In Italia, molte aziende energivore hanno investito negli ultimi anni in impianti fotovoltaici ed eolici per ridurre i costi energetici ed accelerare il percorso di decarbonizzazione. Tuttavia, nonostante l'aumento della capacità installata, il gas naturale continua a rappresentare una voce significativa nei costi operativi. Il motivo risiede in un limite strutturale delle fonti rinnovabili: la loro intermittente disponibilità nel tempo.
I dati dell'Energy Strategy Group del Politecnico di Milano confermano che la quota di energia rinnovabile direttamente autoconsumata mediamente dalle imprese industriali senza sistemi di accumulo non supera il 30-35%. Il restante 65-70% della produzione pulita si scontra con il paradosso delle rinnovabili intermittenti.
Di fatto, un impianto manifatturiero che lavora su 3 turni presenta un carico termico piatto o caratterizzato da picchi legati ai lotti di produzione, mentre la produzione solare si concentra rigidamente tra le 11:00 e le 14:00.
Nelle ore centrali della giornata, l'energia verde in eccesso viene immessa in rete. Questo surplus viene liquidato attraverso il meccanismo del Ritiro Dedicato (RID) gestito dal GSE, a prezzi zonali depressi proprio dall'eccesso di offerta solare. Al contrario, durante i turni notturni, l'assenza di generazione rinnovabile costringe le imprese a riattivare le caldaie a gas.
I limiti dei BESS nel contesto termico industriale
Per risolvere l'asincronia tra i profili di generazione e quelli di consumo, i sistemi industriali di accumulo elettrochimico (BESS – Battery Energy Storage Systems) non rappresentano sempre la soluzione più efficace. Quando l'obiettivo è accumulare grandi quantità di energia da restituire sotto forma di calore ai processi industriali, tali sistemi mostrano limiti strutturali:
- Elevato costo specifico del ciclo di vita (LCOS) - Sebbene il costo delle celle agli ioni di litio sia diminuito significativamente negli ultimi anni, l'investimento di capitale (CapEx) per un sistema BESS completo – comprensivo di inverter, sistemi di raffreddamento, controllo e bilanciamento dell'impianto – rimane rilevante se parametrato ai volumi massicci di energia termica richiesti dall'industria di processo.
- Degradazione delle prestazioni nel tempo - Studi del National Renewable Energy Laboratory (NREL) evidenziano che cicli frequenti e profondi di carica/scarica accelerano i fenomeni di degradazione degli elettrodi, riducendo la vita utile del sistema a meno di 10-12 anni, con la necessità di costosi piani di sostituzione dei moduli (stack augmentation).
- Disallineamento con la domanda termica industriale - I sistemi BESS immagazzinano energia in forma elettrica. Per alimentare processi industriali che richiedono calore ad alta temperatura è necessario un ulteriore passaggio di conversione da elettricità a energia termica, con conseguenti costi aggiuntivi di impianto e potenziali perdite di efficienza.
La svolta tecnologica: l'accumulo termico con MGTES
Nei settori industriali hard-to-abate, cresce l'interesse verso sistemi di accumulo termico in grado di immagazzinare l'energia rinnovabile quando disponibile e restituirla direttamente sotto forma di calore di processo, evitando le conversioni e i costi associati a un accumulo elettrochimico intermedio.
In questo contesto si inserisce MGTES (Magaldi Green Thermal Energy Storage), la tecnologia Power-to-Heat sviluppata da Magaldi per l'accumulo termico di lunga durata.
Il sistema utilizza un letto di sabbia silicea fluidizzata come mezzo di accumulo, combinando materiali abbondanti e a basso costo con un'elevata capacità di immagazzinamento energetico.
L'elemento distintivo di MGTES è proprio la fluidizzazione. Quando la sabbia viene attraversata da un flusso d'aria opportunamente controllato, le particelle solide entrano in sospensione e si comportano come un fluido. Questa condizione aumenta significativamente l'efficienza dello scambio termico rispetto ai sistemi basati su materiali solidi statici, consentendo cariche e scariche energetiche rapide ed efficienti.
Ulteriori elementi competitivi chiave:
- Elevata durabilità operativa. La sabbia silicea mantiene la propria stabilità fisica e chimica anche a temperature molto elevate, consentendo al sistema di operare per decenni senza i fenomeni di degrado tipici delle batterie elettrochimiche.
- Materie prime abbondanti e a basso costo. Il materiale di accumulo è ampiamente disponibile e non dipende da materie prime critiche come litio, nichel o cobalto, riducendo l'esposizione alla volatilità dei mercati e alle tensioni delle catene di approvvigionamento globali.
- Elevati standard di sicurezza. La sabbia è un materiale inerte e non infiammabile. Il sistema non è soggetto ai fenomeni di thermal runaway associati alle batterie agli ioni di litio e non richiede la gestione di sostanze chimiche reattive.
Durante le ore di maggiore produzione da fonti rinnovabili, l'energia elettrica alimenta resistenze che riscaldano il letto di sabbia fluidizzata. Una volta completata la fase di carica, la sabbia si deposita e l'energia termica viene conservata all'interno del sistema per periodi prolungati.
Quando il processo industriale richiede energia, il sistema riattiva la fluidizzazione e trasferisce il calore accumulato a uno scambiatore termico, generando vapore surriscaldato alle condizioni richieste dall'applicazione.
In questo modo l'energia rinnovabile prodotta durante il giorno può essere resa disponibile anche durante le ore serali e notturne, riducendo il ricorso ai combustibili fossili, limitando l'esposizione alla volatilità dei prezzi energetici e contribuendo agli obiettivi aziendali di decarbonizzazione.
🛡️Continuare a parlare di indipendenza energetica senza massimizzare l’autoconsumo è solo una forma più sofisticata di dipendenza.
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