Alla fine del XIX secolo, gli impianti di produzione iniziarono ad adottare l'elettrificazione per generare risparmi sui costi. Oggi, più di due secoli dopo, si sta assistendo a una rinascita dell'elettrificazione dell'industria: dai terminal marittimi (link esterno a ibm.com) nel New Jersey alla produzione di acciaio (link esterno a ibm.com) in Nuova Zelanda, le attività industriali si stanno orientando più che mai verso l'elettrificazione.

Tuttavia, l'odierna spinta all'elettrificazione non ha soltanto a che fare con il risparmio economico, ma riguarda anche la salvaguardia del pianeta.

L'elettrificazione è la conversione di un dispositivo, sistema o processo che dipende da fonti di energia non elettriche in uno alimentato dall'elettricità. Nel contesto delle iniziative di sostenibilità, le tecnologie di elettrificazione utilizzano l'elettricità rinnovabile, ossia l'energia elettrica derivante dall'energia solare, eolica e da altre fonti pulite e rinnovabili.

In quanto tale, l'elettrificazione è diventata fondamentale per sostenere la transizione globale verso le energie rinnovabili, un aspetto centrale del movimento per decarbonizzare l'economia, raggiungere emissioni net zero e mitigare i cambiamenti climatici. Come ha osservato l'Institute for Business Value di IBM, "sono necessarie azioni aggressive per la decarbonizzazione", ponendo l'elettrificazione in tutti i settori, in particolare, come un "imperativo fondamentale".

Il settore industriale è ad alta intensità energetica e rappresenta il 37% del consumo energetico mondiale. Il suo consumo di energia comporta un'impronta di carbonio considerevole e crescente: le emissioni industriali sono aumentate del 70% (link esterno a ibm.com) negli ultimi due decenni, con le aziende industriali che hanno contribuito a circa un quarto delle emissioni mondiali di carbonio.

Le emissioni industriali sono determinate sia dal consumo di energia che dal tipo di energia utilizzata. Secondo l'Agenzia internazionale dell'energia (AIE), il consumo di energia industriale è ancora «dominato» dai combustibili fossili. Il carbone è stato a lungo il combustibile più comune nelle attività industriali, e nel 2022, la quota totale di combustibili fossili (link esterno a ibm.com) (inclusi gas naturale e petrolio) nel mix energetico del settore industriale è stata del 67%. La riduzione delle emissioni richiederà il passaggio a un'energia più pulita e rinnovabile per i processi industriali.

È così che entra in gioco l'elettrificazione.

Per un'elettrificazione sostenibile e di successo è necessario sostituire i mezzi di produzione alimentati a combustibili fossili con tecnologie e apparecchiature elettriche. Ecco alcuni esempi:

Elettrificazione del riscaldamento dei processi: il riscaldamento dei processi industriali è un passaggio fondamentale nella produzione di qualsiasi cosa, da materiali come acciaio e cemento a prodotti di consumo come elettrodomestici e cosmetici. Il riscaldamento rappresenta una parte significativa del consumo energetico in loco perché in gran parte avviene a temperature elevate: a 400° C (752° F) (link esterno a ibm.com) o più. Poiché tali richieste di energia sono generalmente soddisfatte attraverso la combustione di combustibili fossili, il riscaldamento dei processi contribuisce per il 30% (link esterno a ibm.com) alle emissioni di gas serra (GHG) derivanti dagli impianti di produzione. L'elettrificazione offre un'alternativa ecologica. L'utilizzo di tecnologie di riscaldamento elettromagnetico, caldaie elettriche, forni elettrici e pompe di calore industriali può aiutare le industrie a ridurre notevolmente le emissioni di gas serra. In Nuova Zelanda, ad esempio, si prevede che il passaggio di un impianto siderurgico (link esterno a ibm.com) a un forno elettrico ad arco ridurrà le emissioni almeno del 45%.

Motori elettrici: le turbine a gas e le turbine a vapore (alimentate da combustibili fossili) azionano diversi tipi di macchinari rotanti, come ventilatori e compressori. La sostituzione di tali turbine con motori elettrici, alimentati da energia pulita, può ridurre le emissioni in vari siti industriali, comprese le stazioni di compressione dei gasdotti di gas naturale. (Il gas naturale è spesso considerato un "combustibile ponte" da affiancare alle fonti di energia rinnovabili). Le stazioni di compressione hanno sempre utilizzato turbine a gas industriali, ma la situazione sta cambiando. Ad esempio, a partire dal 2023, più di 300 stazioni di compressione (link esterno a ibm.com) in Europa si affidano a motori elettrici.

Veicoli elettrici: le emissioni di gas serra derivano anche dall'uso intensivo di veicoli su strada e fuoristrada alimentati a combustibili fossili, dai camion che trasportano materiali e merci lungo le catene di supply chain ai carrelli elevatori negli stabilimenti di produzione e nei porti. Un altro modo per ridurre significativamente le emissioni in questi spazi è passare ai veicoli elettrici. Ad esempio, presso un terminal di spedizione a Elizabeth, nel New Jersey, gli operatori portuali stimano che una nuova iniziativa volta a distribuire trattori elettrici per terminal (link esterno a ibm.com) eviterà 1.100 tonnellate di emissioni di gas serra all'anno per trattore.

Anche l'installazione di impianti di riscaldamento e raffreddamento elettrici, come le pompe di calore, rappresenta una strada per la decarbonizzazione degli impianti industriali. Tuttavia, su queste iniziative sono state condotte meno ricerche (link esterno a ibm.com) rispetto a quelle sull'elettrificazione dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento residenziali.

Sebbene la potenziale riduzione delle emissioni di gas serra sia un driver dell'elettrificazione a livello globale, i dirigenti aziendali tendono a considerare un'altra motivazione: i profitti.

In effetti, l'elettrificazione può produrre risparmi a lungo termine per le aziende industriali. Le apparecchiature elettriche tendono ad avere costi di manutenzione inferiori e forniscono una maggiore efficienza energetica. Negli ultimi anni, anche i prezzi dell'elettricità e dell'elettricità rinnovabile hanno retto il confronto positivamente con i costi dell'energia da combustibili fossili, compresa la generazione di elettricità basata sui combustibili fossili.

Senza dimenticare il fatto che l'elettrificazione può giovare alla salute dei dipendenti. Questo perché i veicoli e le attrezzature elettriche non emettono inquinanti atmosferici nocivi. La sostituzione di macchine e veicoli alimentati a combustibili fossili con quelli elettrici potrebbe migliorare la qualità dell'aria interna ed esterna, riducendo il rischio di effetti negativi sulla salute dei dipendenti.

L'elettrificazione può anche aiutare le aziende a raggiungere i propri obiettivi ESG e a ottenere l'approvazione degli stakeholder, come investitori e clienti, ed è per questo che le iniziative di elettrificazione sono regolarmente presenti nei rapporti di sostenibilità delle aziende.

Nonostante i benefici dell'elettrificazione, non mancano gli ostacoli alla sua adozione. Tra questi ci sono i costi iniziali elevati. Mentre l'elettrificazione consente un risparmio economico nel tempo, la sostituzione dei sistemi basati sui combustibili fossili con sistemi elettrici può essere costosa e persino proibitiva. Gli incentivi governativi stanno contribuendo a rendere l'elettrificazione industriale più accessibile. Dalla California (link esterno a ibm.com) alla Finlandia (link esterno a ibm.com) alla Nuova Zelanda (link esterno a ibm.com), i policy maker hanno sovvenzionato gli investimenti nell'elettrificazione per le industrie ad alto consumo energetico. Le iniziative più importanti includono il piano REPowerEU (link esterno a ibm.com) e gli investimenti per la decarbonizzazione industriale del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti d'America (link esterno a ibm.com).

La resilienza e la capacità degli attuali sistemi energetici rappresentano un'altra grande sfida. Man mano che le industrie elettrificano più apparecchiature e veicoli, il conseguente aumento della domanda di elettricità può potenzialmente sovraccaricare le reti elettriche. Vari programmi governativi in tutto il mondo mirano ad aiutare gli operatori di rete a potenziare l'infrastruttura e a espandere la capacità, ma secondo l'analisi dell'AIE (link esterno a ibm.com), è necessario un maggiore sviluppo delle politiche.

Sebbene i miglioramenti dell'infrastruttura fisica siano fondamentali per rafforzare i sistemi energetici in un contesto di crescente elettrificazione, anche le soluzioni software possono svolgere un ruolo fondamentale. L'IBM Environmental Intelligence Suite, ad esempio, consente alle industrie e ai fornitori di energia di prevedere e prepararsi a condizioni ambientali destabilizzanti, con funzionalità di previsione delle interruzioni, della produzione di energia rinnovabile e altro ancora.

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