La ‘fabbrica del futuro’ – la Smart Factory – non potrà esistere senza ‘l’energia del futuro’ – la Smart Energy – e nuovi sistemi, strategie, soluzioni per gestirla al meglio, la cosiddetta Energy Intelligence.
La fabbrica innovativa ha bisogno di efficienza energetica: il ricambio di macchinari, tecnologie, soluzioni, competenze, deve avvenire anche in questo campo, strettamente collegato alla produzione, e a tutto il ciclo di vita dell’azienda. E l’utilizzo dei dati e dei Big Data è la chiave per sviluppare e sfruttare l’Energy Intelligence, che può portare a consumare e spendere meglio per fare funzionare tutta la macchina.
Ma, mentre molte grandi aziende, un po’ per virtù proprie e molto per effetto delle normative, hanno già imboccato il percorso verso l’efficienza energetica, una delle principali sfide in questo campo riguarda le Pmi: occorre intervenire in modo ampio nelle piccole e medie imprese, dove restano non poche barriere informative, culturali, strutturali, finanziarie. Bisogna, innanzitutto, e in pratica, diffondere la cultura del risparmio energetico nelle Pmi, che in questo campo restano ancora molto indietro.
E, altra sfida da affrontare per la manifattura italiana nel campo dell’energia, vanno ripensati i prodotti e i processi produttivi, in prospettiva di eco-Design industriale e per la sostenibilità, in modo da limitare i combustibili fossili e ridurre le emissioni inquinanti, perché gran parte dei consumi energetici e degli effetti inquinanti di un prodotto o servizio derivano dalla sua fase iniziale di progettazione. Quindi bisogna pensare fin da subito alle conseguenze e ricadute in termini energetici che ogni nuovo prodotto o servizio avrà una volta che sarà utilizzato sul mercato.
Efficienza energetica e fonti rinnovabili, poi, non sono misure alternative, ma vanno sviluppate e utilizzate entrambe. Anche se l’efficienza energetica può risultare più attraente in termini economici, e meno legata al futuro del mercato elettrico, mentre le energie rinnovabili richiedono investimenti con prospettive da valutare.
Di tutto questo – tendenze, progetti e obiettivi – si è parlato nell’Undicesima giornata sull’efficienza energetica nelle Industrie, organizzata come di consueto dal 2009 dalla Fondazione Megalia, in collaborazione con CTI (Comitato Termotecnico Italiano) e Regione Lombardia, che l’ha ospitata presso la propria sede milanese.
Industrie metalmeccaniche, acciaierie, fonderie, aziende dell’Automotive e trasporti, ma anche imprese manifatturiere, dell’Alimentare, del Tessile, cartiere e chimiche, e altre realtà energivore sono potenzialmente le prime a beneficiare degli effetti e dei vantaggi che derivano dall’ottimizzazione e dall’efficienza energetica basate sulla Data Science, soluzioni di intelligenza energetica industriale, e un sistema di Artificial intelligence che percepisce e si adatta al suo ambiente.
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PMI disattente e in ritardo sull’efficienza energetica
“L’efficienza energetica nell’Industria parte dalla diagnosi della situazione e delle strutture, può essere migliorata e ottimizzata anche attraverso Data Science e Intelligenza artificiale, per essere prodotta, monitorata e distribuita attraverso nuove tecnologie e nuove frontiere da esplorare”, sottolinea Adolfo Eric Labi, presidente della Fondazione Megalia.
E Antonio Panvini, direttore generale del CTI, rimarca: “bisogna spingere e sostenere le aziende, ancora di più le PMI che sono spesso disattente e in ritardo in questi ambiti, a fare efficienza energetica e a progettare i propri prodotti e servizi in un’ottica sostenibile ed eco-compatibile. L’efficienza energetica fatta bene è sempre eco-sostenibile, ma per realizzarla servono interventi strutturali e di ampio respiro”.
In sostanza, molte aziende si trovano non solo con una Digital transformation tutta da portare avanti, ma anche con una transizione energetica, verso nuovi modelli e consumi più efficienti, che nella gran parte dei casi è ancora da cominciare.
Investimenti che possono rientrare in tempi brevi
Per raggiungere risultati virtuosi non è sempre indispensabile fare investimenti con ritorni di lungo periodo: “Su 5.131 imprese manifatturiere monitorate che negli ultimi anni hanno effettuato la diagnosi di efficientamento energetico, sono emersi 5.271 progetti relativi che hanno un ‘Payback time‘, tempi di ritorno degli investimenti, inferiori a 3 anni. Per realizzarli tutti si calcola che occorrono 490 milioni di euro di investimenti mirati, ma il conseguente risparmio sui consumi e in bolletta consente di fare innovazione con vantaggi anche economici in tempi rapidi”, fa notare Ennio Macchi, professore del Politecnico di Milano specializzato in efficientamento energetico.
Che spiega: “dove i consumi industriali di gas sono rilevanti, bisogna in genere puntare a un miglioramento degli schemi termodinamici, ad esempio attraverso la co-generazione e la tri-generazione dell’energia. E per fare ciò non è indispensabile muoversi in grandi realtà industriali, ma sono fattibili e vantaggiosi anche progetti nell’ambito delle micro-realtà manifatturiere. Si può poi intervenire anche facendo ricorso a pompe di calore, per le esigenze aziendali di calore a bassa temperatura; con il recupero di calore dal processo produttivo, anche per la produzione di energia elettrica. Dove invece ci sono consumi elettrici elevati, bisogna spesso puntare a un miglioramento dei componenti e dei sistemi di gestione e controllo”.
Le aziende inquinano molto più dei trasporti
L’efficienza energetica ha un ruolo fondamentale nell’abbattimento delle emissioni inquinanti e clima-alteranti, almeno per i prossimi 10 anni, in misura maggiore rispetto a quanto possono incidere le energie rinnovabili: secondo le stime degli esperti, nel 2030 le possibili riduzioni di emissione, su 9 Giga tonnellate di anidride carbonica complessive, per più della metà del totale si potranno ottenere con l’efficienza energetica.
E la percentuale più alta di emissioni inquinanti, circa il 45% del totale, deriva dai consumi energetici di edifici civili e industriali, mentre per esempio la mobilità e i trasporti incidono per meno del 30%, per cui, per ottenere nel breve periodo (5-10 anni) i risultati di riduzione più significativi, “occorre intervenire innanzitutto sui consumi delle strutture civili e industriali”, rileva Raffaele Cattaneo, assessore all’ambiente e al clima di Regione Lombardia.
Cluster tecnologici e polizze sui consumi
Proprio in Lombardia, le azioni intraprese in questo ambito a favore delle aziende riguardano “la promozione dei Cluster tecnologici, il sostegno alla ricerca nel settore dell’energia, incentivi per diagnosi energetica e certificazione Iso 50001”, rileva Gian Luca Gurrieri, dirigente del dipartimento Ambiente e clima di Regione Lombardia.
Ma Dario Di Santo, direttore generale di Fire (Federazione Italiana per l’uso Razionale dell’Energia) fa notare: “per le Pmi incentivi e misure di sostegno solo per la diagnosi energetica non bastano, e neanche quelle rivolte alla certificazione Iso 50001, che in concreto viene realizzata ancora meno della diagnosi nelle aziende. Per incentivare e dare fiducia alle Pmi nell’impegnarsi in questi ambiti possono essere utili, ad esempio, un contratto standardizzato tra piccole e medie imprese e fornitori di tecnologie abilitanti; e anche la ratifica di un’assicurazione sul risparmio energetico, in caso di mancato raggiungimento degli obiettivi prefissati”.
La Digital & Smart Energy
Le applicazioni Digital nel campo dell’efficienza energetica sono una realtà concreta e sempre più diffusa a livello industriale.
“Controllo predittivo multivariabile, ottimizzazione per singoli impianti o per grandi aggregati geograficamente distribuiti, attraverso Virtual Plants, monitoraggio degli indicatori di prestazione Kpi, non solo ai fini di miglioramento dell’efficienza, ma anche della disponibilità e affidabilità dei sistemi attraverso l’uso di Machine Learning e Intelligenza artificiale, sono una componente essenziale dell’offerta per l’Industria 4.0”, rilevano Alessandra Boffa, Business development manager di Abb, e Maurizio Barabino, Technical advisor Advanced applications di Abb. Che osservano: “l’azienda ha già applicato queste tecnologie in progetti operativi sia di grandi dimensioni che in contesti medio-piccoli, a riprova della scalabilità delle soluzioni Digital”.
Piattaforme di Energy Intelligence
Le nuove tecnologie possono portare vantaggi importanti, innanzitutto per le imprese più energivore: gestire meglio e diminuire i consumi energetici, e quindi ridurre anche di molto i costi della produzione. Per farlo, occorrono specifiche piattaforme di Energy Intelligence in grado di raccogliere, aggregare e analizzare in tempo reale qualsiasi tipo di dato generato da un impianto industriale, interagendo allo stesso tempo con i dati provenienti dall’esterno, in modo da ottenere un’ottimizzazione energetica basata sulla Data Science.
“Il risultato è, deve essere, una ‘Energy transparent factory‘, vale a dire una fabbrica all’interno della quale qualsiasi tipo di utilizzo di energia viene monitorato e ottimizzato all’istante”, sottolinea Lorenzo Granato, specialista del Business development di Metron, azienda francese specializzata nei servizi di Energy Intelligence, e che ora sta puntando anche sul mercato italiano per portare la Smart Energy in azienda.
Tutto è reso possibile dall’Intelligenza artificiale, da algoritmi di apprendimento automatico (Machine learning) e dai dati ottenuti sulle attività energetiche e industriali. Questi strumenti consentono di comprendere a fondo i complessi modelli di una fabbrica, e di digitalizzarla completamente, dando vita a dei cosiddetti Digital twin.
Una volta identificate le aree critiche, la piattaforma di intelligenza energetica ‘pilota’ i sistemi e aziona autonomamente i processi interni alla fabbrica, per ottenere le migliori prestazioni energetiche e ambientali possibili per quel particolare contesto produttivo ed energetico.
Reti Blockchain per la gestione dell’energia
Anche sistemi e reti di Distributed Ledger (Registro distribuito) e Blockchain potranno avere un ruolo innovativo e importante nei futuri scenari di Smart Energy e nella gestione, vendita, utilizzo di energia. Ecco un’ipotesi: tanto più l’energia sarà prodotta localmente, in maniera decentrata e autonoma, ad esempio attraverso pannelli solari collocati sui tetti delle aziende o delle case, sistemi di Blockchain potranno consentire la vendita, pressoché in tempo reale, dell’energia prodotta a un consumatore che ne ha bisogno.
“Blockchain e Intelligenza artificiale potranno essere impiegate al servizio dell’energia e dei sistemi di distribuzione intelligenti”, anticipano Filippo Vernia e Nicola Scarpelli, specialisti in soluzioni innovative e digitali del colosso svizzero Abb: “è il caso delle auto elettriche e delle colonnine per ricaricarle. L’energia solare raccolta da pannelli sugli edifici può essere utilizzata per incanalarla nelle colonnine di ricarica: un automobilista potrà quindi fare il pieno di elettricità acquistandola direttamente dal produttore, e questi passaggi di contratto e vendita saranno resi possibili da procedure e operazioni, molto veloci, attraverso sistemi di Distributed Ledger e Blockchain”.
‘Registri distribuiti’ per vendere anche al dettaglio
Questi ‘Registri distribuiti’ (Distributed Ledger) sono “meccanismi di consenso automatico tra diversi nodi di utenti”, spiega Valeria Portale, direttore dell’Osservatorio Blockchain del Politecnico di Milano: “funzionano con sistemi di algoritmi che permettono di raggiungere il consenso tra diversi utenti sulle modifiche di un registro distribuito, che tiene traccia delle operazioni e dei pagamenti attraverso Asset digitali univoci”.
L’Osservatorio specializzato del Politecnico milanese ha monitorato negli ultimi 3 anni 579 casi nel mondo di applicazioni operative di Blockchain e Distributed Ledger per attività di Business (310 per il momento sono solo annunciate), la gran parte per ora nel settore Finance (48%), eGovernment (10%), logistica (8%), Agri-food e Media (entrambi nel 5% del totale), Utility (4%), con funzioni che potranno essere applicate anche al settore dell’energia.
“La Blockchain può funzionare per lo scambio di informazioni e la firma di contratti digitali, anche per la vendita di energia Peer to peer, per un nuovo approccio al mercato, decentralizzato, certificato, inattaccabile”, rimarca Vernia. Finora, a livello mondiale, le stime parlano di un volume di investimenti compreso tra i 100 e i 300 milioni di dollari dedicati a progetti di Blockchain applicata all’Energia, e in questo campo si contano un’ottantina di Startup specializzate. Molte grandi aziende e colossi di livello internazionale sono sempre attenti a valutare sinergie e progetti con Startup del settore, se ciò può portare un beneficio ai clienti finali.
