Il Fotovoltaico a supporto del settore industriale manifatturiero
L’energia solare, nella fattispecie quella prodotta da moduli fotovoltaici, ha avuto negli ultimi 10 anni un vero e proprio boom nei mercati occidentali ed asiatici, diventando senza ombra di dubbio uno dei maggiori metodi produttivi di energia da fonte rinnovabile.
Il boom è stato reso possibile grazie a diversi fattori trainanti:
> La forte incentivazione mondiale adottata dai vari governi, tra il 2008 ed il 2014.
> La maturazione tecnologica della produzione dei moduli fotovoltaici ha portato ad un decisivo miglioramento delle performance produttive ed un abbassamento dei costi.
> Le semplificazioni autorizzative, paese per paese.
> L’aumento significativo dei consumi industriali e dei costi dell’energia su scala mondiale.
Questo boom ha portato ad una consapevolezza condivisa globale, vale a dire: “L’energia solare è la fonte rinnovabile che sta trainando la trasformazione energetica in tutto il mondo”.
A livello globale la potenza fotovoltaica installata si è attestata a 1,2 TW, crescita del 25% rispetto al 2021 (fonte SolarPower Europe, report Global Market Outlook).
Se si dovesse prendere a campione solo l’Italia, nel 2022, la capacità di potenza fotovoltaica installata ha raggiunto quota 2.482 MW, con un incremento notevole del 165% rispetto all'anno precedente (fonte - Terna).
Frazionando la potenza indicata, osserviamo che l’incremento dei grandi impianti, vale a dire quelli tra 1 e 10 MW è stato di circa il 190%, con l’aggiunta di almeno 10 nuove centrali con potenza superiore a 10 MW ciascuna (fonte - Terna).
In particolare, il settore industriale ha registrato l’incremento più significativo, con le aziende che hanno scelto di investire nell'energia solare attraverso l'installazione di impianti fotovoltaici.
Le previsioni di sviluppo restano ottimistiche anche perché gli apparati normativi globali si stanno orientando verso vincoli e obiettivi in materia di sostenibilità soprattutto rivolte alle aziende, le quali avranno nel medio/lungo periodo l’obbligo dell’osservanza e del rispetto delle nuove normative, dando il proprio contributo alla transizione energetica in atto.
Fatta questa premessa che descrive lo scenario attuale del mercato manifatturiero, vediamo nel dettaglio come sta avvenendo in ambito industriale la transizione, quali sono i punti cardine da tenere in considerazione e cosa significa per una industria valorizzare il proprio ambiente di lavoro investendo nel fotovoltaico.
Passaggio all’energia fotovoltaica in ambito industriale.
Cosa significa in senso strettamente tecnico installare un impianto fotovoltaico su un capannone industriale, come supporto produttivo per abbattere i consumi di energia elettrica di una o più produzioni industriali specifiche?
Per concepire i vantaggi significativi bisogna scendere nel tecnico.
Generalmente gli impianti fotovoltaici industriali vengono installati sulle coperture degli edifici (plant), perché in un contesto industriale sono considerate superfici morte sia nel breve che nel lungo periodo.
Inoltre visti i numerosi vantaggi ed i rapidi ritorni economici dell’investimento impiantistico, molte aziende decidono di attuare un efficientamento energetico più radicale, vale a dire inserire nel “capex” sia il rifacimento della copertura obsoleta o di amianto, che l’impianto stesso.
Questa combo di investimento risulta essere veramente significativa in ottica di efficientamento energetico industriale.
Può anche accadere, però, vuoi per la superficie esigua del tetto del plant, vuoi per un giusto bilanciamento (consumi/produzione), che molte aziende decidono di installare l’impianto fotovoltaico anche sui terreni industriali di proprietà limitrofi ai plant, ottenendo un benchmark di autonomia energetica più significativa.
Come funziona un impianto fotovoltaico industriale.
Per capire il funzionamento di un impianto fotovoltaico a livello industriale bisogna tenerE in considerazione alcuni parametri preliminari.
> Cosa sono i (kWh-1).
Equivalgono ai consumi in termini di chilowattora, ovvero la quantità di energia (kW) prelevata in rete dall’azienda, su base (oraria).
> Cosa sono i (kWh+1).
Equivalgono ai chilowatt prodotti dall’impianto fotovoltaico, ovvero la quantità di energia (kW) generata su base (oraria).
> Cos'è il chilowatt di picco (kWp).
È l'unità di misura utilizzata per misurare la potenza istantanea teorica massima producibile da un generatore elettrico (come il modulo fotovoltaico). In poche parole, è LA POTENZA NOMINALE DI UN IMPIANTO.
> Cosa significa fattore di contemporaneità consumo/produzione.
Significa immaginare che una utenza industriale (POD) attiva sui consumi orari, smette di prelevare dalla rete nazionale in tutto o in parte il proprio fabbisogno, in quanto contemporaneamente alla “domanda di consumo istantanea” (kWh-1), vi è in parallelo una produzione istantanea (kWh+1), generata dall’impianto fotovoltaico.
> Cosa significa autonomia energetica.
Quanto un’azienda investe in un impianto fotovoltaico deve sempre valutare il livello % di autonomia energetica riscontrabile, ovvero la differenza fra (kWh+1 – kWh-1).
In tal senso (kWh-1) sarà sempre > di (kWh+1).
Questo accade perché molte aziende hanno turni lavorativi (h18 – h20 – h24) mentre un impianto fotovoltaico produce solo durante le ore diurne, oppure quando un’azienda energivora ha consumi orari più elevati dei chilowattora prodotti dall’impianto = (kWh-1 > kWh+1).
Nella figura sottostante mostriamo i flussi dell’energia di un plant dotato di impianto fotovoltaico.
Come si può intuitivamente vedere nella figura (sopra) i moduli fotovoltaici generano e producono energia elettrica in corrente continua, questa viene trasportata attraverso degli specifici cavi solar agli inverter, che hanno la funzione di trasformare la corrente continua in corrente alternata.
L’energia in corrente alternata viene parallelizzata nel/nei quadro Q.E. (quadri elettrici) che alimentano il reparto produttivo del plant.
Qui entra in gioco il principio di contemporaneità esposto nel precedente paragrafo.
Se i consumi (kWh-1 > kWh+1) la produzione dell’energia generata dall’impianto sarà auto-consumata al 100%, viceversa, la parte non auto-consumabile verrà immessa in rete tramite uno specifico contratto con e-distribuzione SpA che grazie al contatore bidirezionale, installabile a valle dell’impianto, consentirà legalmente e fiscalmente di immettere energia nell’infrastruttura nazionale.
L’energia immessa, verrà remunerata da GSE (gestore dei servizi energetici) secondo il PUN (prezzo unico nazionale elettricità) che è variabile per fasce orarie.
Il ruolo delle batterie di accumulo (Sistema di Storage)
In questi ultimi anni sta maturando sempre più nei mercati globali il (Sistema di Storage).
Immaginate di avere un contenitore nel quale viene messa, (stoccata) in modo intelligente secondo specifici algoritmi legati ai consumi, l’energia generata dall’impianto fotovoltaico non auto-consumabile in determinate fasce orarie.
Le batterie di accumulo rilasceranno nel circuito di distribuzione l’energia solo quanto kWh-1 > kWh+1 o nelle ore notturne, cioè quando l’impianto non produce energia.
I termini tecnici da tenere in considerazione se si ha un impianto fotovoltaico integrato ad un (sistema di storage) sono denominati: cicli di carica e cicli di scarica.
Questi (cicli), in base al tipo dei consumi del plant, possono avvenire anche due / tre volte al giorno.
Attualmente sono davvero poche le aziende munite di sistema di storage, in quanto la potenza delle batterie di accumulo per una utenza industriale è davvero considerevole, ³ al MW (megawatt).
Le criticità sono sostanzialmente due: costi elevati e spazi considerevoli da tenere in considerazione.
Per questo motivo i sistemi di storage moderni installabili sul mercato sono in ausilio ai consumi domestici per lo più o per semplici utenze in BT (bassa tensione) sotto i 100 kW.
Altri aspetti legati al funzionamento di un impianto fotovoltaico industriale
L’investimento di un impianto fotovoltaico, si porta dietro anche altri tecnicismi, vale a dire interventi mirati nelle centrali elettriche del plant, come ad esempio:
> La creazione di cabine MT (media tensione).
> Il repowering dei trasformatori.
> La sostituzione ex novo dei Q.E. (quadri elettrici) e dei Q.d.R. (quadri di rifasamento).
Ed ogni altro apparato elettrico che non dovesse risultare idoneo secondo la normativa CEI 64-8 che disciplina le prescrizioni per la progettazione, la realizzazione e la verifica di un impianto elettrico utilizzato in bassa tensione, con l'obiettivo di garantire la sicurezza dell'impianto elettrico e il suo funzionamento adatto all'uso e al luogo previsto.
Quando un'industria manifatturiera approccia per la prima volta alla valutazione di fattibilità dell’installazione di un impianto fotovoltaico, deve necessariamente prendere in considerazione tutti i fattori basilari esposti in questo approfondimento.
Per molti Energy manager o Facility Manager, le tematiche analizzate sono ovvie e scontate, a volte però, per quanto semplici siano non sono ovvie a tutti.
Rivolgersi a degli specialisti di settore, come INVECO HOLDING SpA, anche nella sola analisi di fattibilità, aiuterà l’interlocutore a capire i vantaggi, gli svantaggi, i costi ed i benefici.
Gli impianti fotovoltaici industriali in un’ottica di sostenibilità nel contesto attuale.
L'aumento dei costi energetici (trend crescente a partire dal 2008) e la necessità di tagliare le emissioni inquinanti hanno spinto le aziende ad avvicinarsi alle fonti rinnovabili, in particolare all'energia fotovoltaica, che, grazie alla maturità della tecnologia si è dimostrata capace di offrire numerosi vantaggi.
L'uso di questa energia riduce drasticamente le bollette e la dipendenza dalle fonti fossili, soggette a fluttuazioni di prezzo e rischi di approvvigionamento.
Un impianto fotovoltaico industriale contribuisce concretamente ad abbassare le emissioni responsabili del cambiamento climatico, nonché a dimostrare tangibilmente l'impegno delle aziende verso la sostenibilità con numerosi vantaggi commerciali correlati.
Il più concreto dei vantaggi è il sicuro ritorno economico dell’investimento.
La riduzione della spesa per l'energia, che è senza dubbio una delle voci più pesanti del bilancio aziendale, è immediata e parte dal momento della messa in funzione dell’impianto fotovoltaico che da subito inizia a produrre elettricità per l’autoconsumo.
Grazie ai pannelli fotovoltaici, un’impresa può rispondere al proprio fabbisogno energetico e vendere l'energia non consumata alla rete ottenendo un guadagno che concorre ad abbassare i tempi di rientro dall’investimento.
Diverso è per il sistema di storage che ancora oggi ha delle dinamiche temporali decisamente più lunghe nel ritorno dell’investimento, che però non debbano essere escluse categoricamente.
Inoltre, rendere sostenibili i propri stabilimenti produttivi può diventare per l’azienda un vantaggio competitivo, migliorandone la reputazione e l'attrattività di scelta dei propri clienti.
I grandi player del mercato globale, infatti, sono sensibili alle tematiche ambientali e scelgono di sostenere i propri fornitori che dimostrano attenzione in questa direzione.
I principali sistemi contrattuali offerti dal mercato.
Le aziende industriali manifatturiere che desiderano installare un impianto fotovoltaico, oggi possono trovare soluzioni alternative e innovative rispetto all’acquisto diretto dell'impianto, quindi alternative al semplice “capex” di esercizio.
PPA - Power Purchase Agreement.
I contratti PPA sono un'opzione interessante per quelle aziende che non vogliono sostenere il “capex” di un impianto fotovoltaico, ma vogliono comunque risparmiare da subito sui propri costi di esercizio legati all’acquisto dell’energia elettrica.
Con un contratto PPA on-site, è possibile acquistare energia da fonte rinnovabile a un prezzo fisso per un determinato periodo di tempo, generalmente da 10 a 20 anni, mettendo a disposizione gratuitamente la superficie (fondiaria e/o lastrico solare) al partner scelto per l’installazione del proprio impianto fotovoltaico.
In questo modo, ci si mette al riparo anche se in forma marginale, da rincari energetici non del tutto prevedibili e da problemi di approvvigionamento come quelli che abbiamo visto negli ultimi anni senza dover fare un investimento monetario importante.
CER - Comunità Energetiche Rinnovabili
L'adesione a una Comunità Energetica Rinnovabile (CER) rappresenta un’altra valida alternativa per le aziende che vogliono investire direttamente su un impianto fotovoltaico.
I membri della CER producono e condividono tra loro energia solare e ricevono degli incentivi statali proporzionali alla quantità di energia condivisa.
In linea di principio, non tutta l'energia solare prodotta dalla CER è incentivata, ma solo quella condivisa nell’ambito comunitario.
In conclusione, l'installazione di un impianto fotovoltaico industriale è una scelta responsabile che, sfruttando l'energia rinnovabile, contribuisce alla riduzione delle emissioni di gas serra e dimostra l'attenzione dell'azienda nei confronti della sostenibilità.
Tutto ciò avrà il duplice vantaggio:
> ridurre l’impatto ambientale da parte delle imprese, grazie ad uno sviluppo manifatturiero più sensibile alle tematiche attuali di transizione energetica;
> generare un notevole risparmio per le industrie nel breve - medio e lungo periodo.
