L’industria manifatturiera consuma circa il 20% dell’energia totale prodotta in Italia. Tecnologie, servizi e soluzioni smart energy possono però contribuire a ridurre sensibilmente il fabbisogno energetico. Secondo alcune stime, per ogni 1.000 euro investiti si ottiene una riduzione dei costi che può arrivare fino a 370 euro l’anno. Le soluzioni sono molteplici, a partire dall’utilizzo delle rinnovabili e di tecnologie efficienti, che sono in grado di generare (al netto del costo degli impianti) risparmi e ritorni sugli investimenti a doppia cifra. Non solo, monitoraggio e gestione automatica dell’ecosistema energetico possono incrementare i benefici di un ulteriore 5%. Considerato che nelle pmi manifatturiere l’incidenza media dell’energia sul fatturato varia tra il 3% e il 20% (fonte Politecnico di Milano), è chiaro, quindi, quanto queste soluzioni possano contribuire ad aumentare l’indice di produttività e, di conseguenza, la competitività delle imprese italiane, che devono peraltro sostenere un costo medio per KWh superiore a quello di altri Paesi europei.
È in questo scenario che si inserisce la proposta “energy saving” di Edison, gruppo storico della produzione energetica italiana. «Il digitale diventa l’elemento centrale per gestire un sempre più complesso mix energetico – eolico, fotovoltaico e termoelettrico – garantendo approvvigionamenti smart, flessibili e modulabili, in funzione della produzione degli ambienti industriali, assicurando al tempo stesso una migliore performance degli impianti più energivori», afferma Paolo Albrici, market strategy and business development servizi energetici e ambientali di Edison. Con un solido background di competenze ed esperienze in ecosistemi industriali, Edison gestisce asset energetici in 45 siti produttivi su tutto il territorio nazionale. I clienti appartengono ai più disparati settori, dall’automotive all’aerospaziale, dall’alimentare al food & beverage, dal chimico al farmaceutico, dal tessile all’edilizio. «Offriamo soluzioni integrate e su misura nell’ambito della consulenza energetica, ci occupiamo di riqualificazione e progettazione di impianti e di produzione di energia in sito utilizzando le risorse energetiche con l’obiettivo di minimizzare l’impatto ambientale e ridurre la spesa economica», dice Albrici.
Dei 45 siti che Edison monitora e gestisce, sono già 4 quelli che hanno in utilizzo soluzioni basate sull’intelligenza artificiale. Ma in pipeline ce ne sono già un’altra decina. L’approccio di sviluppo consentirà di estendere i modelli sinora realizzati a una molteplicità di macchine, dai compressori alle caldaie, dai sistemi di ventilazione e condizionamento ai chiller». Tra gli use case più interessanti, quelli realizzati presso importanti siti produttivi dell’automotive e del tessile dove sono state implementate soluzioni di efficientamento energetico dei compressori. «L’utilizzo di aria compressa è responsabile, in media, del 10% del fabbisogno elettrico delle industrie, con punte che possono arrivare al 20%. Con nostre soluzioni possiamo arrivare a ridurre questi costi del 15%», afferma il manager di Edison.
Edison protagonista della transizione energetica
Edison è tra i principali operatori di energia in Italia ed Europa con attività nell’approvvigionamento, produzione e vendita di energia elettrica e gas, nei servizi energetici e ambientali. Il fatturato 2020 è stato di 6,4 miliardi di euro con un ebitda di 684 milioni (+ 13,6% rispetto al 2019). L’impegno dello storico gruppo italiano è portare la generazione da fonti rinnovabili dall’attuale 26% al 40% del mix produttivo entro il 2030. Da oltre 100 anni attivo nella produzione idroelettrica, Edison è oggi il secondo operatore eolico in Italia e ha posto le basi per lo sviluppo nella generazione fotovoltaica affermandosi come operatore integrato lungo tutta la filiera delle rinnovabili, con attività che vanno dallo sviluppo alla produzione, alla gestione e vendita di energia sostenibile.
Gli asset green di Edison comprendono 97 centrali idroelettriche, 43 campi eolici e 64 fotovoltaici, per un totale di potenza installata pari a oltre 2000MW. La capacità idroelettrica è di 1000MW, quella eolica di 1000MW e quella fotovoltaica è pari a 87 MW. Nell’ultimo anno sono stati prodotti 3,2 TWh di energia idroelettrica, 1.617 GWh dall’eolico e 111 GWh dal solare. Ma la transizione energetica significa anche utilizzo efficiente del gas naturale, indispensabile per stabilizzare la discontinuità dell’energia prodotta da fonti rinnovabili. «Il gas rimane la fonte necessaria alla transizione energetica poiché garantisce stabilità al sistema elettrico nazionale e bilancia la produzione intermittente delle energie green», afferma Paolo Albrici. Per questo, Edison sta investendo nella costruzione di nuovi impianti a ciclo combinato a gas che saranno tra i più efficienti d’Europa e che potranno garantire una produzione di energia costante, sempre disponibile e flessibile.
Transizione energetica significa consumare meno e meglio
«L’impegno nei confronti dei nostri clienti è aumentarne la produttività, ovvero fare di più con meno, andando a incidere sul consumo energetico degli asset industriali, racconta Albrici. È un’attività sulla quale sono impiegate circa 1.000 persone in Italia che affiancano gli energy manager per gestire tutta la complessità dell’ecosistema in tutte le sue componenti: cogeneratori, compressori, condizionatori, chiller e caldaie, ad esempio. Consumare meno significa ottimizzare, inoltre usando più fonti rinnovabili si ottiene un miglior mix energetico. Non bisogna però trascurare il gas poiché è il necessario supporto allo sviluppo delle rinnovabili, che per loro natura sono intermittenti e non assicurano continuità di produzione». Ecco, quindi, la complementarietà dell’energia prodotta da turbine e centrali a ciclo combinato alimentate a gas che vanno così a compensare la non programmabilità delle rinnovabili.
«Il fotovoltaico è la componente che si presta maggiormente a integrare in maniera sostenibile l’autoproduzione nei siti industriali, soprattutto da parte di quelle imprese che dispongono di grandi spazi. Tuttavia, il futuro del solare è strettamente legato alla capacità di progettare sistemi di accumulo a batterie. Questo potrebbe essere il vero “game changer” per una sua maggior diffusione. I costi, al momento, sono ancora troppo elevati, ma assistiamo a una decrescita costante dei prezzi, sia dei pannelli sia delle batterie, che lascia ben sperare. In questo ambito, tra i progetti più avanzati e futuristici, di sicuro interesse è il V2G o Vehicle to Grid, la tecnologia che permette di trasformare le auto elettriche da semplici mezzi di trasporto a vettori energetici capaci di scambiare energia elettrica con la rete».
Efficienza energetica come scelta strategica
«In tema di servizi di efficienza il nostro naturale interlocutore, quanto meno nelle grandi aziende, è l’energy manager, ovvero il decisore che interviene nell’ambito delle scelte energetiche, racconta Albrici. Ma la discussione coinvolge spesso l’amministratore delegato e il chief financial officer. D’altra parte sono scelte che mettono in discussione sia la visione strategica che il conto economico dell’azienda. Il nostro contributo si può tradurre nella gestione complessiva degli asset in termini di progettazione, realizzazione e gestione con l’impegno di gestire l’efficienza per un certo periodo di tempo secondo una logica di service management. Non siamo fornitori di una singola tecnologia, ma guardiamo all’efficientamento dell’intero ecosistema energetico, liberando il cliente dalla preoccupazione di scelte complesse. Tutto ciò richiede competenze diversificate, di tecnologia, di normative e di capacità nel comprendere lo scenario evolutivo».
Ottimizzare i mix di produzione e gli asset energetici con il digitale
L’ottimizzazione nel perimetro energetico su cui agisce Edison interessa due macro livelli. Il primo è quello del singolo asset energetico, compressore piuttosto che chiller o sistema di condizionamento e ventilazione, per il quale si deve cercare di garantire uno stesso output con un più basso input energetico. Il secondo riguarda l’ottimizzazione dell’approvvigionamento, che può essere flessibile e comprendere una molteplicità di flussi, dalla rete primaria, da autoproduzione rinnovabile o da sistemi a gas naturale come cogeneratori e turbine. «Tanto più numerose sono le fonti rinnovabili tanto più necessario è compensare la loro intermittenza con sistemi di accumulo e sourcing energetico complementare, afferma Albrici. Tutto questo comporta la gestione di flussi interni ed esterni. In questo caso entrano in gioco le dinamiche che riguardano la condivisione delle risorse. In un futuro un’azienda si potrebbe per esempio dotare di un sistema fotovoltaico sovradimensionato e scambiare il surplus con aziende vicine. Tutte queste variabili di sourcing richiedono piattaforme digitali, che devono consentire di modificare l’approvvigionamento in funzione della domanda. Insomma, il ruolo del digitale è essenziale per ottimizzare i mix di produzione. Servono, quindi, piattaforme di interconnessione che implementino meccanismi di regolazione adattando il fabbisogno energetico in funzione di quelle che sono le disponibilità».
Edison Analytics Powered by Metron, l’intelligenza artificiale per l’efficienza energetica
«Non esiste nessuna magia con cui estrarre punti di efficienza energetica. Occorre innanzitutto avere know-how e competenze per capire in quali ambiti intervenire», spiega Albrici. È in quest’ottica che è stata realizzata Edison Analytics Powered by Metron, la soluzione che raccoglie i dati esistenti su una piattaforma intelligente e li elabora creando un gemello digitale delle risorse energetiche dello stabilimento. Secondo Albrici, senza un sistema di questo tipo è impossibile determinare le diverse variabili che incidono sul reale rendimento del sito produttivo. «Il digital twin permette di realizzare delle simulazioni e creare scenari di ottimizzazione sia di assetto operativo sia di cambiamento di scelte impiantistiche».
Ulteriori opportunità di efficientamento si possono ottenere attraverso l’utilizzo di algoritmi di intelligenza artificiale, che permettono una miglior conduzione degli impianti, garantendo uno stesso output a fronte di un più basso costo energetico. Nella sua forma più evoluta il digital twin può prevedere un automatismo decisionale. «L’efficientamento complessivo può portare a un saving a doppia cifra e l’utilizzo di algoritmi lo può incrementare di un ulteriore 5%, dice Albrici. Molte startup con cui veniamo in contatto propongono l’intelligenza artificiale come una black box che può essere installata in modalità plug&play nell’infrastruttura industriale. È vero soltanto da un punto di vista teorico. Nella realtà si deve sapere con esattezza quali dati raccogliere e quale significato devono esprimere. Solo in questo modo si possono realizzare soluzioni che possano tradursi in un reale vantaggio».
Produzione energetica in logica predittiva
«Si può scegliere di intervenire con una logica preventiva o predittiva – spiega il manager di Edison – In questo caso gli algoritmi ampliano di giorno in giorno la propria conoscenza e sono in grado di anticipare i cambiamenti di assetto delle risorse, permettendo di ridurre l’input energetico. L’esempio più immediato da capire è quello sulla climatizzazione. Una caldaia con i suoi sensori si spegne o si accende in base a una temperatura ottimale predeterminata. Ebbene, se si agisce in modo predittivo il funzionamento sarà condizionato da variabili esterne, come le previsioni meteo, e dall’inerzia termica dell’edificio. Dati che consentiranno di ridurre la frequenza on/off del sistema, riducendo consumi senza compromettere il comfort. Ma attenzione, questo tipo di algoritmi funzionano molto bene dove esiste una grande variabilità operativa».
Soluzioni per l’efficienza energetica dei compressori
«Siamo partiti sviluppando soluzioni “energy saving” per i compressori perché l’aria compressa è la tecnologia energivora più diffusa nei grandi contesti industriali dove trova larghissimo impiego nel ciclo produttivo del settore automotive, svolgendo un ruolo determinante lungo tutta la catena di produzione e assemblaggio di un’auto». L’aria compressa viene utilizzata come vettore energetico per movimentare le linee robotizzate, per il taglio e la saldatura, per azionare le pompe di verniciatura, per filtrare l’aria destinata agli autorespiratori e per molte altre applicazioni. È responsabile, in media, del 10% del fabbisogno elettrico delle industrie, con punte che possono arrivare al 20%. Tecnologie di compressione dell’aria più efficienti, insieme a un corretto dimensionamento dell’impianto possono quindi limitare considerevolmente i consumi energetici delle imprese. «Considerato che l’energia elettrica costituisce circa l’80 % del costo complessivo di un compressore nel suo ciclo di vita, si può bene immaginare quanto sia importante trovare il modo per massimizzarne le performance: il corretto assetto di un compressore può infatti determinare un risparmio energetico di oltre il 15%».
L’algoritmo diventa il pilota automatico
Nella sale composte da diversi compressori ci sono singoli elementi che si accendono e spengono in funzione del fabbisogno istantaneo. In questi casi l’algoritmo serve a scegliere come impostare l’operatività delle macchine in funzione della domanda di produzione. In un importante progetto per un cliente automotive l’algoritmo che Edison ha messo in esercizio ha permesso di capire la condizione ottimale dei compressori in funzione delle previsioni di produzione. «In questi casi si presentano sempre due possibilità, spiega Albrici: privilegiare un’automazione completa, con l’algoritmo che pilota direttamente le macchine, oppure, scelta più prudenziale, una volta acquisite le informazioni, delegare la modifica all’operatore. Quest’ultima opzione può far perdere un po’ di saving ma spesso viene ritenuta più sicura. Sull’automatismo spinto ha puntato un nostro cliente del tessile: in questo caso la soluzione sfrutta tutte le potenzialità dell’algoritmo, automatizzando le decisioni. Un utilizzo algoritmico di questo tipo è più che appropriato in questa struttura poiché la domanda produttiva è soggetta a una forte variabilità, cambia di fatto ogni 15 minuti. Non avrebbe avuto senso avere un operatore incollato alla macchina, incaricato a intervenire personalmente sull’assetto dei compressori».
Algoritmi per compressori, caldaie, chiller. Ma non esiste una bacchetta magica
«Con Edison Analytics Powered by Metron abbiamo aggiunto un ulteriore tassello di sofisticazione per interventi di efficientamento – dice Albrici – In questo modo siamo stati in grado di integrare algoritmi sviluppati internamente con quelli complementari e innovativi di Metron. Per quanto riguarda lo sviluppo di nostri servizi ragioniamo in ottica di open innovation. Stiamo infatti lavorando con altri partner, tra questi Enerbrain con cui abbiamo già realizzato dei progetti pilota (qui l’approfondimento) per la climatizzazione di ambienti industriali che pensiamo poter replicare anche in altri contesti. Abbiamo incontrato decine di startup ma sono poche quelle che ci hanno proposto qualcosa di davvero interessante. Algoritmi per compressori, caldaie e chiller. Non esiste una bacchetta magica. Ogni algoritmo va adattato alle condizioni specifiche e, come dicono i data scientist, prima di andare a regime deve fare un bel po’ di training. Insomma, per portare a casa dei risultati l’algoritmo deve allenarsi. Vale la regola che è tanto più efficace quanti più dati di qualità ha in pancia. Solo così può dare un valido contributo alla riduzione dei consumi».
