A cura di D. Santino
4.1
Il ruolo del SET Plan e la ricerca in Italia
A. Federici, L. FornariniIl Piano Strategico Europeo per le Tecnologie energetiche (SET Plan), suddiviso in dieci azioni chiave, mira ad accelerare lo sviluppo e l'impiego di tecnologie a basse emissioni di carbonio all’interno dell’Unione Europea, promuovendo la ricerca e l’innovazione. A seguito del processo consultivo, avviato nel 2016, sono stati adottati otto piani di attuazione, tra cui il Continue effort to make EU industry less energy intensive and more competitive78, con il quale l’Unione Europea ribadisce le priorità in merito a ricerca e innovazione nel settore dell’efficienza energetica nell’industria.
Come concordato dai delegati dei Paesi membri e dagli stakeholder, per rendere l’industria europea più efficiente dal punto di vista energetico e massimizzare i risultati della R&I, è necessario, partendo da una analisi del settore produttivo, selezionare le tecnologie specifiche che abbiano l’impatto maggiore in termini di risparmio energetico. Come mostrato in Tabella 4.1, il 98% dei consumi di energia finale nella EU-28 è riconducibile a otto raggruppamenti di settori industriali: le imprese del settore siderurgico e del chimico-farmaceutico sono quelle più energivore e per queste gli investimenti in risparmio energetico possono avere un ritorno maggiore. Queste attività sono state considerate prioritarie per il loro elevato potenziale di risparmio energetico e la loro importanza socioeconomica, dato il valore aggiunto e l’occupazione generati. Questi settori, insieme, pesano per circa il 38% dei consumi energetici finali dell’industria europea, e per circa il 45% del potenziale di risparmio energetico conseguibile attraverso investimenti con tempi di ritorno al massimo di due anni. Alle tecnologie specifiche per i citati comparti più energivori si aggiungono quelle trasversali per il recupero del calore, arrivando a tre macro-gruppi di tecnologie sui quali il Piano focalizza l’attenzione: tecnologie per siderurgico, chimico e farmaceutico, recupero del calore.
Per ognuno dei comparti è stata individuata una serie di tecnologie attualmente esistenti, ma non ancora economicamente convenienti per il mercato industriale: per ciascuna di esse l’obiettivo posto è al momento soltanto in termini di miglioramento del cosiddetto coefficiente TRL (Technology Readiness Level), cioè il livello di maturità della tecnologia (che varia da 1 a 9, dove 1 corrisponde alla definizione dei principi base e 9 indica un sistema già utilizzato in ambiente operativo). In quasi tutti i casi, i programmi di ricerca punteranno almeno al livello 8, cioè la fase successiva a quella di prototipo, in cui le tecnologie entrano nella fase di produzione: in molti casi si parte da tecnologie per cui il relativo prototipo è stato già testato in ambito industriale (TRL 6). In tutti i casi è stato stimato, almeno in via preliminare, il budget necessario per raggiungere l’obiettivo grazie a progetti di ricerca mirati.
78 Il 27/09/2017 lo Steering Group del SET Plan ha approvato il SET-Plan ACTION n°6 - Implementation Plan, con il quale l’Unione EUropea ribadisce le sue priorità in merito a ricerca e innovazione nel settore dell’efficienza energetica nell’industria.
Tabella 4.1 – Consumi e potenziali risparmi dei settori industriali più energivori
Metriche di settore Consumo di energia finale Risparmio economico potenziale entro il 2030 (rientro <=2 anni) Risparmio tecnico potenziale entro il 2030 Costo energetico/ valore aggiunto Numero di impiegati Valore aggiunto lordo
Settore Mtep/anno Mtep/anno Mtep/anno % Milioni Miliardi €
Cellulosa e carta 34,3 1,1 7,2 16% 1,43 79,0
Siderurgia 50,8 2,9 16,3 36% 0,63 39,7
Minerali non metallici 34,2 1,2 7,1 23% 1,29 63,9
Chimica e Farmaceutica 51,5 2,6 16,5 12% 1,72 229,8
Cellulosa e carta 34,3 1,1 7,2 16% 1,43 79,0
Metalli non ferrosi 9,4 0,5 1,9 23% 0,46 23,7
Raffinerie di petrolio 44,7 1,7 10,6 44% 0,12 24,3
Cibo e bevande 28,4 1,4 6,8 10% 4,53 251,4
Macchinari 19,3 1,0 5,3 3% 9,03 579,8
Totale 306,9 13,5 78,9 20,64 1.370,6
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Le tecnologie, i costi e i risparmi attesi sono riassunti in Tabella 4.2.
Riguardo le attività individuate:
• Nel siderurgico, le attività di ricerca e innovazione proposte mirano a realizzare una dimostrazione su vasta scala della produzione di acciaio utilizzando l'idrogeno anziché il coke per ridurre il minerale ferroso. Questo metodo riduce le emissioni di CO2 grazie al passaggio a fonti di energia più ecologiche. A differenza del coke, l'uso dell'idrogeno come riducente non produce emissioni di CO2 puntuali e non produce quasi nessuna emissione nel ciclo di vita, se viene generato utilizzando fonti di energia rinnovabile.
Tabella 4.2 – Tecnologie individuate, costi e risparmi attesi
Settore Attività TRL
attuale TRL
atteso Costi Risparmi attesi
Siderurgico
CO2 avoidance through hydrogen
direct reduced Iron 6-7 8
50 M€ per R&I; 1-2 miliardi di euro/progetto per dimostrazioni su larga scala
Assumendo la piena implementazione nell’EU28:
• 26.300 ktep/a • fino all’80% di CO2/a
• fino a 150 Mt CO2/a
HIsarna smelting reduction process for lowering energy consumption and CO2 emissions
of steel production
6 >=8 35 M€
Assumendo la piena implementazione nell’EU28:
• 8.928 ktep/a • 36.000 ktCO2eq/a
Top Gas Recycling – Blast Furnace
(TGR-BF) using plasma torch 6-7 8
495 M€
Assumendo la piena implementazione nell’EU28:
• Plasma torch project 900 ktep/a • Plasma torch project 10,3 Mt/a di CO2
• TRG-BF senza CCS 5.500 ktep/a • TRG-BF senza CCS 122 Mt/a di CO2
Chimico farmaceutico
Process intensification & modular approach
4-5 8
>20 M€ (per diversi progetti)
Riduzione dell'intensità energetica stimata fino al 30% (in base a progetti precedenti) per la produzione di sostanze chimiche ad alto valore aggiunto
Separation technologies 4-5 8 >10 M€ Fino al 30% di riduzione dell'energia necessaria per le operazioni di separazione
Power-to-X & Unconventional
energy sources 4-5 8 >30 M€
Emissioni di CO2 evitate: 2,7 Mt nel 2030 e
20 Mt nel 2050 per una domanda di elettricità che sale a 16 TWh nel 2030 e a 135 TWh nel 2050
Recupero del calore
New technologies for utilization of high temperature waste heat in industrial systems, considering the whole energy cycle from the heat production to the delivery and end use, including environmental impact
5 7 12 M€
n.d.
Heat pumps and refrigeration converting low grade heat or cool into higher grade heat or cool
4 8 4 M€
• Almeno il 3,5% (1.750 ktep/a) • Almeno l'1,2% (4.575 ktCO2/a)
(i dati considerano l'impiego della tecnologia solo nel settore siderurgico)
Use of low temperature waste heat to generate electrical power at highest efficiencies
1-4 9 16 M€
• Almeno il 6,9% (3.500 ktep/a) • Almeno il 2,4% (9.150 kt CO2/a)
(i dati considerano l'impiego della tecnologia solo nel settore dell'industria siderurgica)
High temperature waste heat recovery using the CO2 cycle to
generate electrical power 4 9 40 M€
• Almeno il 13,8% (7.000 ktoe/a) • Almeno il 4,8% (18.300 kt CO2/a)
(i dati considerano l'impiego della tecnologia solo nel settore siderurgico)
Hybrid plants for waste heat upgrade integrating renewable energy into industrial plants and processes
4 9 20 M€
• 13,8% (7.000 ktoe/a) • 4,8% (18.300 kt CO2/a)
(i dati considerano l'impiego della tecnologia solo nel settore dell'industria siderurgica)
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• Il comparto chimico affronta le seguenti sfide per l’innovazione: ottimizzazione del design per processi piùintensivi e impianti più flessibili e modulari; sviluppo di tecnologie di separazione più efficienti; l'uso di fonti di energia non convenzionali e l'elettrificazione.
• Calore e refrigerazione: la R&I in quest'area si concentra su pompe di calore industriali che convertono il calore di bassa qualità in calore di qualità superiore (temperatura più elevata), e cicli di refrigerazione che convertono il raffreddamento di basso grado in un raffreddamento di qualità superiore.
Horizon 2020, il programma quadro dell’Unione Europea per la ricerca e l’innovazione, è la fonte principale di finanziamento delle attività di ricerca sulle varie priorità individuate dal SET Plan. Per la stagione 2014-2020 il Programma ha stanziato per l’energia circa 25 miliardi di euro e una parte di questi fondi è destinata proprio allo sviluppo di queste tecnologie.
In Italia il Programma Nazionale della Ricerca 2015-2020 ha individuato 12 aree prioritarie di intervento, ognuna delle quali integra la programmazione e le risorse dello Stato con quelle europee, in particolare con le Politiche di Coesione e proprio con il programma Horizon 2020. Tra le 12 aree tematiche figura anche l’energia, considerata ad alta priorità e per la quale individuare delle tecnologie specifiche, in grado di promuovere la competitività dell’industria italiana, consolidando il binomio industria-energia proprio grazie alle opportunità dell’efficienza energetica.
4.1.1 Progetti di Ricerca e Innovazione nelle Politiche di Coesione del ciclo di programmazione 2007-2013 L. Manduzio
I progetti riferibili ad attività R&I nell’ambito della programmazione 2007-2013 delle Politiche di Coesione sono 21.235, per un costo complessivo di Finanziamento Totale Pubblico di 8,8 miliardi di euro79 (Tabella 4.3), pari al 9% del totale dei progetti monitorati, che deriva dai Fondi Strutturali 2007-2013, integrati dalla parte di finanziamento nazionale. In particolare l’85% deriva dal FESR e il 4% dal FSE. L’ulteriore 11% è costituito da risorse dei Programmi
79 Fonte: Opencoesione, dato Aggiornato al 31 ottobre 2017.
Professor Riccardo Basosi Rappresentante italiano nel Comitato energia di Horizon 2020
Nell’ambito del Programma Horizon 2020, nel 2017 i risultati dell’Italia nella Configurazione SC3 – Secure, Clean and Efficient Energy sono stati particolarmente positivi: un rientro finanziario superiore al 10,6% e un tasso di successo di quasi il 17%. Quali sono a suo parere i motivi della differenza?
Il divario tra le due cifre è dovuto essenzialmente ai problemi strutturali noti (numero di ricercatori e stipendi inferiori ai Paesi competitors) e altri di natura contingente su cui si può lavorare, come la scarsa partecipazione ai Bandi delle Aziende e dei Centri di Ricerca del sud e delle Isole. Pur con lodevoli eccezioni, si misura ancora una certa inerzia nella produzione di Progetti competitivi a livello europeo, che sembra ispirata a scarsa fiducia nelle risorse umane e intellettuali possedute dai nostri ricercatori. La competizione è sempre più agguerrita al punto che il tasso di successo medio si è abbassato intorno al 13 % e il TRL si è alzato intorno a 6 (contro il 3/4 precedente). È quindi evidente che per fare un Progetto di successo è necessario "fare sistema" mettendo insieme le forze dei soggetti industriali delle Università e dei Centri di Ricerca.
A quanto ammontano gli stanziamenti per l’anno in corso e per il 2019?
L’ultimo Work Programme 18-19 ha stanziato rispettivamente 696 M€ per il 2018 e 807M€ per il 2019. La Programmazione di H2020 Energia si chiuderà con un WP da 876M€. Le Focus Area rimangono le stesse dell'ultimo WP, ma ci sarà occasione di affinare le proposte per tenere conto degli argomenti non completamente sviluppati nel precedente WP.
Qual è il ruolo dello Strategic Energy Technology Plan (SET Plan)?
Sempre più il SET Plan sta diventando l'involucro tecnologico che orienta le scelte finanziarie di Horizon. Il 2017 è stato un anno molto intenso per l’implementazione della Roadmap del Piano nella prospettiva del pieno dispiegamento dell’Unione per l’Energia, per quanto riguarda in particolare la ricerca, l’innovazione e la competitività. Nel corso della Conferenza SET Plan svoltasi a Bratislava dal 29 novembre al 1 dicembre 2017 sono stati celebrati i 10 anni dal suo avvento, nel corso dei quali gli Stati membri si sono sempre più mobilitati verso obiettivi tecnologici a basse emissioni di carbonio. La “comunità” del SET Plan ha compiuto notevoli progressi nello sviluppare e adottare piani di attuazione per le dieci azioni prioritarie e raggiungere gli obiettivi strategici condivisi tra gli Stati membri, l'industria europea e le organizzazioni di ricerca, allo scopo di accelerare la transizione energetica. Dei 14 Piani di implementazione in fase di predisposizione nell'ultimo anno da parte dei TWG, tre sono stati adottati alla fine del 2017 e la loro attuazione dovrebbe mobilitare fino a 7 miliardi di euro entro il 2030 da parte del settore pubblico e privato. Gli altri sono in fase di finalizzazione e verranno adottati dallo Steering Group nel corso del 2018.
Quali sono le sinergie del SET Plan?
Il SET Plan è fortemente sinergico, oltre che con l’attuazione della SEN 2017, con il PNR, con i CLUSTER nazionali basati sulle configurazioni di H2020 e con l’accordo internazionale stipulato alla COP21 di Parigi "Mission Innovation", che prevede il raddoppio dei fondi pubblici destinati alla R&S sulle clean technologies entro il 2021. Per l'Italia significa una spesa al 2021 di 444M€. L'Italia, che con la Germania è l'unico Paese a essere presente in tutti i e 14 i Temporary Working Group (TWG) con propri Referenti, ha chiesto con forza di rendere permanenti i TWG, per non vanificare il consistente sforzo di elaborazione e integrazione prodotto. Nel corso del 2017 infatti l'impegno dei Referenti si è espresso, con la collaborazione del Delegati Nazionali, nel riunire le comunità nazionali di stakeholder sia di ricerca che industriali, per portare nei TWG il contributo italiano.
70
Nazionali (FSC e PAC 2007-2013). Al totale del finanziamento hanno contribuito anche risorse finanziarie ordinarie o risorse del ciclo di programmazione precedente, per circa 900 milioni di euro, e risorse private per 3,6 miliardi di euro.
Il 60% del finanziamento si riferisce a progetti distribuiti nell’area Convergenza 2007-2013, ai quali ha contribuito anche il Programma Operativo Nazionale Ricerca e Competitività, che ha finanziato 2.789 progetti per 4,2 miliardi di euro (Tabella 4.4). La Tabella 4.5 che segue illustra la distribuzione dei progetti per macroarea.
Complessivamente, la spesa per R&S energetica in Italia è aumentata da 926 milioni di euro nel 2014 a oltre 1,5 miliardi nel 2015 (+65%), in particolare nel settore privato e largamente dovuta al contributo dell’efficienza energetica (Figura 4.1). Infatti, nel 2015 l’efficienza energetica da sola rappresentava oltre il 54% della spesa, un valore più che quadruplicato dal 2007. L’efficienza energetica assieme alle fonti rinnovabili e le tecnologie per la conversione, la trasmissione, la distribuzione e lo stoccaggio di energia rappresentano circa i tre quarti della ricerca energetica italiana, quota più che raddoppiata negli ultimi 9 anni.
4.2
Le diagnosi energetiche ai sensi dell’articolo 8 del D.Lgs 102/2014
D.Santino, S.FerrariI risultati derivanti dalle attività di ricerca troveranno applicazione diretta nelle imprese dei vari comparti dell’industria e del terziario. Ai sensi dell’articolo 8 del Decreto Legislativo 102/2014 di recepimento della Direttiva Efficienza Energetica, al 31 dicembre 2017 risultano pervenute ad ENEA 15.460 diagnosi di siti produttivi, relative a 8.686
Tabella 4.3 – Progetti R&I e finanziamento totale pubblico (M€) per ambito di programmazione
Numero progetti Finanziamento totale pubblico
Fondi Strutturali – FESR 16.855 7.536,3
Fondi Strutturali – FSE 2.956 322,9
Fondo Sviluppo e Coesione 1.066 684,5
Piano Azione e Coesione 358 269,8
Totale 21.235 8.813,6
Tabella 4.4 – Progetti R&I e finanziamento totale pubblico (M€) per macroarea geografica
Numero progetti % Finanziamento totale pubblico
Mezzogiorno 7.177 33% 5.773,4
Centro-Nord 13.638 64% 2.507,1
Progetti localizzati in più Regioni 420 2% 533,1
Totale 21.235 8.813,6
Figura 4.1 – Distribuzione della R&S nel settore dell'energia per area