Decarbonizzazione del calore industriale, cresce il mercato delle tecnologie: il Thermal Energy Storage è tra le più promettenti. Lo studio di Arthur D. Little Italia
Oggi il consumo di calore industriale in Europa rappresenta circa il 70% del consumo totale di energia ed è prodotto per oltre il 60% da fonti non rinnovabili. La decarbonizzazione del calore industriale tramite tecnologie come il Thermal Energy Storage emerge come una componente cruciale per raggiungere gli obiettivi europei di riduzione delle emissioni CO2 al 2030.
La società di consulenza internazionale Arthur D. Little società benefit ha condotto uno studio finalizzato a valutare il potenziale di mercato derivante dalla decarbonizzazione del calore industriale, analizzando le tecnologie più promettenti per l’elettrificazione dell’industria. Particolare attenzione è stata rivolta al Thermal Energy Storage (TES) i cui vantaggi principali risiedono nell’opportunità e nella durata dello stoccaggio termico, nella facilità di installazione, nella modularità e nella competitività di alcuni use case.
Scopo dello studio è supportare l’ecosistema dei player energetici e tecnologici nel promuovere lo sviluppo di nuove soluzioni e tecnologie di decarbonizzazione, e di sensibilizzare le istituzioni europee e nazionali.
Lo Scenario Attuale
I decisori europei stimolano il settore industriale a ridurre le emissioni di CO2, con l’ambizioso obiettivo di ridurre le emissioni di gas serra di almeno il 55% entro il 2030 e raggiungere la neutralità entro il 2050. Tuttavia, nonostante la crescita delle energie rinnovabili e l’attenzione allo sviluppo della filiera dell’idrogeno, i target UE saranno difficilmente raggiungibili senza l’individuazione di strategie complementari e tecnologie innovative.
Secondo l’Agenzia Internazionale per l’Energia (IEA), quasi un quinto del consumo energetico globale è da attribuirsi al calore industriale, la maggior parte del quale viene generato attraverso la combustione di gas naturale, combustibili fossili e benzina, con conseguente emissione di notevoli quantità di CO2.
Lo studio di Arthur D. Little “Decarbonizing Industrial heat to face climate change” stima che il settore industriale europeo consumi circa 1,800 TWh di energia per la produzione di calore (pari a circa il 70% del consumo totale di energia) e sia prodotto per oltre il 60% da fonti non rinnovabili.
Strategie di Decarbonizzazione
Diverse le strategie analizzate nello studio, tra cui l’elettrificazione diretta (utilizzando pompe di calore, boiler elettrici, forni ed essiccatori elettrici, fornaci e forni elettrici) e l’elettrificazione indiretta tramite l’utilizzo dell’idrogeno come combustibile.
Tra le soluzioni particolarmente innovative e flessibili per molte industrie c’è lo stoccaggio termico (TES), con il quale l’energia elettrica può essere utilizzata per generare calore attraverso Power-to-Heat (P2H) e per recuperare il calore di scarto dei processi produttivi (H2H). La tecnologia TES si suddivide in due tipologie principali: sensibile e latente. La tecnologia sensibile immagazzina energia termica riscaldando o raffreddando un mezzo di stoccaggio (liquido o solido) senza cambiare fase, mentre la tecnologia latente sfrutta il calore latente per immagazzinare energia termica, ovvero l’energia necessaria per cambiare fase del mezzo utilizzato.
La tecnologia TES consente di immagazzinare energia per periodi prolungati, bilanciando l’offerta e la domanda di energia nelle reti elettriche sempre più alimentate da fonti rinnovabili non programmabili, come fotovoltaico ed eolico. La sovrapproduzione di energia solare durante il giorno può essere sfruttata caricando i sistemi TES per poi scaricare l’energia termica immagazzinata durante la sera o al mattino presto, quando la domanda supera la disponibilità di energia.
I suoi principali punti di forza risiedono nell’opportunità e nella durata dello stoccaggio termico, nella facilità di installazione, nella modularità, nella competitività di alcuni use case.
A tal riguardo, esiste un’ampia gamma di potenziali use case in cui è possibile sfruttare il TES, alcuni dei quali (come il recupero del calore di scarto o il TES combinato con produzione fotovoltaica in autoconsumo) hanno già dimostrato una significativa fattibilità e convenienza economica in Italia (dove il prezzo dell’energia elettrica è superiore al gas). In altri paesi europei – come, ad esempio, la Spagna e i Nordics – dove il prezzo dell’energia elettrica è significativamente inferiore il business case è ancora più attrattivo. Potenziale upside è inoltre rappresentato dall’offerta di servizi di flessibilità alla rete elettrica dei TSO e DSO.
Tuttavia, la value chain del TES è ancora in fase di sviluppo, con un mercato dalla natura ancora frammentata e un ecosistema di vendor impegnati ancora in progetti pilota con clienti industriali. Affinché la tecnologia sia adottata su larga scala, è necessario l’intervento di diversi abilitatori, pubblici e privati; in questo contesto, sta attualmente emergendo l’interesse di alcuni players di grandi dimensioni a sviluppare tecnologie e soluzioni integrate nel campo del TES.
“La decarbonizzazione del consumo di calore industriale non è solo un obiettivo ambizioso, ma una necessità imprescindibile per l’Unione Europea, impegnata a ridurre le emissioni di gas serra e a promuovere una transizione verso un’economia più sostenibile. In questo panorama, l’adozione di strategie innovative come il Thermal Energy Storage (TES) emerge come una componente cruciale per raggiungere tali obiettivi, ma è indispensabile uno sforzo di sistema,” ha commentato Saverio Caldani, CEO di Arthur D. Little Italy & Spain, che, insieme alla Partner Irene Macchiarelli, ha contribuito alla stesura dello studio dall’Italia. “È importante che i governi e i decisori politici sostengano la diffusione della tecnologia aprendo al mercato dei servizi della flessibilità e promuovendo meccanismi di incentivazione per rendere sostenibile il business case già nella fase di start-up; d’altro canto, i technology provider dovranno continuare a investire in ricerca e sviluppo per favorire la riduzione dei CAPEX. Il coinvolgimento di utilities e player energetici (in particolare delle ESCO) può svolgere un ruolo cruciale per rendere questa tecnologia conosciuta ed accessibile alla clientela industriale, anche attraverso offerte secondo il modello “heat as a service”.
In un contesto in cui la situazione geopolitica e l’aumento dei prezzi energetici rendono meno attrattivi i combustibili fossili, e i sistemi di energia rinnovabile si stanno preparando a un impiego sempre più su larga scala, è dunque il momento per le utilities di entrare nel mercato per offrire soluzioni innovative ai loro clienti industriali.
