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Elettrificare l'industria: Il percorso verso la decarbonizzazione del calore di processo
Sommario
Lo studio Agora Industry indica che l'elettrificazione diretta potrebbe soddisfare il 90% della domanda energetica non soddisfatta nell'industria europea entro il 2035, riducendo significativamente le emissioni di CO2 e facendo avanzare gli obiettivi climatici dell'UE. Attualmente il riscaldamento dei processi industriali, alimentato in gran parte da combustibili fossili, rappresenta il 47% dell'utilizzo di energia industriale e la maggior parte delle emissioni di CO2 del settore. L'elettrificazione diretta, con l'impiego di tecnologie quali caldaie elettriche, pompe di calore, riscaldamento a resistenza e a induzione, torce al plasma, forni elettrici ad arco e innovazioni emergenti, potrebbe servire una gamma di temperature necessarie per vari processi.
Lo studio esplora le opportunità specifiche del settore, evidenziando il potenziale nel settore siderurgico con i forni elettrici ad arco e nell'industria chimica attraverso la produzione di vapore elettrificato. Un ulteriore potenziale è rappresentato dai metalli non ferrosi, dai minerali non metalliferi, dagli alimenti, dalle bevande, dal tabacco e dall'industria della carta e della cellulosa.
Gli ostacoli all'adozione includono sfide tecniche per specifici processi ad alta temperatura, ostacoli economici dovuti ai costi dell'elettricità e barriere organizzative, come l'inadeguatezza delle infrastrutture elettriche.
Il superamento di queste barriere richiederebbe un quadro economico di sostegno che preveda la fissazione di un prezzo del carbonio, investimenti in infrastrutture, sviluppo di tecnologie, incoraggiamento all'adozione precoce e la risoluzione dell'incertezza politica.
Sebbene l'idrogeno sia riconosciuto come un valido complemento, lo studio sottolinea la priorità dell'elettrificazione diretta, ove possibile. Il raggiungimento di una decarbonizzazione significativa nell'industria europea richiederà la collaborazione di politici, leader industriali e tecnologi.
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Elettrificare l'industria: Il percorso verso la decarbonizzazione del calore di processo
Mentre il mondo corre verso la decarbonizzazione, il riscaldamento dei processi industriali emerge come una frontiera critica. Un nuovo studio di Agora Industry rivela che le tecnologie di elettrificazione diretta potrebbero potenzialmente soddisfare il 90% della domanda di energia non ancora elettrificata nell'industria europea entro il 2035. Questo dato indica un'opportunità di trasformazione per ridurre le emissioni di carbonio, rafforzare la competitività e accelerare i progressi verso gli obiettivi climatici dell'UE.
Il panorama attuale
Oggi il riscaldamento di processo rappresenta l'incredibile 47% della domanda di energia industriale e circa tre quarti delle emissioni di CO2 del settore. I combustibili fossili, in particolare il gas naturale (35%) e il carbone (27%), dominano il mix energetico per il riscaldamento di processo. L'elettricità, con un mero 4%, svolge attualmente un ruolo minimo. Questa forte dipendenza dai combustibili fossili rappresenta sia una sfida che un'opportunità per gli sforzi di decarbonizzazione.
La promessa dell'elettrificazione diretta
L'elettrificazione diretta prevede l'utilizzo dell'elettricità per generare calore immediatamente, senza passaggi intermedi. Lo studio identifica diverse tecnologie chiave che potrebbero guidare questa transizione:
1. Caldaie e pompe di calore elettriche per temperature medio-basse.
2. Riscaldamento a resistenza per un'ampia gamma di applicazioni
3. Riscaldamento a induzione per la lavorazione dei metalli
4. Torce al plasma per processi ad alta temperatura
5. Forni elettrici ad arco per la produzione di acciaio
6. Tecnologie emergenti come il riscaldamento a onde d'urto
L'insieme di queste tecnologie offre il potenziale per coprire temperature che vanno da meno di 100°C a oltre 1500°C, rispondendo alle diverse esigenze di vari processi industriali.
Opportunità specifiche del settore
Lo studio esamina il potenziale di elettrificazione nei principali settori industriali:
Ferro e acciaio: Sebbene permangano sfide nella produzione di acciaio primario, i forni elettrici ad arco per la produzione di acciaio secondario e la potenziale elettrificazione dei processi di riscaldo offrono opportunità significative.
Prodotti chimici: Il cracking a vapore e la produzione di vapore elettrificati presentano un potenziale sostanziale, con pompe di calore che offrono notevoli guadagni di efficienza a temperature adeguate.
Metalli non ferrosi: Già fortemente elettrificato, il restante uso di combustibili fossili in questo settore potrebbe essere ampiamente sostituito da tecnologie di riscaldamento elettrico.
Minerali non metallici: I processi ad alta temperatura come la produzione di clinker di cemento pongono delle sfide, ma le tecnologie emergenti come il riscaldamento al plasma e il riscaldamento a onde d'urto sono promettenti.
Alimenti, bevande e tabacco: I processi a bassa temperatura di questo settore sono molto adatti all'elettrificazione attraverso pompe di calore e caldaie elettriche.
Carta e cellulosa: La generazione di vapore, uno dei principali consumatori di energia in questo settore, può essere efficacemente elettrificata utilizzando le tecnologie esistenti.
Superare le barriere all'adozione
Nonostante l'immenso potenziale, diverse barriere ostacolano attualmente l'adozione diffusa dell'elettrificazione diretta:
Sfide tecniche: Mentre molte applicazioni possono già essere elettrificate, alcuni processi ad alta temperatura e ad alta capacità richiedono ancora un ulteriore sviluppo tecnologico.
Ostacoli economici: L'attuale differenziale di prezzo tra l'elettricità e il gas naturale spesso rende l'elettrificazione economicamente poco attraente senza ulteriori incentivi o prezzi del carbonio.
Ostacoli organizzativi: L'insufficienza delle infrastrutture elettriche, la necessità di modificare i processi produttivi esistenti e l'incertezza sui prezzi e sulle politiche energetiche del futuro contribuiscono alla riluttanza nell'adozione di nuove tecnologie.
Il percorso da seguire
Per accelerare la transizione verso il riscaldamento di processo elettrificato, lo studio suggerisce alcune azioni chiave:
- Creare un quadro economico favorevole: Le politiche che rendono l'elettricità più competitiva rispetto al gas naturale, come la tariffazione del carbonio o sussidi mirati, sono fondamentali.
- Investire nelle infrastrutture: Il potenziamento delle reti elettriche e delle connessioni in loco è essenziale per sostenere l'aumento della domanda di elettricità.
- Sostenere lo sviluppo tecnologico: La ricerca e lo sviluppo continui, soprattutto per le applicazioni ad alta temperatura, possono aiutare a superare le barriere tecniche ancora esistenti.
- Incoraggiare l'adozione precoce: Sostenere progetti pilota e l'elettrificazione parziale può facilitare l'apprendimento e creare fiducia nelle nuove tecnologie.
- Affrontare l'incertezza: Una comunicazione chiara sulle future politiche energetiche, sulla disponibilità di idrogeno e sullo sviluppo della rete può aiutare le imprese a prendere decisioni di investimento informate.
- Promuovere la condivisione delle conoscenze: È fondamentale aumentare la consapevolezza delle soluzioni di elettrificazione disponibili ed emergenti nei vari settori.
Il ruolo dell'idrogeno
Sebbene l'elettrificazione diretta sia molto promettente, lo studio riconosce che l'idrogeno svolgerà probabilmente un ruolo complementare nella decarbonizzazione dell'industria. L'idrogeno può essere particolarmente importante per le applicazioni difficili da elettrificare direttamente, come alcuni processi chimici o come agente riducente nella produzione di acciaio. Tuttavia, lo studio sottolinea che l'elettrificazione diretta offre spesso una maggiore efficienza e dovrebbe essere privilegiata laddove possibile.
Conclusioni
Il passaggio al riscaldamento di processo elettrificato rappresenta un'opportunità monumentale per l'industria europea di ridurre drasticamente l'impronta di carbonio, migliorando al contempo l'efficienza energetica e la competitività. Con il 62% della domanda di combustibili industriali potenzialmente sostituibile con l'elettrificazione diretta grazie alle tecnologie oggi disponibili e con un ulteriore potenziale sbloccato entro il 2035, la strada verso un settore industriale decarbonizzato sta diventando sempre più chiara.
Tuttavia, la realizzazione di questo potenziale richiederà uno sforzo concertato da parte dei responsabili politici, dei leader industriali e degli sviluppatori di tecnologie. Affrontando le barriere economiche, sostenendo lo sviluppo delle infrastrutture e promuovendo l'innovazione, l'Europa può posizionarsi in prima linea nella transizione globale verso l'industria pulita. Mentre il mondo è alle prese con l'urgente necessità di affrontare il cambiamento climatico, l'elettrificazione del calore dei processi industriali emerge come una soluzione potente e sempre più fattibile a uno degli aspetti più impegnativi della decarbonizzazione.
