Elettrificazione dei processi a bassa temperatura

L’industria è oggi responsabile di circa il 20% delle emissioni di gas serra nell’Unione Europea.

La decarbonizzazione dell’industria richiede un approccio settoriale, con soluzioni progettate per rispondere alle necessità delle singole filiere industriali. Tra queste, l’elettrificazione diretta del calore di processo industriale si presenta come la più competitiva e l’unica in grado di allineare gli obiettivi di decarbonizzazione con le esigenze di sicurezza energetica.

Questo rapporto presenta i risultati di uno studio di fattibilità specifico per l’elettrificazione di due settori particolarmente rilevanti dell’industria manifatturiera italiana: alimentare e tessile.

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L’elettrificazione del calore di processo in Italia e Europa

Oggi, in Italia, il 68% della domanda di calore di processo dipende dall’uso di combustibili fossili (nell’UE questa quota sale al 75%). Il 31% di questa domanda è rappresentato da calore di processo a bassa e media temperatura (fino a 200°C).

Studio di fattibilità per i settori: tessile e alimentare

Entrambi i settori primeggiano per profitti ed esportazioni. Sono costituiti primariamente da Piccole e Medie Imprese (61,8% – alimentare – e l’81,9% – tessile – in termini di fatturato). In entrambi i comparti, inoltre, i processi utilizzano calore a temperature inferiori a 150-180°C, quindi elettrificabili con le tecnologie esistenti.

L’analisi è stata effettuata verificando le ipotesi di letteratura, sulla base di interviste con esperti provenienti da aziende, da fornitori di tecnologie elettriche e macchinari di processo e da società di servizi energetici. Lo studio presenta diversi scenari di convenienza economica per l’adozione di soluzioni di elettrificazione in sostituzione degli attuali impieghi di gas naturale. Partendo dai più recenti bilanci energetici settoriali, e modellando le trasformazioni energetiche dei vettori (gas, elettricità) dall’ingresso ai due settori fino ai servizi finali (ed esempio, asciugatura a bassa o alta temperatura, con o senza vapore), il modello ottimizza i costi cumulati nel lungo termine, considerando l’evoluzione di CapEx e OpEx delle tecnologie e in relazione alle traiettorie assunte dei prezzi di gas e elettricità.

Il costo del gas, dell’elettricità e delle tecnologie

I diversi scenari di prezzo dei vettori energetici e delle tecnologie per la produzione del calore guidano le traiettorie di diffusione delle innovazioni tecnologiche e il relativo impatto sull’adozione dell’elettrificazione. Questo permette di offrire uno scenario di elettrificazione nel tempo dei processi industriali in base alle sole variabili economiche. Di conseguenza, è possibile informare le politiche su come intervenire per facilitare l’elettrificazione in chiave di obiettivi di efficienza, ambiente e competitività.

Gli scenari di prezzo dei vettori energetici proposti sono costruiti al netto delle componenti fiscali e para-fiscali delle tariffe, mentre includono le stime di costo del meccanismo ETS1 nella formazione del prezzo dell’elettricità e ETS2 per il gas.

I risultati dell’analisi di scenario indicano che:

1. L’elettrificazione del calore di processo al di sotto degli 80°C è la soluzione più conveniente già entro il 2025 in base al prezzo attuale dell’elettricità e del gas naturale.
2. Per le temperature più alte di 80°C e per i processi che necessitano vapore, il modello indica che il differenziale di prezzo tra elettricità e gas non permette di recuperare il maggiore costo d’investimento delle tecnologie per l’elettrificazione almeno sino al 2040.
3. Al 2040 il modello vede una convenienza economica nella completa elettrificazione dei processi di calore.

Nei casi studio, dove vengono considerati anche gli oneri fiscali e parafiscali applicati alla tariffa elettrica e gas, come gli oneri generali di sistema e le accise, il vantaggio economico dell’elettrificazione è annullato anche nei processi sotto gli 80 °C. Infatti, il peso delle componenti fiscali e parafiscali nelle tariffe assorbe i benefici della maggiore efficienza delle pompe di calore rispetto all’uso del gas.

Le politiche

Per anticipare l’adozione di soluzioni elettrificate, è stato analizzato l’effetto di politiche incentivanti sull’efficienza energetica, il sostegno agli investimenti per tali soluzioni e il relativo costo.

In particolare, con una riduzione al 4% del Costo Medio Ponderato del Capitale (Weighted Average Cost of Capital – WACC), rispetto al 10% considerato nelle simulazioni base, con politiche finanziarie, e l’introduzione di un incentivo in conto capitale del 50% sui costi di investimento delle tecnologie elettriche ad alta efficienza inducono il modello a un’adozione anticipata di cinque anni delle pompe di calore, raggiungendo un tasso di elettrificazione dell’86% entro il 2035, e a risparmi sui costi nel lungo periodo.

Secondo l’analisi, il costo di queste politiche di sostegno pubblico ammonterebbe a 2,3 miliardi di euro per lo Stato nel periodo 2025-2040.

Inoltre, un quadro legislativo frammentato che, pur sostenendo l’efficientamento energetico, premia anche l’installazione di tecnologie alimentate a gas, come gli impianti di cogenerazione, aumenta il rischio di lock-in tecnologico. È quindi necessario un quadro politico integrato e coerente a livello europeo e nazionale che abiliti l’adozione di queste soluzioni che sono a favore di sicurezza energetica e competitività del sistema produttivo nel medio e lungo termine.

Questi livelli dovrebbero rafforzarsi a vicenda, massimizzando l’adozione dell’elettrificazione ad alta efficienza. Tale quadro dovrebbe prevedere:

1. L’adozione di un obiettivo esplicito di elettrificazione per il calore di processo industriale nell’ambito dell’EU Electrification Action Plan e legislazione derivante. Questo darebbe certezza agli investitori. Il Clean Industrial Deal già definisce un obiettivo trasversale del 32% al 2030 e identifica l’elettrificazione come una soluzione per affrontare i maggiori costi energetici legati alle importazioni di combustibili fossili del continente. Questa soluzione potrebbe anche sbloccare il potenziale per la diffusione e lo sviluppo di soluzioni tecnologiche proprio in quelle catene di approvvigionamento in cui l’UE sembra ben posizionata, oltre a stimolare gli investimenti sul fronte del consumo energetico.
2. Un quadro normativo che favorisca l’elettrificazione, che preveda di:
   • Assicurare la diffusione delle energie rinnovabili nel mercato elettrico con meccanismi in grado di consegnare un prezzo al consumo corrispondente ai costi delle tecnologie rinnovabili;
   • Consentire ai consumatori di trarre vantaggio in termini di costo e sicurezza derivanti dalla produzione di energia da fonti rinnovabili, favorendo il disaccoppiamento dei prezzi dell’elettricità e del gas.
   • Rivedere gli squilibri tra le tariffe elettriche e gas a livello nazionale, per rimuovere le attuali barriere all’integrazione dei sistemi energetici attraverso l’elettrificazione dei processi industriali.
   • Espandere e modernizzare le reti di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica, affinché siano in grado di gestire l’aumento della domanda.
   • Agevolare la creazione di mercati guida (lead market) per i prodotti decarbonizzati attraverso una serie di politiche, comprese le agevolazioni fiscali e gli appalti pubblici verdi.

Nello sviluppo di un quadro politico è necessario tenere conto di due elementi base:

1. Lo sviluppo di competenze e di forza lavoro qualificata.
2. Lo sviluppo di una strategia finanziaria, che preveda l’assegnazione di fondi dedicati all’elettrificazione industriale nell’ambito del Fondo europeo per la competitività, un’assegnazione più rigorosa delle spese per le entrate dell’ETS1 e dell’ETS2, condizioni chiare per gli aiuti di Stato che assicurino risorse adeguate per la dimostrazione di soluzioni innovative di elettrificazione diretta e lo sviluppo di reti intelligenti dal Innovation Fund, in particolare per i progetti su piccola scala e per quelli che coinvolgono le PMI.

Elettrificazione vs biometano

Infine, sono state simulate soluzioni basate sull’impiego del biometano. Secondo gli scenari, il biometano non appare competitivo, rispetto all’elettrificazione, come soluzione di decarbonizzazione per i settori alimentare e delle bevande e tessile. Si stima, infatti, che il prezzo del biometano sia allineato a quello dell’idrogeno, di cui è diretto sostituto nei processi di difficile elettrificazione.

Questi risultati sono confermati dall’analisi dei casi studio, condotti su 6 imprese, di cui 4 del settore alimentare (tre caseifici e un birrificio) e 2 del settore tessile, in cui l’elettrificazione del calore di processo a bassa e media temperatura è sempre tecnicamente fattibile.

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Foto di Lalit Kumar