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Efficienza energetica nelle acciaierie: a che punto siamo?

Scritto da
Gianluigi Torchiani
Efficienza energetica nelle acciaierie: a che punto siamo?

Nell’immaginario collettivo, probabilmente, la produzione siderurgica è considerata come l’attività industriale per antonomasia, con i suoi enormi forni e un metodo di lavorazione certamente non snello e caratterizzato da un notevole impatto ambientale.

Questa industria, oggi, si trova di fronte alla necessità di abbracciare una svolta sostenibile, che passa anche e soprattutto da una maggiore attenzione all’efficienza energetica delle acciaierie.

La diminuzione dei consumi energetici, infatti, può innescare un circolo virtuoso di riduzione delle emissioni e di efficientamento complessivo dei processi produttivi.

Con impatti che vanno anche al di là del mondo dell’acciaio – come dimostra l’eco che in questi anni ha accompagnato l’acciaieria Ilva di Taranto – tale produzione gioca ancora un ruolo chiave nel tessuto produttivo nazionale.

Le ragioni, ovviamente, non sono soltanto ambientali ma anche economiche: l’attività siderurgica è estremamente energivora, tanto che in media – secondo la Commissione Europea – i costi energetici possono arrivare a incidere anche sino al 40% del totale dei costi operativi.

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Consumi energetici nelle acciaierie: la situazione di partenza

Secondo i dati di Federacciai, l’Italia è il secondo produttore di acciaio a livello europeo (dopo la Germania) e il decimo produttore mondiale, con 35 stabilimenti produttivi dislocati sul territorio nazionale.

Non solo: l’industria siderurgica concorre al fatturato dell’intero settore manifatturiero italiano per circa il 3,5% in termini diretti e per il 35% attraverso l’attività dei settori utilizzatori (costruzioni, meccanica, automotive, elettrodomestici, servizi energetici, prodotti in metallo ecc.).

Ma a che punto siamo in Italia con l’efficientamento energetico delle acciaierie? La notizia parzialmente positiva è che non siamo all’anno zero, anzi: dal 1995 ad oggi, la siderurgia italiana, grazie anche all’introduzione di sistemi di gestione energetica sempre più efficienti, è stata capace di ridurre del 25% i propri consumi energetici totali per tonnellata di acciaio prodotto (fonte: Rapporto di Sostenibilità 2019 di Federacciai).

Non solo: la siderurgia italiana risulta tra le più efficienti su scala europea e mondiale, con consumi specifici ampliamente al di sotto di Germania, Francia e Inghilterra (sia in termini assoluti che di trend).

Anche in termini di emissioni specifiche dirette di CO2, ci sono stati passi in avanti apprezzabili (-35% dal 1990 ad oggi).

Efficienza energetica nelle acciaierie: la normativa

Risultati che sono stati indotti, come quasi sempre accade, anche dalla spinta normativa: occorre infatti considerare che il settore siderurgico è soggetto alla disciplina comunitaria in materia di prevenzione e controllo integrato dell’inquinamento, concetto introdotto per la prima volta a livello UE a partire dal 1996 con la prima direttiva IPPC -Integrated Pollution Prevention and Control.

In particolare, questa direttiva stabilisce che le condizioni di autorizzazione devono essere basate sulle migliori tecniche disponibili (BAT, Best Available Techniques), intese come l’insieme delle soluzioni tecniche più avanzate (impiantistiche, gestionali e di controllo) economicamente e tecnicamente adottabili nell’ambito del pertinente comparto industriale.

Un approccio normativo di questo tipo, è facile da capire, ha spinto l’adozione di soluzioni capaci di garantire una maggiore efficienza energetica delle acciaierie.

Le modalità di produzione dell’acciaio

Ma come si può fare effettivamente efficienza energetica nelle acciaierie? Per rispondere esattamente a questa domanda occorre necessariamente fare i conti con le modalità di produzione dell’acciaio. Che può essere distinto in due grandi macrocategorie: ciclo integrale e forno elettrico.

Mentre il primo utilizza come materie prime essenziali il minerale di ferro e il carbon fossile, il secondo si realizza attraverso la fusione del rottame ferroso, sfruttando le caratteristiche di completa riciclabilità dell’acciaio nei singoli impianti.

Nonostante gli sforzi in direzione di una sempre maggiore efficienza energetica, il ciclo a forno elettrico continua inevitabilmente a caratterizzarsi per consumi elettrici più elevati. Occorre però considerare che l’utilizzo di rottami di qualità come materia prima primaria rende però più efficiente l’uso del forno elettrico sotto il profilo dell’impiego delle risorse energetiche complessive.

Secondo i dati della Commissione Europea, i vantaggi diretti del forno elettrico rispetto all’input energetico totale corrispondono a un risparmio del 75% rispetto all’utilizzo del materiale ferroso, a una netta riduzione dell’inquinamento atmosferico (86% circa), nonché del consumo di acqua (40%) e dell’inquinamento delle acque (76%) e infine dei rifiuti da attività estrattiva (97%).

Più efficienza energetica nelle acciaierie con il recupero termico

Stante queste condizioni, esistono numerosi spazi di efficientamento per le acciaierie, anche a beneficio dell’intera collettività, in particolare attraverso il recupero del calore del processo produttivo dell’acciaio.

A Brescia, ad esempio, è in funzione il sistema iRecovery, grazie alla collaborazione tra l’acciaieria Ori Martin e A2A: tale sistema è in grado di convogliare il calore in un impianto in grado di recuperarlo generando vapore, il quale viene prima immagazzinato e successivamente trasformato in energia elettrica, attraverso una turbina a ciclo organico, e in energia termica, che alimenta la rete di teleriscaldamento di Brescia.

In questo modo, il sistema ogni anno scalda 2.500 famiglie in inverno e in estate produce energia elettrica pulita, equivalente al fabbisogno di 700 famiglie, garantendo una riduzione nell’emissione di CO2 di 10.000 tonnellate.

Ovviamente il recupero termico può essere impiegato per l’efficientamento interno della produzione: Lucchini RS ha realizzato un tunnel di infornamento diretto, equipaggiato con due nastri-tunnel in grado di controllare la temperatura tra l’uscita dal laminatoio e l’ingresso nel forno del materiale oggetto di trattamento termico.

In questo modo, diventa possibile evitare la dispersione del calore, riducendo inoltre il consumo di gas necessario a riportare in temperatura il materiale oggetto di trattamento.

Il monitoraggio a servizio dell’efficienza delle acciaierie

Un’altra possibilità per l’efficientamento risiede naturalmente nell’accurato monitoraggio del processo produttivo. Ad esempio, Acciaierie Venete si è dotata di un nuovo laminatoio, progettato con un sistema di automazione 4.0 che prevede il controllo totale del processo di produzione partendo dall’acciaio liquido fino al prodotto finito, per agevolare la produzione di piccoli lotti di acciai e cambi frequenti di dimensioni.

Il sistema si basa su un’architettura di automazione e di sensoristica intelligente interconnessa, che permette la raccolta strutturata di tutte le informazioni dell’impianto per l’analisi e l’ottimizzazione del processo in termini di qualità, efficienza, manutenibilità, scoprendo così in tempo reale la presenza di sacche di inefficienza.

Un’ulteriore possibilità a disposizione per l’efficientamento delle acciaierie risiede nell’utilizzo di soluzioni software basate sull’intelligenza artificiale e sugli analytics, che permettono di analizzare in maniera rapida il grande volume di dati e parametri delle acciaierie.

In questo modo, diventa così possibile prendere le decisioni più opportune, ottimizzando il processo anche da un punto di vista energetico.

Infine, occorre considerare che gli stabilimenti delle imprese siderurgiche spesso si prestano bene all’installazione di impianti per l’autoproduzione/autoconsumo di energia elettrica da fonti rinnovabili, in primis ovviamente i pannelli fotovoltaici.

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