E se il futuro della distribuzione elettrica fosse in corrente continua? Non è una boutade, ma un’importante questione industriale. La corrente continua, infatti, unisce il pannello fotovoltaico e il motore per auto elettriche, dal momento che il primo la produce, convertendo l’energia fotovoltaica e il secondo è alimentato da batterie che la forniscono, senza alcun bisogno di conversione in alternata. Ma, a ben vedere, si servono di corrente continua anche i sistemi di stoccaggio energetico (anche industriali), le lampadine a led, gli alimentatori e molti sistemi di controllo e automazione, che la utilizzano per il funzionamento degli attuatori, dei sensori e di altri componenti. Eppure, ad oggi la corrente continua (DC) viene convertita in alternata (AC) perché la maggior parte delle reti elettriche usa la seconda: la conversione è considerata la migliore soluzione per trasmettere l’energia su lunghe distanze e per far funzionare apparecchi realizzati per operare in AC. Ma nella trasformazione si verificano significative perdite di energia, sempre meno “giustificabili” in un mondo che procede al passo serrato verso l’elettrificazione e che, come abbiamo detto, utilizza sempre più utilizzatori in corrente continua.
Lo sa bene Abb, multinazionale leader nell’elettrificazione e nell’automazione (guidato in Italia dal country managing director Gianluca Lilli) che da una parte sta portando avanti una propria strategia per la realizzazione di prodotti che utilizzano la DC, dall’altra è parte di una Fondazione, la “Current/OS Foundation”e la “Open DC Alliance”, che definisce standard e sistemi, e sviluppa tecnologie per l’uso e il trasferimento della corrente continua e per rendere interoperabili le apparecchiature che se ne servono nelle micro-reti.
Insieme ad Abb fanno parte delle due Fondazioni anche molte altre aziende del settore. Frutto di questo impegno di Abb è il prodotto flagship Sace Infinitus, uno speciale interruttore di nuova concezione per l’utilizzo in corrente continua. Di questo e tanto altro abbiamo parlato con Alessandro Iubini, global segment manager, solar, Ess and hydrogen energy di Abb Electrification divisione Smart Power. L’occasione, Key – The Energy Transition Expo, il più importante evento europeo dedicato alle tecnologie, ai servizi, alle soluzioni integrate per l’efficienza energetica e le energie rinnovabili in Italia e nel bacino del Mediterraneo.
D: Anzitutto, la strategia di Abb per la decarbonizzazione dei siti produttivi
R: La strategia di Abb ha avuto una svolta con il programma Mission To Zero un piano che prevede un percorso per la riduzione delle emissioni dei nostri siti produttivi. L’idea è quella di sperimentare nuove soluzioni nei nostri stabilimenti, un po’ per “vivere sulla nostra pelle” costi e benefici della trasformazione e per risultare un esempio per i nostri fornitori e anche per aziende terze con le quali entriamo in contatto, per favorire la loro transizione. Il programma prevede che un sito venga riconosciuto Mission To Zero se dimostra di aver intrapreso un percorso di decarbonizzazione secondo target prefissati. A oggi sono numerosi gli stabilimenti Abb nel mondo che sono stati riconosciuti Mission To Zero e in Italia ce ne sono già due, gli stabilimenti di Dalmine e Frosinone.
D: Quali sono queste linee strategiche del programma per la decarbonizzazione dei vostri siti produttivi?
R: Anzitutto, l’implementazione ove possibile di impianti fotovoltaici per l’autoproduzione in loco di una quota parte dell’energia utilizzata unitamente all’utilizzo di sistemi Bms (Building management system) per l’ottimizzazione dei consumi. A questo si aggiunge l’attenzione alla supply chain. Anche i fornitori devono intraprendere la strada della decarbonizzazione e per questo selezioniamo con attenzione i fornitori dei componenti che entrano nelle nostre fabbriche. Dal lato opposto anche i clienti chiedono sempre di più di conoscere l’impronta carbonica dei prodotti che escono dalle nostre fabbriche, le cosiddette certificazioni ambientali. Si tratta di documenti e pubblici che attestano che un certo bene rispetti determinati standard e criteri ambientali durante tutto il suo ciclo di vita, dalla produzione al suo smaltimento. Sono rilasciate da organizzazioni autorizzate e possono riguardare diversi aspetti, come l’efficienza energetica, l’impatto sul cambiamento climatico, l’uso sostenibile delle risorse, la riduzione delle emissioni inquinanti e altro. Tra le più note, la Life Cycle Assessment (Lca) o la Environmental Product Declaration (Epd). Infine, c’è il tema della circolarità e del riciclo dei materiali. Lo stabilimento di Frosinone è il primo stabilimento Abb al mondo a ottenere la classificazione di platino per zero rifiuti in discarica secondo la procedura di convalida della dichiarazione ambientale UL2799A per le classificazioni a zero rifiuti. Il rating platino è stato ottenuto grazie al fatto che nessun rifiuto industriale del sito viene versato dalla discarica.
D: A parte ciò, altri contributi alla decarbonizzazione dell’industria?
R: Si pensi alla gestione delle flotte aziendali. In questo campo, Abb ha lanciato una nuova soluzione chiamata “Panion Electric Vehicle Charge Planning”, sviluppata in collaborazione con Aws e progettata per gestire in tempo reale le flotte di veicoli elettrici e le relative infrastrutture: offre una piattaforma cloud-based per monitorare l’utilizzo dell’energia e pianificare la ricarica nelle flotte di veicoli elettrici. La platform comunica con le stazioni di ricarica per programmare, eseguire e adattare le sessioni.
D: Quale potrebbe essere a vostro avviso una strategia sulle flotte aziendali?
R: Un’ipotesi è l’utilizzo dell’energia delle batterie per equilibrare la rete. Oggi le batterie di una vettura di segmento B o C hanno una capacità di storage di 40, 50 Kwh; macchine green più grandi dispongono di accumulatori da 100 Kwh. Se pensiamo a una grande aziende con un grande parco di veicoli elettrici che rimangono parcheggiati e collegati alla rete per tutto il giorno si potrebbe “prelevare” l’energia in surplus dalle batterie invece di dotarsi di costosi sistemi di storage per equilibrare la rete, e quando non serve si potrebbe cedere. Ciò comporta peraltro l’attivazione di una politica premiante per gli utenti. Insomma, si tratta di. Una scelta di efficienza energetica associata a un valore economico e sociale.
D: Parlando di efficienza energetica quali sono le soluzioni che possono utilizzare i clienti per monitorare i loro consumi?
R: Prima c’erano gli energy meter, i contatori. Di solito registravano il consumo di energia in chilowattora e fornivano dati sulla quantità di elettricità consumata durante un periodo specifico. Ora i dati sono raccolti dalla sensoristica interna, integrata e basata su protocolli standard; le informazioni sono poi dirette a gateway e al cloud, per elaborazioni più raffinate. Grazie agli ultimi sviluppi, ci stiamo attrezzando per un passaggio veramente importante.
D: Qual è questo step importante nell’analisi dei consumi?
R: Coinvolge l’intelligenza artificiale. Attraverso algoritmi avanzati e modelli di apprendimento automatico, l’AI può identificare modelli di consumo, individuare inefficienze e suggerire azioni specifiche per ridurre i consumi energetici e risparmiare denaro. Ad esempio, l’AI potrebbe consigliare ad un’azienda di regolare il funzionamento di un motore elettrico sulla scorta di certi modelli di utilizzo. Sì, è un salto epocale in termini di ottimizzazione che si può realizzare solo attraverso uno scambio di dati tra piattaforme tramite Api (Application programming interface) – termine che indica un insieme di regole, protocolli e strumenti che consentono a diverse applicazioni software di comunicare tra loro e scambiare informazioni. Le Api definiscono il modo in cui i diversi componenti software possono interagire, consentendo a un’applicazione di utilizzare le funzionalità di un’altra senza dover conoscere i dettagli interni di come sono implementate.
D: Quali soluzioni di Abb sono utilizzate a questo fine?
R: Per il monitoraggio Abb offre un’ampia suite di soluzioni digitali progettate per migliorare l’efficienza eneregetica. Per l’ottimizzazione dei flussi energetici su impianti di grandi dimensioni c’è Abb Ability Optimax che si basa su standard aperti, ha elevata flessibilità e completa scalabilità mentre per impianti che possono arrivare anche alla singola unità manifatturiera offriamo Abb Ability Energy and Asset Manager è la soluzione in cloud che integra l’analisi dei consumi energetici e la manutenzione predittiva degli asset in un’unica dashboard intuitiva. Questa soluzione offre, da remoto, la possibilità di monitorare dei quadri elettrici e degli asset, dando indicazioni per minimizzare i costi e garantire performance e sicurezza ottimali.
D: Lei è manager di un global segment che riguarda anche l’idrogeno. Che fate in questo campo?
R: Abb non realizza impianti di produzione “chiavi in mano” ma ad esempio Abb Ability Optimax supporta ogni aspetto del ciclo di vita di un impianto, dalla simulazione nelle fasi di progettazione e ingegnerizzazione alla visualizzazione e al monitoraggio in tempo reale quando è in funzione. Il software misura i flussi di energia bidirezionali e le emissioni di anidride carbonica, fornendo dati contestuali che gli operatori possono utilizzare per determinare i livelli ottimali di consumo energetico necessari per sostenere i processi dell’impianto e ridurre al minimo gli sprechi. Al di là di ciò, ci occupiamo dell’alimentazione elettrica dell’elettrolizzatore, lo strumento che determina la scissione chimica dell’acqua in ossigeno e idrogeno mediante l’uso di elettricità, un processo dove è richiesta una grande quantità di energia in corrente continua.
D: E per quanto riguarda il fotovoltaico e l’accumulo di energia?
R: Per i grandi impianti, anche agri-voltaici, noi possiamo offrire soluzioni per i collegamenti power collection. Ci occupiamo, cioè, del sistema di protezione e distribuzione per connettere tra loro i pannelli. Questi collegamenti sono progettati per raccogliere l’energia e trasmetterla in modo efficiente ad un punto centrale, dove viene quindi convertita e distribuita nell’impianto elettrico. I collegamenti power collection devono essere realizzati con materiali di alta qualità e con un’adeguata progettazione per garantire un’affidabile trasmissione. Si punta a tensioni sempre più elevate. Dai tradizionali 800 volt in alternata e 1.500 in continua, stiamo passando ai 1.000 volt in alternata e ai 2000 volt in continua. Per grandi impianti solari o agri-voltaici abbiamo presentato qui a Key il quadro System Pro E Power in una configurazione certificata 800 V in AC compatta e con ingombro ridotto. Peraltro, il sistema è integrabile dagli interruttori Tmax e il sistema InLine II (manovra-sezionatori con fusibili). Questo quadro è adatto ai grandi impianti, anche industriali, dai 1 ai 4 MW ed è un ulteriore passo nello sviluppo delle tecnologie e regole per la corrente continua.
D: Perché è così importante sviluppare nuove tecnologie e regole per la corrente continua?
R: Ad esempio perché l’integrazione diretta dell’energia prodotta da fonti rinnovabili, quali pannelli solari e turbine eoliche che generano corrente continua, aumenta l’efficienza generale dell’utilizzo energetico. Questo facilita anche l’espansione delle infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici rendendole più efficienti; inoltre, supporta lo sviluppo di micro-reti DC che migliorano la resilienza del sistema e offrono un’opzione affidabile in caso di interruzioni della rete principale. La trasmissione di energia in corrente continua su lunghe distanze può inoltre ridurre le perdite di energia.
D: Abb a che punto è in questo campo?
R: La maggior parte dei carichi sono già pronti. Abb ha già un prodotto flagship: l’interruttore Sace Infinitus. Interrompere l’arco elettrico che si sviluppa in seguito a un guasto nei circuiti di corrente continua rappresenta una sfida tecnologica notevole, principalmente a causa delle caratteristiche intrinseche dell’arco e alla sua persistenza in assenza di cicli naturali di azzeramento tipici della corrente alternata. Di conseguenza, dispositivi come interruttori e sezionatori devono essere progettati per gestire condizioni di stress elevato, adottando tecniche particolari per disperdere l’energia dell’arco.
D: Come funziona Sace Infinitus?
R: L’interruzione di una corrente di guasto in un circuito in corrente continua è più gravosa di quella in uno in corrente alternata e per realizzarla occorre che l’apparecchio intervenga con grande rapidità. L’interruttore Infinitus utilizza una tecnologia a semiconduttori in luogo della tradizionale tecnologia elettromeccanica per l’interruzione dell’arco elettrico, ed è grazie a questo che riesce a intervenire con grande rapidità aprendo il circuito e interrompendo il guasto
