delle materie prime, oltre ai costi e ai problemi di inquinamento.
Per quanto riguarda il terzo scenario, si è notato che i prezzi attuali dell’elettricità ostacolano l’elettrificazione. L’Italia è uno dei Paesi aventi il più alto rapporto tra prezzo elettricità e prezzo del gas. Questo rapporto può essere ridistribuito, per esempio attraverso un riequilibrio delle tariffe delle materie prime e affiancato anche a un aumento della generazione da fonti rinnovabili.
Dallo studio, emerge però come l’elettrificazione sia comunque l’opzione preferita per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione per il calore di processo nei settori food & beverage e per il tessile. “Inoltre, l’elettrificazione porta con sé diversi benefici, sia in termini di miglioramento della sicurezza energetica non solo per l’industria ma anche per l’Italia, e anche porta benefici in termini di mercato e di competitività nazionale. Il nostro è un Paese leader nella produzione di tecnologie di elettrificazione del calore come le pompe di calore, di cui è uno dei principali produttori in Europa”.
Lo studio ha definito anche diverse problematiche/barriere per l’elettrificazione del calore di processo. La prima è di natura economica, caratterizzata – lato OpEx – dallo squilibrio tra i prezzi dell’elettricità e del gas naturale e – lato CapEx – dai costi più elevati delle soluzioni elettrificate. Ma ci sono anche vincoli tecnici e organizzativi.
Per riuscire a superarle esistono misure abilitanti per supportare l’elettrificazione. La prima è la necessità di accelerare l’adozione delle fonti di energia rinnovabile, rendendo più immediato il processo autorizzativo per la produzione di sistemi a base rinnovabile. Inoltre, occorre espandere e modernizzare le reti di trasmissione e distribuzione dell’elettricità per gestire l’aumento della domanda e bilanciare l’alto livello di produzione da fonti rinnovabili attraverso, per esempio, sistemi di stoccaggio a breve e lungo termine e risposta alla domanda.
Un’altra misura abilitante riguarda la possibilità di rivedere la tassazione energetica per riuscire a bilanciare nuovamente il rapporto di prezzo tra elettricità e gas naturale. “In questo contesto, esistono diverse strategie e opportunità sia a livello europeo, con il Clean Industrial Deal, sia a livello nazionale, attraverso la nuova strategia industriale italiana per definire un quadro strategico chiaro e a supporto dell’elettrificazione del calore di processo”.
Come riuscire a declinare in concreto l’opportunità offerta dall’elettrificazione per la decarbonizzazione dell’industria e dei suoi processi?
Quando si parla di elettrificazione, lo si fa guardando a due tipi principali: diretta e indiretta. Nel primo caso, l’elettrificazione diretta, ne fanno parte:
“Ci sono, poi, le caldaie elettriche e il riscaldamento a resistenza, che scontano però una grande richiesta elettrica per produrre vapore” come illustrato Alan Carnevali, di Renovis che ha messo in luce un’ulteriore possibilità offerta dalle tecnologie di recupero del calore.
Nel caso specifico, ha portato l’esempio di una realizzazione di un impianto che ha recuperato calore generato dai gas combusti esausti di una turbina a gas, attraverso soluzioni elettrificate. Il calore recuperato dall’impianto viene utilizzato per generare un anello di acqua calda a 90 °C per un totale di 5,2 MWt utilizzati per preriscaldare l’acqua di reintegro e per il teleriscaldamento della fabbrica (2,5 MWt), nonché per alimentare un assorbitore a bromuro di litio che preraffredda l’aria in ingresso alla turbina, migliorando la sua curva di efficienza. “Il risparmio di energia primaria è pari a 1570 Tep/anno, ovvero il 70% annuo di gas naturale, e la CO2 non immessa in atmosfera è pari a 3535 tonnellate anno”, ha rilevato Carnevali.
Per quanto riguarda l’elettrificazione indiretta, si fa strada l’opzione della produzione di idrogeno verde quale soluzione per decarbonizzare i settori hard-to-abate. “Si tratta di un’opzione reale: stiamo realizzando alcuni progetti. I vantaggi sono molteplici: per esempio, per un cliente che impiega grandi quantità di gas naturale per il proprio processo industriale, grazie all’adozione di un elettrolizzatore, alimentato da impianto fotovoltaico, potrà alimentare il processo impiegando una miscela con 30% di idrogeno”.
I vantaggi saranno consistenti: si calcolano minori emissioni per circa il 30% rispetto ai gas climalteranti oggi generati dal processo, a parità di produzione.
L’impiego della elettrificazione per la decarbonizzazione dell’industria è ideale anche per i settori hard-to-abate. Andrea Codazzi, di Schneider Electric, ha illustrato le tecnologie per rendere efficiente l’elettrificazione nell’industria “elettrivora 5.0”, in particolare per il Mining, Mineral and Metal (MMM). “L’elettrificazione è un argomento che ha radici profonde, date le opportunità di impiego in determinati settori, quali ad esempio la lavorazione del vetro. Oggi l’interesse è tornato in auge, trainato dalla sostenibilità”.
Cosa spinge questo settore verso l’elettrificazione? Di certo, la necessità di una maggiore sostenibilità:
Certo, i costi dell’elettricità in Italia sono un vincolo. Inoltre, la decarbonizzazione attraverso l’elettrificazione richiede più potenza e tensioni di rete più elevate. Date le richieste energetiche in gioco, diventa fondamentale il ruolo dell’efficienza energetica. “Se si fa un buon lavoro di efficientamento, lavorando su diverse fasi di processo, si riducono le dispersioni. Ciò garantisce sensibili miglioramenti che in un processo altamente energivoro, come per esempio il processo di fusione del vetro, è significativo”.
Nel processo per l’efficienza dell’elettrificazione occorre ragionare su almeno tre aspetti:
L’energia, quindi, va governata e gestita, grazie alla combinazione dell’elemento digitale (che la rende efficiente) con l’elettrico (che la rende sostenibile) per un progresso significativo verso la decarbonizzazione.
