Transizione Elettrica Industriale: strategie e innovazioni per il futuro degli impianti elettrici industriali

La transizione elettrica industriale è il fondamentale passaggio che sta vivendo chi, come noi di E4F, lavora quotidianamente al fianco degli importanti player del panorama industriale del nostro Paese, fornendo servizi ingegneristici di progettazione e consulenza impianti ed energia. 

Ci riferiamo allo storico cambiamento in atto nei processi produttivi: il passaggio dall'uso di combustibili fossili a soluzioni tecnologiche basate sull'elettricità. Tale cambiamento è una leva strategica per la decarbonizzazione, mirata a ridurre le emissioni di gas serra e ad aumentare l’efficienza energetica. 

In tale contesto l'impianto elettrico non può più essere visto come una semplice utility, ma diventa a tutti gli effetti un asset strategico per la competitività e la sostenibilità delle imprese.. 

Proprio per questo, le figure chiave responsabili degli impianti elettrici (progettisti, installatori e manutentori) diventano attori fondamentali e la loro competenza è determinante per il successo delle aziende.

Sfide Attuali e Obiettivi di Sostenibilità

Le industrie che si stanno indirizzando verso l'elettrificazione sono mosse da una combinazione di obiettivi strategici e pressioni esterne, ma devono al contempo affrontare sfide tecniche ed economiche significative che cerchiamo di riassumere di seguito, sulla base della nostra esperienza quotidiana.

Obiettivi e spinte (i perché):

• decarbonizzazione e sostenibilità;

• efficienza energetica e riduzione dei costi operativi;

• indipendenza e sicurezza energetica;

• miglioramento del processo e della competitività;

• accesso a incentivi e finanza agevolata.

Sfide e ostacoli (le difficoltà):

• elevati investimenti iniziali (CAPEX);

• limiti dell'infrastruttura elettrica;

• difficoltà a reperire tecnici specializzati (servizi di ingegneria elettrica ed energetica)

• costo e stabilità della fornitura elettrica;

• maturità tecnologica;

• integrazione e complessità gestionale.

Normative di Riferimento
La transizione energetica in Italia è guidata dal framework europeo del Green Deal e del pacchetto "Fit for 55", che fissano gli obiettivi di decarbonizzazione. A livello nazionale, la strategia è delineata nel Piano Nazionale Integrato per l'Energia e il Clima (PNIEC), che definisce i target di efficienza e l'aumento della produzione energetica rinnovabile.

I principali strumenti operativi e di incentivazione sono gestiti dal MIMIT (Ministero delle Imprese e del made in Italy).

Tecnologie e Soluzioni Innovative per l’elettrificazione e l’efficienza degli stabilimenti industriali

L'abbandono dei combustibili fossili nei processi industriali è una delle sfide cruciali della transizione energetica. L'elettrificazione rappresenta la via maestra per intervenire sulla generazione di calore e freddo che rappresentano quasi sempre le principali criticità energetiche delle aziende. Fortunatamente, la tecnologia offre oggi un ventaglio di soluzioni innovative ed efficienti, capaci di sostituire sistemi di generazione termica e frigorifera tradizionali, garantendo alte prestazioni e sostenibilità.

Di seguito, un elenco delle più importanti tecnologie e soluzioni innovative per l'elettrificazione e l’efficienza della generazione termica (calore) e frigorifera (freddo) in ambito industriale:

Tecnologie per la generazione termica (calore):

La sostituzione dei generatori a gas per la produzione di calore di processo (acqua calda, vapore, olio diatermico) può avvenire tramite diverse tecnologie elettriche, ciascuna con specifici campi di applicazione.

• pompe di calore ad alta temperatura;

• caldaie elettriche (a resistenze e a elettrodi);

• riscaldamento a induzione e infrarossi;

Tecnologie per la generazione frigorifera (freddo):

in ambito industriale, non esiste una singola tipologia di centrale frigorifera "più efficiente" in assoluto, ma piuttosto sistemi progettati e integrati in modo intelligente che combinano diverse tecnologie avanzate. L'efficienza massima si raggiunge ottimizzando l'intero impianto in base alle specifiche esigenze di processo e alle condizioni ambientali.

Attualmente, le centrali frigorifere più efficienti si basano sulla combinazione dei seguenti elementi:

• sistemi a refrigeranti naturali: la scelta del fluido è il primo passo cruciale. Le soluzioni più performanti abbandonano i vecchi gas HFC a favore di alternative naturali, che non solo hanno un impatto ambientale quasi nullo, ma offrono anche eccellenti proprietà termodinamiche in particolare ammoniaca (NH₃) ed anidride carbonica (CO₂);

• compressori ad alta efficienza: a levitazione magnetica o a vite con inverter;

• progettazione e gestione intelligente: condensazione flottante, sistemi a espansioni diretta con fluidi secondari, sistemi a cascata (NH₃/ CO₂);

• integrazioni con sistemi di recupero calore.

Di seguito altre soluzioni per l’efficienza elettrica degli stabilimenti:

• massimizzazione dell'efficienza (motori ad altissima efficienza (IE5), illuminazione a LED con controllo intelligente (smart lighting) sistemi per il rifasamento dell'impianto per ridurre le perdite di rete;

• recuperi termici;

• integrazione delle fonti rinnovabili;

• sistemi di accumulo a batteria;

• monitoraggio e controllo attivo: sistemi di monitoraggio energetico (EMS - Energy Management System) anche tramite sensori IoT;

Digitalizzazione e Industria 5.0

La transizione elettrica non può prescindere dalle ormai consolidate innovazioni legate alla digitalizzazione ed intelligenza artificiale.

La digitalizzazione, tramite IoT (internet of things) ed AI (intelligenza artificale) , rappresenta il sistema nervoso della transizione elettrica, abilitando il monitoraggio e la gestione dei consumi in tempo reale.

Essa permette di ottimizzare l'uso dell'energia, gestendo in modo flessibile i carichi in base alla disponibilità di fonti rinnovabili e ai costi di rete.

L'Industria 5.0 avrebbe lo scopo, tralasciando le diverse criticità burocratiche emerse, di elevare questo approccio, integrando la sostenibilità come obiettivo strategico e ponendo la collaborazione uomo-macchina al centro del processo.

In questo modello la tecnologia non solo massimizza l'efficienza, ma crea un sistema produttivo resiliente, sostenibile e incentrato sulla persona.

Automatizzazione e Sistemi di Monitoraggio Avanzati

• Monitoraggio e controllo attivo: installazione di sistemi di monitoraggio energetico (EMS - Energy Management System) che, tramite sensori IoT, analizzano i dati di consumo in tempo reale per identificare gli sprechi.

• Raccolta dati e manutenzione predittiva: i dati raccolti dai sensori non servono solo a monitorare i consumi, ma anche lo "stato di salute" dei componenti. L'analisi tramite algoritmi di intelligenza artificiale permette di prevedere i guasti (manutenzione predittiva), pianificando interventi prima che avvenga un fermo improvviso.

Progettazione e implementazione di sistemi di sicurezza elettrica 

Con la transizione elettrica, la sicurezza degli impianti elettrici industriali si evolve per affrontare nuove e maggiori complessità. Non si tratta solo di aumentare la potenza, ma di gestire carichi non lineari, flussi di energia bidirezionali e nuovi rischi specifici.

Ecco i sistemi di sicurezza che diventano indispensabili:

• protezione avanzata da guasti e sovracorrenti: i sistemi tradizionali non sono più sufficienti. La protezione deve diventare più intelligente e comunicativa:

• relè di protezione digitali (IED - Intelligent Electronic Devices)

• protezione delle persone: l'introduzione massiccia di elettronica di potenza (inverter, VFD, caricabatterie) crea nuovi rischi di folgorazione:

• interruttori Differenziali (RCD) di Tipo F e Tipo B

• sicurezza specifica per i nuovi sistemi:

• BMS (battery management system);

• Impianti antincendio specifici (ad. es. schiuma);

• Dispositivi di interruzione rapida (rapid shutdown) per impianti fotovoltaici;

• Sistemi di gestione e controllo centralizzato:

• Power management system (PMS) 

• Monitoraggio continuo dell’isolamento (IMD)

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Prospettive Future, strumenti e Strategie di Investimento

La transizione elettrica, fondamentale al giorno d’oggi nello sviluppo industriale del nostro Paese, considerati i propri obiettivi e sfide, non può prescindere da servizi di ingegneria specialistici e competenti. 

Infatti, il primo strumento a disposizione delle aziende che intraprendono il percorso di elettrificazione è l'analisi e la digitalizzazione, attraverso diagnosi energetiche specialistiche e l’idea di sistemi di monitoraggio per misurare e gestire i consumi in tempo reale. Segue la fondamentale fase di progettazione elettrica e/o meccanica e l'adozione di tecnologie abilitanti.

Il tutto è reso possibile da strumenti finanziari e normativi, quali gli incentivi del Conto Termico, del Piano Transizione 5.0, contratti a lungo termine come i PPA (Power Purchase Agreement) per l'acquisto di energia verde ed Energy Performance Contract (EPC).

Come E4F aiuta le aziende nella transizione energetica e la progettazione degli impianti elettrici industriali. 

E4F affianca le imprese industriali nel percorso di transizione energetica, offrendo un portafoglio di servizi integrati. Tra questi, forniamo Diagnosi Energetiche in qualità di ESCO certificata UNI CEI 11352. Uniamo a questo una consolidata esperienza nella progettazione di impianti elettrici e meccanici industriali, garantendo soluzioni performanti, sicure e ottimizzate per le specifiche esigenze produttive.

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