Percorsi verso il vapore decarbonizzato

Spesso sembra che la nostra attenzione si concentri sull'ottimizzazione. Rendere i sistemi a vapore il più efficienti possibile è ancora una parte fondamentale della nostra attività e continuerà ad esserlo. Le ragioni per cui ciò ha senso non scompariranno quando l'uso dei combustibili fossili si esaurirà.

Qualunque sia il percorso che un'industria decide di seguire lungo la strada della decarbonizzazione, il primo passo sarà sempre fondamentale per massimizzare l'efficienza. Migliorare il modo in cui il calore viene generato, fornito e consumato non solo riduce i costi energetici ora, ma crea anche le basi per le parti successive del viaggio. Ma l'eliminazione dei combustibili che emettono carbonio è l'obiettivo finale: la decarbonizzazione.

La posta in gioco è alta e la sfida è significativa. L'energia termica è vitale per così tanti settori e ha così tanti modi diversi di essere utilizzata, non c'è un'unica strada per raggiungere gli obiettivi net zero. Il calore è responsabile di due terzi di tutta la domanda di energia nell'industria degli Stati Uniti, ma solo il 10% di questa proviene da fonti rinnovabili. Nel Regno Unito la situazione è simile: il 70% del fabbisogno energetico industriale britannico è destinato al riscaldamento.

L'utilizzo di energia elettrica generata da fonti rinnovabili o da energia nucleare, nota come "elettricità benefica", è uno dei primi posti. Le ragioni sono diverse. La prima è che si tratta di una tecnologia collaudata: le caldaie elettriche sono in grado di convertire l'elettricità in calore con un'efficienza di quasi il 100% e con minime perdite per irraggiamento dalle superfici della caldaia. Poi c'è il costo di capitale potenzialmente interessante: uno studio ha rilevato che per le caldaie elettriche è inferiore di quasi il 40% rispetto a una caldaia equivalente alimentata a gas naturale.¹

Ulteriori vantaggi derivano dal fatto che non sono necessarie modifiche nei processi di utilizzo finale, ma solo nel locale caldaia. Esistono opzioni per elettrificare altre parti dei processi industriali, ma spesso è necessario modificare i processi produttivi e le tecnologie esistenti.

La principale barriera che impedisce una maggiore diffusione di questa opzione è che l'elettricità è ancora relativamente più costosa dei combustibili fossili. Anche quando questa percentuale si ridurrà, come è probabile con l'aumento della quota di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, le reti dovranno essere ampliate per soddisfare l'aumento della domanda.

Per questo motivo si prevede un aumento temporaneo delle emissioni di CO2, mentre l'industria della produzione e della distribuzione di energia elettrica si mette al passo con il cambiamento.

Se prodotta in modo sostenibile, la biomassa è una prospettiva promettente per sostituire i combustibili fossili in alcune industrie, anche se la sua combustione può ancora emettere carbonio, a livelli inferiori rispetto ai combustibili fossili. In Danimarca, ad esempio, una società energetica ha già completamente decarbonizzato la propria produzione di calore, compresa la fornitura di vapore per l'industria, utilizzando la biomassa al posto del carbone per le unità di cogenerazione.

Ancora in fase iniziale e relativamente costoso, l'idrogeno è visto come una possibilità concreta di sostituire i combustibili fossili nei processi ad alta temperatura e sarà in grado di generare vapore, a qualsiasi temperatura richiesta. Ci sono ancora problemi legati alla necessità di catturare alcune emissioni durante la produzione e l'utilizzo, e il controllo dei bruciatori non è così semplice.

Questo settore emergente del cleantech è molto promettente, soprattutto se si considera la natura intermittente di alcune fonti di energia rinnovabile. La possibilità di catturare l'elettricità rinnovabile in eccesso o a basso costo riscaldando un mezzo di accumulo a temperature fino a 400°C è attualmente di gran lunga superiore a quella ottenibile con le pompe di calore. Si sta lavorando anche sulla cattura del vapore stesso per periodi di breve durata, utile quando non è necessario per un processo continuo.

Alcune industrie, a causa della natura intensiva delle loro attività, continueranno probabilmente ad avere bisogno di combustibili fossili, almeno in parte. In alcuni casi si tratta di superare periodi in cui la produzione non può essere interrotta, ma non sono disponibili alternative a bassa emissione di carbonio o a basso contenuto di carbonio.

Il vapore non ha raggiunto da un giorno all'altro la sua posizione dominante come mezzo indispensabile per il riscaldamento industriale. Non dobbiamo nemmeno pensare di non poter più usufruire dei suoi numerosi vantaggi. Il nuovo capitolo del vapore decarbonizzato si sta già svolgendo. Non si tratta tanto di abbandonare ciò che ha funzionato così bene per decenni, quanto di ripensarlo per il futuro.

Con il giusto impegno e l'innovazione, le industrie possono continuare a sfruttare la potenza del vapore, ma in modo da allinearsi all'impegno globale per un futuro sostenibile. Le prospettive sono promettenti e, con uno sforzo collettivo, un futuro decarbonizzato non è solo una possibilità, ma una realtà imminente.