I recuperi termici e la cogenerazione a biomasse: due strumenti per un rilancio dell industria italiana 1

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1 A cura di Marco Carta e Stefano Clerici I recuperi termici e la cogenerazione a biomasse: due strumenti per un rilancio dell industria italiana 1 Introduzione. Le eccellenze industriali italiane e la crisi economica L Italia 1 è il secondo Paese manifatturiero d Europa, subito dopo la Germania. A partire dagli anni 50 si è affermato un Sistema Industriale che nel tempo ha sviluppato, prima, e consolidato, poi, una posizione leadership mondiale in molti, rilevanti settori. Pensiamo alla meccanica, alle costruzioni, all agroalimentare, alla moda, solo per fare alcuni esempi rilevanti. La perdurante crisi economica sta, però, mettendo a rischio molte di queste eccellenze. La domanda interna italiana è purtroppo in calo da diversi trimestri. In Europa, se escludiamo alcune eccezioni, la il quadro non è migliore. A questa situazione di per se già molto difficile, si aggiungono alcune criticità tipiche del mercato italiano. Una, più generale, è l elevata tassazione su lavoro e imprese; l altra, più specifica ma non meno rilevante, consiste nell elevato costo dell energia: elettricità, gas naturale, prodotti petroliferi. Questo problema, ormai antico, unito alla crisi della domanda, sta mettendo in ginocchio alcuni comparti industriali strategici per il Paese. Pensiamo, solo per citare al caso clamoroso della metallurgia italiana: con la (1) Questo articolo è tratto dallo studio denominato I recuperi termici e la cogenerazione a biomasse: due strumenti per un rilancio dell industria italiana condotto da Agici Finanza d Impresa nell ambito dell Osservatorio OIR (Osservatorio Internazionale sull Industria e la Finanza delle Rinnovabili). crisi dell ILVA, della Lucchini e di Acciai Speciali Terni (solo per citare i casi più rilevanti) un intero comparto che impiega decine di migliaia di addetti sembra che possa davvero scomparire per sempre. A fronte di questa situazione, per certi versi drammatica, una risposta può arrivare da un altra eccellenza dell industria italiana: quella dell efficienza energetica. Il comparto termo-elettromeccanico nazionale ha infatti diversificato con successo in questo campo ed è diventato punto di riferimento per molte tecnologie volte al risparmio energetico in ambito industriale (e non solo). Va riconosciuto ai Governi precedenti un ruolo importante in questo sviluppo attraverso le legislazioni che h istituito i c.d. certificati bianchi prima, i TAU poi, nonché gli incentivi per la cogenerazione ad alto rendimento (CAR). Lo studio OIR sui benefici di recuperi termici e cogenerazione a biomassa al 2030 Per le ragioni sopra esposte, l OIR ha voluto calcolare i benefici per il sistema industriale italiano di due tecnologie per l efficienza energetica che vede l Italia in prima fila a livello internazionale: I recuperi del calore dei processi industriali attraverso moduli ORC in grado di convertirlo in energia elettrica La CAR a biomasse con impianti a biogas e moduli ORC. Lo studio dell OIR, redatto in collaborazione con Alpiq, Enel Green Power, IREN, Italcogen e Fichtner Italia, ha considerato 6 ambiti di applicazione. Per quanto riguarda i recuperi di calore: 1. Cemento 2. Acciaio 3. Vetro Per quanto attiene la CAR a biomasse: 4. Agroalimentare 5. Zootecnia 6. Forestale Il calcolo dei benefici si fonda sulla metodologia elaborata dall Osservatorio su I Costi del Non Fare (CNF), in parte basata sulla Cost-Benefit Analysis. Per calcolare i benefici netti sono stati costruiti due Scenari: Scenario di Base: Ipotizza che la generazione elettrica da recuperi termici e cogenerazione a biomasse nelle industrie considerate rimanga la stessa del 31/12/2012 fino al 2030; Scenario Prospettico: Si fonda sull evoluzione della generazione elettrica da recuperi termici e cogenerazione a biomasse ipotizzando il rinnovo al 2030 degli incentivi sull efficienza energetica e rinnovabili previsti dalla normativa vigente. Nelle Figure 1 e 2 sono evidenziate le principali categorie di costi e benefici e i dettagli delle tecnologie considerate nell analisi. I benefici dei recuperi termici Attraverso l utilizzo di cicli ORC è possibile utilizzare il cascame dai fumi dei processi industriali per la produzione di energia elettrica e termica. La tecnologia ORC per i recuperi termici (Figura 3) si adatta a una molteplicità di settori industriali: Acciaio-for- 97

2 Figura 1 I costi e i benefici considerati nello studio OIR BENEFICI Minor consumo di elettricità e gas Import di combustibili fossili Impatti sullo sviluppo dell industria e dei servizi nazionale Export di impianti, componenti e tecnologie Impatti sull occupazione Riduzione delle emissioni Figura 2 Le tecnologie considerate nello studio OIR Fonte: Elaborazione Agici su Turboden, HREII, CRPA RECUPERI TERMICI Tecnologia ORC Taglia media dell impianto 1 5 MW Costo di investimento /kw Costo di O&M 50 /kw nom Ore funzionamento Vita utile heq/ 20 anni COSTI Costi di investimento; Costo di O&M; Spese per il sostegno COGENERAZIONE Tecnologia Biogas (ICE) ORC Taglia media dell impianto kw kw Costo di investimento /kw /kw Costo di O&M Ore funzionamento (elettrico) Ore funzionamento (termico) Figura 3 Schema di un impianto ORC a recupero di calore Fonte: Università degli Studi di Bergamo 380 /kw heq/ heq/ / kw heq/ heq/ Vita utile 20 anni 20 anni no ad arco elettrico; Cemento; Vetro piano; Vetro cavo; Motori a combustione interna; Remote power generation (es. piattaforme O&G); Waste to Energy; Laminatoi e ferroleghe; Refrattari; Gas: reti, stoccaggi, LNG. Come detto, lo studio OIR si concentra sui settori dell acciaio, del cemento e del vetro. In questi tre settori, il potenziale installabile, e di conseguenza l energia producibile, è elevato: rispettivamente 230 MW e oltre 1 TWh (circa il 2% dei consumi elettrici dell industria manifatturiera di base). Per produrre questa non trascurabile quantità di energia sono necessari incentivi complessivi per 128 mln nel periodo A fronte di questa spesa tutto sommato non particolarmente elevata, i benefici per il Sistema Paese ammontano 2,5 mld. Grazie ai recuperi di calore: La bolletta energetica per i tre comparti si ridurrebbe di 33 mln l ; Si svilupperebbe una industria nazionale in grado di generare al 2030 un giro di affari complessivo pari a 400 mln in Italia e 1,7 mld all estero; Si creerebbero almeno 350 nuovi occupati a tempo pieno. Di seguito sono brevemente descritti gli impatti specifici per ognuna delle tre industrie considerate. Il caso dell industria del cemento L industria del cemento è particolarmente sviluppata in Italia, grazie alla presenza di leader mondiali come Italcementi o Buzzi. La produzione di cemento è un processo estremamente energy-intensive. Dal calore di processo sviluppato dalla sua produzione è recuperabile energia pari a 423 GWh 2. Questo significa installare impianti per un potenziale di circa 85 MW. Gli impianti ORC a recupero di calore possono avere un impatto significativo in termine di riduzione dei con- (2) Il dato in esame considera ore equivalenti come media del funzionamento delle cementerie italiane. 98

3 Figura 4 Energia producibile dai impianti a recupero di calore Fonte: HREII sumi elettrici. Lo studio OIR calcola che mediamente una centrale di questo tipo consente risparmi nell ordine del 12%. Se consideriamo che, in Italia, l elettricità pesa per circa il 13% sul totale dei costi di produzione delle cementerie, l impatto è rilevante. Tale rilevanza, se possibile, aumenta se consideriamo che molti cementieri, proprio per l elevato costo dell energia, st passando un periodo di crisi: tra i maggiori operatori l EBITDA margin si aggira mediamente attorno al 2%. Tale valore indica che le aziende sono in sostanziale pareggio se non in perdita. Lo sviluppo dell efficienza può avere quindi un ruolo importante per il rilancio dell industria italiana del cemento. Il caso dell industria dell acciaio Nella produzione di acciaio è possibile recuperare l energia generata dai forni ad arco elettrico in una quantità che consente di produrre 572 GWh di elettricità a livello nazionale. Tale valore è stato calcolato nell ambito del progetto HREII dell Unione Europa che ha condotto una analisi dettagliata su il parco produttivo delle acciaierie italiane, considerando ore equivalenti di funzionamento. Un impianto ORC, mediamente, permette di abbattere i consumi elettrici delle acciaierie del 4%. Un valore minore rispetto al cemento ma comunque rilevante, specie nello stato di crisi dell industria del settore. La figura sotto, che mostra i casi di crisi aperti nell acciaio presso il MISE, ben esemplifica la citata situazione critica. Vetro Nell industria del vetro piano e cavo, l energia producibile è minore rispetto a cemento e acciaio, ma comunque rilevante, raggiungendo 147 GWh. La metodologia di calcolo di questo valore è la medesima per quella del settore acciaio. E però proprio in questo settore che si possono raggiungere i risparmi più significativi. Nel vetro, l elettricità rappresenta mediamente ben il 21% dei costi totali aziendali e, attraverso l installazione di moduli ORC, è possibile ridurre i consumi di un range che va dal 7% al 10%. L industria del vetro, inoltre, sembra essere quella che sta più subendo la crisi in corso, con grandi gruppi in forti difficoltà sul lato finanziario e reddituale. Le criticità che impediscono lo sviluppo dei recuperi termici Illustrati i benefici dei recuperi termici, vediamo ora sommariamente alcune criticità che ne st bloccando il settore. La prima risiede senz altro nello stato di crisi delle industrie italiane che, spesso, non dispongono delle risorse finanziarie per realizzare questi interventi. Su questo fronte, purtroppo, il mondo finanziario non aiuta: mancano, infatti, strumenti dedicati così come non ci sono meccanismi di garan- Figura 5 I benefici al 2030 dei recuperi di calore nell acciaio, cemento e vetro (mln ) Fonte: OIR TOT Minor consumo elettricità 5,4 8,0 10,4 12,7 14,8 16,9 18,7 20,5 22,2 23,7 25,1 26,5 27,7 28,9 29,9 30,9 31,8 32,7 386,9 Minori emissioni 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,3 1,5 1,7 1,9 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 24,3 Impatto industria italiana Export industria italiana 24,6 24,3 23,9 23,6 23,3 22,9 22,6 22,3 22,0 21,8 21,5 21,2 21,0 20,7 20,5 20,2 20,0 19,8 396,2 104,6 103,2 101,8 100,5 99,1 97,9 96,6 95,4 94,3 93,2 92,1 91,0 90,0 89,0 88,0 87,0 86,1 85, Occupazione 0,4 0,7 0,9 1,0 1,2 1,4 1,5 1,7 1,8 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,6 2,7 31,9 BENEFICI 135,3 136,4 137,4 138,3 139,1 139,8 140,5 141,0 141,5 141,9 142,3 142,5 142,8 142,9 143,1 143,1 143,1 143, Costo investimento 55,4 54,6 53,8 53,1 52,3 51,6 50,9 50,2 49,6 49,0 48,3 47,7 47,1 46,6 46,0 45,5 45,0 44,5 891,4 Costo O&M 0,6 0,9 1,2 1,4 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,8 3,0 3,1 3,2 3,4 3,5 3,6 3,7 43,6 Incentivi 3,3 5,3 6,8 8,2 9,5 9,1 8,8 8,4 8,1 7,8 7,5 7,2 7,0 6,7 6,5 6,2 6,0 5,8 128,2 COSTI 59,4 60,8 61,9 62,7 63,5 62,6 61,8 61,0 60,2 59,4 58,7 57,9 57,2 56,5 55,9 55,2 54,6 53, BENEFICI - COSTI 75,9 75,6 75,6 75,6 75,6 77,2 78,7 80,0 81,3 82,5 83,6 84,6 85,6 86,4 87,2 87,9 88,6 89,

4 Figura 6 Vertenze di aziende in crisi nel settore acciaio presso il MISE Fonte: Il Sole 24 Ore zie pubbliche. Non va trascurato anche l aspetto culturale. Nonostante la sua rilevanza competitiva, la conoscenza dei temi dell efficienza energetica è ancora poco diffusa presso il mondo produttivo. Questo vale ancora di più per una tecnologia emergente come quella dei recuperi termici. Infine, destano preoccupazione le proposte regolamentari in tema di autoconsumo che intendono addebitare gli oneri di rete anche all energia elettrica autoprodotta. Se tale proposta fosse accolta implicherebbe un costo addizionale di circa 15 /MWh alle aziende che installano impianti a recupero. Tale costo addizionale può ritardare i tempi di ritorno sull investimento fino a due anni, portandolo da una media di 6 anni 3 a 8 anni. Ciò rischia di compromettere in modo serio lo sviluppo di questa tecnologia che vede l industria italiana all avanguardia. (3) Valore calcolato considerando heq di funzionamento medie l. I benefici della cogenerazione a biomasse La cogenerazione da biomasse, data la sua doppia natura di produzione da fonte rinnovabile e intervento di efficienza energetica, è molto sostenuta sia a livello europeo sia nazionale. Da un lato, la Direttiva 2004/8/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio ha incluso la CAR (Cogenerazione ad Alto Rendimento) tra le priorità comunitarie, dall altro la Strategia Energetica Nazionale (SEN) la vera tra le tecnologie da potenziare e incentivare per il raggiungimento degli obiettivi di efficienza energetica. La produzione congiunta di elettricità e calore attraverso la trasformazione energetica delle biomasse può essere ottenuta attraverso diverse tecnologie: motori a combustione interna, turbine a vapore, turbine a gas, fuel cell, microturbine e cicli ORC. Nello studio abbiamo preso in considerazione le tecnologie più diffuse sulla base dei combustibili adottati, e in particolare: I motori a combustione interna (ICE) per la produzione di energia da biogas agricolo e zootecnico I cicli ORC (Organic Rankine Cycle) per la produzione di energia da scarti agroindustriali e forestali. Come detto, lo studio ha considerato tre aree di potenziale sviluppo della cogenerazione: il biogas agricolo e zootecnico, gli scarti agroindustriali e le biomasse forestali. Il potenziale installabile complessivo al 2030 è significativo: circa MW per una produzione a regime di oltre 26 TWh/ (per maggiori dettagli si veda il box I potenziali per la cogenerazione da biomasse ). Lo sfruttamento dei potenziali descritti per la produzione congiunta di elettricità (8.000 heq) e calore (3.500 heq), a fronte di investimenti per circa 18,5 miliardi di potrebbe generare, a vantaggio della collettività, un beneficio netto di 5,8 miliardi di sull orizzonte temporale (Figura 9). Tale valore emerge dal confronto tra un costo complessivo di circa 29,9 miliardi di per incentivi e da benefici complessivi per 35,7 miliardi di derivanti soprattutto da: Riduzione delle importazioni di gas per oltre 62 miliardi di m 3 che Figura 7 - Energia elettrica producibile da impianti cogenerativi 100

5 comporta una bolletta energetica più leggera di 15,6 miliardi di Riduzione delle emissioni di CO 2 per oltre 97 miliardi di tonnellate Generazione di circa posti di lavoro Incremento del giro d affari delle imprese italiane per circa 7,6 miliardi di. Gli impatti della cogenerazione sulle imprese dei settori considerati La realizzazione di impianti di cogenerazione per l impiego energetico dei sottoprodotti agricoli e zootecnici e per i residui agroindustriali può procurare alle imprese del settore significativi benefici in termini di aumento dei fatturati. Infatti, in una fase congiunturale negativa, i margini di queste aziende sono in generale ridotti, quando non nulli o negativi. In particolare, dall analisi di tre casi di aziende zootecniche emerge che la realizzazione di un impianto di cogenerazione a biogas (e quindi la vendita di energia elettrica e calore) produce un sensibile aumento del fatturato ma anche una significativa riduzione BOX - I potenziali per la cogenerazione da biomasse l biogas agricolo e zootecnico Sulla base dei dati di CRPA-CIB (2012) il potenziale di biogas sfruttabile in Italia è pari a circa 8 miliardi di mc di gas metano equivalenti, facendo ricorso a biomasse che oggi non h valore, vale a dire a biomasse che non sono oggi coltivate o sono uno scarto (colture di secondo raccolto, effluenti zootecnici, sottoprodotti agricoli e agroindustriali, colture su terreni marginali), e utilizzando non più di ettari di terreno agricolo. Ciò significa una produzione elettrica potenziale addizionale di oltre 23 TWh/ a regime (al netto della capacità già installata). Gli scarti agroindustriali Per ciò che concerne gli scarti agroindustriali si sono considerati i dati di Itabia (2011). Il potenziale addizionale di sanse e vinacce esauste secche, noccioli e gusci (al netto di ciò che già viene sfruttato per usi non energetici e per il biogas) è pari a circa 853 kton, che, convertito in energia elettrica, conduce a una produzione stimabile in 568 GWh/. Le biomasse forestali Infine, dai dati di Itabia, emerge che il potenziale addizionale di risorse legnose prelevabili dai boschi nazionali (cedui e fustaie) è pari a circa kton/, che porta a una produzione potenziale di energia elettrica di circa 2,4 TWh/. dei costi operativi. In media l incidenza della vendita di energia sul fatturato complessivo è compresa tra l 11% e il 17%. Per quanto riguarda l agroindustria, i benefici legati alla produzione energetica sembrano più contenuti. Tuttavia, gli scarti dell industria olearia, più abbondanti, consentono un impatto non modesto sul fatturato. La scarsa quantità di vinacce vergini, invece, ha un impatto molto ridotto sui bilanci del- Figura 8 - I benefici della cogenerazione al 2030 (mln ) Minor consumo gas Costo opp. import gas Minori emissioni TOT Occupazione Impatto industria italiana BENEFICI Incentivi COSTI BENEFICI - COSTI

6 le aziende vinicole. In particolare per l industria olearia il fatturato derivante dalla vendita di energia rappresenta il 5% del totale, mentre nell industria vitivinicola appena lo 0,3%. Per quanto riguarda il settore forestale, la cogenerazione ha indubbi vantaggi in quelle aree montane tipicamente a fallimento di mercato ove l approvvigionamento energetico può risultare più oneroso e complesso. La realizzazione di un sistema chiuso e su filiera corta di produzione congiunta di elettricità e calore attraverso lo sfruttamento del legname proveniente dalla manutenzione dei boschi genererebbe indubbi benefici ovviando il problema degli elevati costi del combustibile e di un non pieno sfruttamento del calore. In primo luogo, l approvvigionamento in loco di legname residuo ridurrebbe i costi della materia prima e della sua gestione. In secondo luogo, la domanda di calore dei cittadini - ma anche delle utenze pubbliche (scuole, ospedali, uffici comunali, impianti sportivi, ecc.) - permetterebbe l utilizzo di gran parte del calore generato riducendo i tempi di ritorno sull investimento. Infine, un sistema siffatto genererebbe una filiera indotta i cui benefici resterebbero in gran parte sul territorio. Le criticità legate alla cogenerazione Anche per quanto riguarda la cogenerazione esistono alcune problematiche che si accompagnano al loro sviluppo e che ne rallentano la crescita. Le basse o negative marginalità delle imprese dei settori considerati non sempre permettono elevati investimenti. Come visto la vendita e l autoconsumo di energia in taluni casi aiuta a raggiungere il pareggio di bilancio, ma in periodi di crisi è difficile trovare i fondi per la realizzazione degli impianti. Una seconda area critica riguarda la cessione del calore, che è chiave per avere ritorni sull investimento in tempi ragionevoli. Infatti, la grande quantità di calore prodotta in ore/ di funzionamento degli impianti, per essere venduta, richiede la presenza in loco o di industrie energivore o di reti di teleriscaldamento. Nelle nostre simulazioni, per avere ritorni sull investimento inferiori o uguali ai 5 anni (soglia limite per l accettabilità di un investimento) occorre cedere calore per almeno ore a pieno carico; ciò vale in particolar modo per gli impianti ORC alimentati da residui agroindustriali e forestali. Una terza area critica riguarda i potenziali di sviluppo. In primo luogo, per sfruttare interamente i potenziali stimati nello studio occorre realizzare anche impianti di piccolissima taglia meno efficienti ed economicamente sostenibili. In secondo luogo, alcune regioni intendono porre vincoli più stringenti sulle tipologie di biomasse da destinare a uso energetico. Ciò potrebbe contrarre il potenziale per questi impianti. Infine, occorre fare cenno al tema degli incentivi. Tali tecnologie sono supportate da incentivi, che spesso vanificano i risparmi ottenuti dal minor import di gas. Ciò solleva dubbi sulla loro sostenibilità e su ciò che potrebbe accadere qualora i sostegni vengano tagliati. Un processo di innovazione tecnologica in grado di ridurre i costi dio investimento è, quindi, prioritaria. Le proposte per sostenere gli investimenti Allo scopo di dare impulso allo sviluppo delle tecnologie qui descritte e quindi permettere al Paese di incamerare i benefici che queste potrebbero generare, abbiamo elaborato una serie di proposte suddivise in Finanziarie e di Policy/Comunicazione. Per quanto riguarda gli aspetti finanziari le proposte possibili direttrici sono: 1. Le Utility/ESCO si f carico del costo di investimento diventando proprietarie dell impianto; 2. In alternativa l industria si fa carico dell investimento ma con garanzie pubbliche, in modo da superare il plafond di finanziamento; 3. La Cassa Depositi e Prestiti potrebbe giocare un ruolo importante sostenendo gli investimenti nel settore o come garante. 4. Occorre un maggiore coinvolgimento dei capitali privati, creando le condizioni normative e regolatorie adeguate ad attrarre tali investitori 5. Si può anche ipotizzare un ruolo delle Regioni nel finanziamento e nella erogazione delle garanzie. Invece con riferimento alle Policy e agli aspetti di Comunicazione proponiamo: 1. L aumento dei coefficienti o della durata dei TEE? (es. coefficienti più alti ma con minor durata) 2. L aumento della taglia degli impianti fuori registro da kw a 300 kw 3. L implementazione di una nuova e più efficace politica di lobby, che non sia una mera rivendicazione ma una più articolata e documentata spiegazione degli effetti delle varie politiche sul sistema Paese 4. L adozione di un sistema premiante che leghi gli sconti A3 alle EII a interventi di efficienza energetica (punto b DM 5 aprile 2013) 5. Politiche di comunicazione indirizzate a diffondere la conoscenza presso interlocutori qualificati: legislatore, regolatore, soggetti finanziatori pubblici e privati, industrie, utility ed ESCO. Marco Carta e Stefano Clerici sono, rispettivamente, coordinatore dell Osservatorio OIR e condirettore dell Osservatorio CNF 102