La generazione di vapore è da tempo riconosciuta come un fattore importante nella sfida della decarbonizzazione. L'obiettivo generale è l'eliminazione graduale dei combustibili fossili e l'adozione di alternative prive di carbonio o a basso contenuto di carbonio. Alcune sono fonti di combustibile rinnovabili o a basse emissioni di carbonio: solare termico, biomassa, idrogeno e biogas. Alcuni sono metodi di recupero, immagazzinamento o trasferimento del calore più sostenibili, tra cui l'accumulo termico, le pompe di calore e le caldaie elettriche alimentate da fonti rinnovabili.
Questi devono essere valutati per la loro fattibilità in base alla disponibilità di materie prime, al quadro normativo vigente a livello locale e alla loro capacità di soddisfare la domanda. Per esempio, l'energia solare termica ha bisogno di una regione con un alto livello di luce solare, mentre per la biomassa ci sarà bisogno di colture energetiche dedicate, come il mais.
Questa variabilità significa che in alcuni casi la soluzione migliore per una generazione di vapore a basse emissioni ed economicamente vantaggiosa nel breve termine sarà quella di sostituire i mezzi convenzionali con una combinazione flessibile di generatori a gas pronti per l'idrogeno e generatori di vapore elettrici.
L'utilizzo di più di una tecnologia può aprire la flessibilità offerta dal passaggio da un combustibile all'altro, a seconda del prezzo relativo. Anche se ciò comporta l'installazione e la manutenzione di una capacità supplementare, il valore del cambio di combustibile può superare la spesa aggiuntiva.
Non tutte le caldaie si basano su una sola fonte di energia per produrre calore a media temperatura. Sono disponibili caldaie ibride o a doppio sistema che possono funzionare sia con elettricità che con gas naturale. Se utilizzata in sostituzione di una caldaia convenzionale a combustibile fossile, è possibile sfruttare l'elettricità rinnovabile quando disponibile, mentre il gas naturale garantisce la continuità.
Questa soluzione è probabilmente più economica quando la caldaia esistente raggiunge la fine del suo ciclo di vita o necessita di interventi importanti. La tempistica è fondamentale, visto che la durata di vita di molte caldaie supera i 30 anni.
Le caldaie ibride presentano altri inconvenienti. Il costo, fino al 50% in più rispetto a una caldaia a gas convenzionale, potrebbe non essere recuperato dal risparmio energetico nel breve periodo. Tuttavia, le recenti tendenze nell'offerta di energia mostrano che i costi dell'elettricità sono più favorevoli rispetto a quelli del gas naturale. Questo potrebbe tradursi in periodi di ammortamento più rapidi per le caldaie a doppio combustibile e ibride.
Lontano dalla generazione diretta di vapore, l'accumulo di energia termica (TES) sta diventando un argomento sempre più importante. Consentendo di immagazzinare energia quando è meno costosa, di conservare il calore per ore o giorni e di rilasciarlo quando è necessario, le batterie termiche non richiedono le costose e scarse materie prime su cui si basano la maggior parte delle altre batterie. Alcuni utilizzano anche cemento o carbonio in un semplice contenitore isolato per immagazzinare energia sotto forma di calore.
Il TES presenta anche un altro vantaggio: può essere facilmente adattato ai processi industriali esistenti. Il carbonio, ad esempio, è in grado di fornire calore fino a 1.500°C, con un'elevata densità energetica che consente di immagazzinare questo calore con un ingombro molto ridotto. Dato che gli impianti eolici e solari possono essere collegati a distanza con perdite di efficienza minime, le batterie termiche hanno il potenziale per competere sul piano dei costi, dell'immagazzinamento e della consegna, che per tanto tempo sono stati il vantaggio dei combustibili fossili.
Per sfruttare il potenziale delle TES, i leader aziendali stanno avviando progetti pilota, utilizzando le tecnologie TES in contesti reali. Questi aiutano il loro sviluppo identificando i fattori critici di successo e affrontando le potenziali sfide. Questi progetti promuoveranno in ultima analisi la scalabilità e la fattibilità della tecnologia. Allo stesso modo, la collaborazione tra partner industriali ed enti accademici sta sostenendo lo sviluppo e la diversificazione delle opzioni TES, promuovendo l'innovazione e migliorando la posizione di mercato dei TES.
Mentre il mercato dell'energia continua ad evolversi verso una maggiore sostenibilità, l'approccio ibrido appare favorevole. L'industria deve trovare un equilibrio tra affidabilità e riduzione delle emissioni. Sebbene i combustibili fossili, in particolare il gas, avranno probabilmente un ruolo nel mix energetico per almeno il prossimo decennio, con la continua espansione delle fonti rinnovabili, la scelta non è più un dilemma, semplicemente o l'uno o l'altro.
La natura versatile dell'uso del vapore nell'industria significa che ogni industria dovrà scegliere il proprio percorso di decarbonizzazione.
Il cambiamento climatico sta modificando il nostro modo di parlare, sentire e agire. Guardiamo dietro i titoli dei giornali e crediamo che ci sia motivo di ottimismo. Partecipa alla discussione.
The need for an increased reliance on renewable energy regularly surfaces as we try to combat climate change.