Energy 4.0 1

1. COS’È L’INDUSTRY 4.0 ............................... 2

IV Rivoluzione Industriale ........................................... 2 Internet of Things ...................................................... 2 Evoluzione dell’IoT in campo energetico................... 3 Ottimizzare distribuzione e modelli di consumo ....... 3

Benefici attesi ............................................................. 4

Autoproduzione e Distribuzione Locale di Energia

Sostenibile .................................................................. 5 Nuovi sistemi da fonti rinnovabili per i fabbisogni di

aziende ...................................................................... 5 Nuovi sistemi da fonti rinnovabili a favore di utenze

domestiche ................................................................ 6 Interventi sulle tariffe elettriche ............................... 7

2. ITALIA 4.0 .................................................. 8

Certificati Bianchi ....................................................... 9

Il Conto Termico ....................................................... 10

Fondo Nazionale per l’Efficienza Energetica ............. 11

Piano Impresa 4.0 ..................................................... 11 Settori interessati e interventi ammissibili .............. 12 Metodo di calcolo del risparmio ............................. 13

Monitoraggio, verifica e audit .................................. 14 Obiettivi di risparmio energetico previsti e durata dei

periodi intermedi..................................................... 14

3. GLI ACCUMULATORI DI ENERGIA ............ 15

Che cosa sono e come funzionano? .......................... 15

Quali sono i vantaggi? .............................................. 17

Quali sono i limiti? .................................................... 18

Lo sviluppo tecnologico dei sistemi di accumulo ....... 18 Batterie al rabarbaro ............................................... 18 Batterie ad alta densità ........................................... 19

Dalla teoria alla pratica ............................................. 19

4. I VEICOLI ELETTRICI ................................. 20

Cosa sono e come funzionano .................................. 20

Vantaggi e svantaggi ................................................ 21 Manutenzione ......................................................... 21 Efficienza energetica ............................................... 21 Impatto ambientale ................................................ 21 Autonomia e tempi di ricarica ................................. 22

Costi di acquisto e di utilizzo .................................... 22

Veicoli da esterni ..................................................... 23 Internet delle cose .................................................. 23 Autostrade intelligenti ............................................ 24

Movimentazione interna ......................................... 24 Tipologie di carrelli .................................................. 24

ALLEGATO VITA TECNICA DEGLI INTERVENTI E

DURATA DEI RISPARMI ................................... 26

BIBLIOGRAFIA................................................. 28

Energy 4.0 2

1. Cos’è l’Industry 4.0 Industria 4.0 è un’espressione che ha origine in

Germania. É stata, infatti, pronunciata per la prima

volta all’annuale Fiera di Hannover nel 2011 da un

gruppo di lavoro dedicato all’industria 4.0, presie-

duto da Siegfreid Dais, della multinazionale di inge-

gneria ed elettronica Robert Bosh GmbH, e da Hen-

ning Kagermann della Acatech (Accademia tedesca

delle Scienze e dell’Ingegneria).

Quando si parla d’Industria 4.0, si fa riferimento

alla quarta rivoluzione industriale, in altre parole

quella che caratterizza i giorni nostri. Diversamente

dalle rivoluzioni del XVIII, XIX e XX secolo, non è

possibile attribuirgli un periodo o una data di inizio

precisa, ma, giacché rivoluzione, porterà anch’essa

a un cambiamento su scala globale, basato princi-

palmente sull'interconnessione dei dispositivi me-

diante l'utilizzo di internet.

Figura 1 Obiettivi dell’industria dalla rivoluzione industriale del XVIII secolo ad oggi

IV Rivoluzione Industriale L’industria 4.0 scaturisce dalla quarta rivoluzione

industriale. Non esiste ancora una definizione

esauriente del fenomeno, ma in estrema sintesi al-

cuni analisti tendono a descriverla come un pro-

cesso che porterà alla produzione industriale del

tutto automatizzata e interconnessa, oltre che allo

sviluppo di concetti nuovi e innovativi (Luciana

Maci, 19-12-2016).

Secondo un rapporto della multinazionale di con-

sulenza McKinsey del giugno 2015, le nuove tecno-

logie digitali avranno un impatto profondo nell’am-

bito di quattro direttrici di sviluppo:

• La prima riguarda l’utilizzo dei dati, la potenza

di calcolo e la connettività, e si declina in big

data, open data, Internet of Things, machine-

to-machine e cloud computing per la centraliz-

zazione delle informazioni e la loro conserva-

zione;

• La seconda componente è quella degli analy-

tics: una volta raccolti i dati, bisogna ricavarne

valore. Oggi solo l’1% dei dati raccolti viene uti-

lizzato dalle imprese, che potrebbero invece

ottenere vantaggi a partire dal “machine lear-

ning”, dalle macchine cioè che perfezionano la

loro resa “imparando” dai dati via via raccolti e

analizzati;

• La terza direttrice di sviluppo è l’interazione tra

uomo e macchina, che coinvolge le interfacce

“touch”, sempre più diffuse, e la realtà aumen-

tata: per fare un esempio, la possibilità di mi-

gliorare le proprie prestazioni sul lavoro utiliz-

zando strumenti come i Google Glass;

• Infine, c’è tutto il settore che si occupa del pas-

saggio dal digitale al “reale”, e che comprende

la manifattura additiva, la stampa 3D, la robo-

tica, le comunicazioni, le interazioni machine-

to-machine e le nuove tecnologie per imma-

gazzinare e utilizzare l’energia in modo mirato,

razionalizzando i costi e ottimizzando le presta-

zioni.

Internet of Things

È un neologismo utilizzato in telecomunicazioni, un

termine di nuovo conio (utilizzato la prima volta da

Kevin Ashton, ricercatore presso il MIT, Massachu-

setts Institute of Technology), che nasce dall’esi-

genza di assegnare un nome agli oggetti reali con-

nessi a Internet.

Come riportato in un lungo articolo di Mauro Bellini

(internet4things, 2016), l’internet delle cose (o in

lingua originale “Internet of Things“) trova sempre

più consenso e rappresenta sempre più un’occa-

sione di sviluppo. Aumentano i dispositivi connessi,

e c’è una forte fiducia in Italia verso le tecnologie

IoT (abbreviazione per Internet of Things) più con-

solidate e resistenza a provare l’Internet delle cose

più innovativo.

Energy 4.0 3

L’evoluzione di internet ha esteso internet stesso a

oggetti e luoghi reali (“cose” appunto), che ora pos-

sono interagire con la rete e trasferire dati e infor-

mazioni. L’oggetto interagisce con il mondo circo-

stante, in quanto è dotato di “intelligenza”, in altre

parole recupera e trasferisce informazioni tra rete

internet e mondo reale. Gli oggetti connessi nel

mondo attraverso questa nuova tecnologia sono

ormai svariati miliardi, e nuovi ambiti lavorativi e

l’economia ne vengono influenzati.

Occorre inoltre considerare che questo fenomeno

è presente da molto più tempo rispetto al mo-

mento in cui è stata coniata questa definizione. Gli

utenti che hanno oggetti riconducibili all’Internet

delle cose, come braccialetti o orologi intelligenti,

spesso non sanno di poter dire di utilizzare un og-

getto dell’IoT (ovvero connesso). L’internet delle

cose associa il tema di Intenet con gli oggetti reali

della vita di tutti i giorni, oggetti (e dispositivi) che

saranno sempre più connessi e che stanno realiz-

zando a una rete ancora più fitta di presenza sul

territorio e in tutti gli ambienti che necessitano di

controllo, automazione e rilevamento.

Possiamo concludere che con l’Internet delle cose

si può indicare un insieme di tecnologie che per-

mettono di collegare a Internet qualunque tipo di

apparato. Lo scopo di questo tipo di soluzioni è so-

stanzialmente quello di monitorare e controllare e

trasferire informazioni per poi svolgere azioni con-

seguenti.

Evoluzione dell’IoT in campo energetico

Insieme all’Internet of Thinghs, Big Data e intelli-

genza artificiale (AI) compongono le tre tecnologie

che stanno letteralmente ridisegnando gli scenari

competitivi delle aziende dei comparti energia e

oil&gas. La liberalizzazione del mercato delle utility

ha spinto le realtà del settore ad accelerare le stra-

tegie di trasformazione digitale.

L’Unione europea, poi, ha impresso un ulteriore

sprint con il pacchetto “Clima-Energia” contenuto

nella Direttiva 29/2009. Al suo interno, il “Piano 20-

20-20”, impone ai paesi membri una riduzione

delle emissioni di gas serra del 20%, un pari au-

mento dell’energia “pulita”, proveniente quindi da

fonti rinnovabili, e una contrazione del 20% dei

consumi energetici. Il tutto entro il 2020. È la stessa

direttiva che mira a convertire l’80% della base in-

stallata di contatori tradizionali del Vecchio Conti-

nente in smart meter, ovvero contatori intelligenti

connessi in ottica IoT.

Con il termine "smart metering" si intendono i si-

stemi che consentono la telelettura e telegestione

dei contatori di energia elettrica, gas e acqua. I van-

taggi dei sistemi di smart metering sono numerosi:

oltre alla riduzione di costi per le letture e per le

operazioni di gestione del contratto (es., cambio

fornitore, disattivazione etc.) che possono essere

effettuate in modo automatico a distanza, e con

maggiore frequenza, senza un intervento in loco

dell'operatore i sistemi di smart metering consen-

tono altri vantaggi, che dipendono dal settore in cui

sono applicati. Tra questi vantaggi vi sono:

• migliore consapevolezza del cliente finale in re-

lazione ai propri consumi;

• promozione dell'efficienza energetica e

dell'uso razionale delle risorse;

• migliore gestione della rete e migliore indivi-

duazione delle perdite tecniche e commerciali;

• facilitazione della concorrenza (nei settori libe-

ralizzati) per la possibilità di ottenere una let-

tura "spot" (al di fuori del ciclo di lettura) in oc-

casione del cambio di fornitore.

L'Italia è stato il primo paese europeo a introdurre

su larga scala gli smart meter elettrici per i clienti

finali in bassa tensione ed è tuttora il primo paese

al mondo per numero di smart meter di energia

elettrica in servizio (oltre 35 milioni). Secondo un

recente report della Commissione europea, il si-

stema italiano di smart metering, con sostituzione

dei contatori tradizionali dal 2001, è stato il più ef-

ficiente in Europa.

Ottimizzare distribuzione e modelli di consumo

I nuovi rilevatori di consumi traducono in pratica il

concetto di Smart Home e lo integrano in una vi-

sione più ampia di efficienza energetica ottenuta

Energy 4.0 4

attraverso le Smart Grid1. Tali reti eletriche di

nuova generazione sfruttano le tecnologie IoT e i

Big Data per ridurre al minimo sprechi e ineffi-

cienze grazie all’analisi continua dei flussi di infor-

mazioni sui consumi. Le reti intelligenti collegano

tra loro i produttori di energia – le utility stesse, ma

anche aziende e privati cittadini che hanno rag-

giunto l’autonomia energetica – con i consumatori.

Per gli operatori del settore si apre tutto un venta-

glio di nuove opportunità per ottimizzare le attività

di distribuzione. Alcune volte sarà conveniente pro-

durre energia, altre volte invece immagazzinarla e

altre ancora acquistarla in tempo reale dagli altri

attori dell’ecosistema. Le tecnologie IoT permet-

tono alle utility di aggiustare il mix della produzione

energetica in tempo reale aumentando il ricorso a

fonti rinnovabili, gestendo al meglio i picchi di do-

manda e allontanando il rischio di collassi della rete

e blackout. Questo nelle utility si traduce, come è

facile immaginare, in risparmi anche di diversi mi-

lioni di euro.

Figura 2 Rappresentazione schematica dei collegamenti energetici esistenti in una Smart Grid

Il miglior allineamento delle stime (tradizional-

mente basate sulle rielaborazioni dei dati storici)

con i consumi reali è un problema particolarmente

sentito dalle utility. Il gap tra consumi ipotizzati ed

effettivi a livello nazionale, secondo l’AEEGSI (Au-

torità per l’Energia Elettrica il Gas e il Sistema

Idrico), si aggira tra l’1,5 e il 2% della produzione

1 Le SMART GRID sono realizzate con tecnologie intelligenti che si rivelano in grado di gestire la rete elettrica integrando tutti gli utenti e gli even-tuali prodotti ad essa connessi. Lo scopo, e il principio con cui lavorano, è quello di distribuire l’energia che entra in rete nel modo più efficiente possibile. Immaginiamoci la smart grid come una rete formata da tante altre reti più piccole, coordinate, che mettono in comunicazione produttori e consumatori. Queste mini reti sono collegate tra loro in modo da potersi scambiare informazioni; è il modo per riuscire a gestire i picchi di richie-sta con la massima efficienza. Nella pratica, ciò permette di evitare interruzioni di elettricità e di ridurre il carico dove necessario Le smart grid ci fanno risparmiare soldi perché rendono “intelligente” il nostro sistema di produzione e distribuzione dell’energia. Allo stesso tempo anche l’ambiente ne trae beneficio come spesso accade quando si evita di sprecare materia ed energia. Le smart grid sono realizzate con tecnologie intelligenti che si rivelano in grado di gestire la rete elettrica integrando tutti gli utenti e gli eventuali prodotti ad essa connessi. Lo scopo, e il principio con cui lavorano, è quello di distribuire l’energia che entra in rete nel modo più efficiente possibile. Immaginiamoci la smart grid come una rete formata da tante altre reti più piccole, coordinate, che mettono in comunicazione produttori e consu-matori. Queste mini reti sono collegate tra loro in modo da potersi scambiare informazioni; è il modo per riuscire a gestire i picchi di richiesta con la massima efficienza. Nella pratica, ciò permette di evitare interruzioni di elettricità e di ridurre il carico dove necessario Le smart grid ci fanno risparmiare soldi perché rendono “intelligente” il nostro sistema di produzione e distribuzione dell’energia. Allo stesso tempo anche l’ambiente ne trae beneficio come spesso accade quando si evita di sprecare materia ed energia.

elettrica effettiva, che secondo i dati ufficiali di

Terna ammontava a circa 320 miliardi di KWh nel

2017.

L’integrazione dell’analisi dei social permette di an-

ticipare l’impatto di fenomeni “di massa”, come

uno sciopero, sull’andamento dei consumi. L’assi-

milazione delle previsioni meteorologiche nelle

piattaforme AI, invece, consente di stimare gli ef-

fetti sulla domanda di eventi atmosferici avversi

come forti nevicate e nubifragi.

La possibilità di rivedere le tariffe sfruttando le po-

tenzialità dell’AI, le analisi predittive e i Big Data

permette di offrire nuovi modelli di consumo più in

linea con lo stile di vita e le abitudini dell’utente.

Differenziare l’offerta nell’ottica della maggior per-

sonalizzazione garantirà più efficienza e qualità dei

servizi erogati e permetterà agli utenti di rispar-

miare sulle bollette. Per farlo, però, servono più in-

formazioni e occorre essere in grado di rielaborarle

in tempi più brevi. Ecco perché migrare al Cloud è

un imperativo per le aziende del comparto. Utiliz-

zare risorse di calcolo in Cloud rende più economica

la gestione di data lake, data warehouse, CRM e da-

tabase, l’analisi dei Big Data, l’utilizzo di intelligenza

artificiale e machine learning.

Benefici attesi

La strada tracciata porta a una strategia che si deli-

nea attraverso l’introduzione di soluzioni ready to

use ed easy to use, che garantiscano valore ag-

giunto alla produzione in termini di flessibilità, mo-

dularità e scalabilità dei sistemi. I nuovi prodotti in

sviluppo seguono un filo conduttore comune le-

gato all’innovazione tecnologica e alla

Energy 4.0 5

collaborazione sempre più stretta tra uomo e si-

stemi di automazione come i robot e gli AGV.

Altri concetti chiave riguardano i sistemi di connec-

tivity che includono assistenza in remoto e data

management riguardante produzione e manuten-

zione, oltre al potenziamento dei tools di assistenza

operatore con lo scopo di incrementare la qualità.

La ricerca di sempre nuove soluzioni ha portato alla

necessità di introdurre e formare figure in possesso

di nuove skills e, al contempo, di valorizzare le com-

petenze già presenti in azienda.

Riassumendo i benefici attesi, mediante l'adozione

di principi Industry 4.0, trovano posto incrementi

in:

• flessibilità, produzione di piccoli lotti ai costi

della grande scala;

• velocità, dal prototipo alla produzione,

• produttività, tempi minori di setup, riduzione

errori e fermi macchina;

• qualità e minori scarti, mediante l'utilizzo di

sensori in real time;

• competitività del prodotto grazie a funzionalità

derivanti dall’IoT.

Industry 4.0 non è più soltanto una teoria, ma una

concreta realtà, nelle fabbriche così come nel web.

Autoproduzione e Distribuzione Locale

di Energia Sostenibile

L’autoproduzione e la distribuzione locale di ener-

gia da fonti rinnovabili in Italia è una possibilità con-

templata apertamente negli articoli 21 e 22 della

nuova proposta della Commissione Europea di mo-

difica della direttiva Direttiva europea sulle rinno-

vabili, posizione che darebbe forza e dignità alle fi-

gure del prosumer e delle comunità energetiche.

Le innovazioni che vanno nella direzione dell’auto-

produzione e distribuzione locale di energia da

fonti rinnovabili nel territorio italiano, sono presen-

tate in varie proposte in modo da creare opportu-

nità di innovazione che aiutino famiglie e imprese:

1. nuovi sistemi da fonti rinnovabili per i fabbiso-

gni di aziende;

2. nuovi sistemi da fonti rinnovabili per utenze

domestiche e condomini;

3. interventi sulle tariffe elettriche.

Nuovi sistemi da fonti rinnovabili per i fabbisogni

di aziende

Tra aziende limitrofe è consentito lo scambio di

energia elettrica prodotta da impianti da fonti rin-

novabili e in cogenerazione ad alto rendimento at-

traverso reti private. All'interno degli edifici a desti-

nazione commerciale e nelle aree con servizi con-

divisi sono consentiti la produzione e l’autocon-

sumo collettivi di energia elettrica prodotta da

fonti rinnovabili e in cogenerazione ad alto rendi-

mento.

Coerentemente con quanto previsto dal “Clean

Energy Package” per le “comunità energetiche”, le

misure valgono per tutti i nuovi interventi di po-

tenza complessiva fino a 18 KW. La cessione dell'e-

nergia elettrica è regolata da contratti consortili o

di vendita diretta tra privati sulla base di accordi bi-

laterali nel rispetto delle condizioni di sicurezza e

stabilità del servizio. La produzione di tale energia

elettrica deve essere esclusivamente da fonti rin-

novabili e da cogenerazione ad alto rendimento,

eventualmente integrata con sistemi di accumulo.

Se la configurazione è in grado di ridurre gli sbilan-

ciamenti e, in prospettiva, di rendere servizi di di-

spacciamento può beneficiare di un vantaggio in

termini di riduzione degli oneri di sistema, di di-

spacciamento e di distribuzione. Con il gestore di

rete sarà definito un contratto di immissione in rete

con individuazione di una tolleranza massima

nell’energia non auto-consumata e una riduzione

della potenza impegnata in prelievo rispetto alla si-

tuazione precedente l’installazione degli impianti

di produzione. Queste fattispecie contrattuali var-

ranno all’interno di edifici a destinazione commer-

ciale, di distretti produttivi, di Asi e nelle aree arti-

gianali, tra aziende artigianali, industriali e agricole

limitrofe fino alla distanza massima di 2 km dai con-

fini catastali e comunque all’interno dello stesso

Comune o di superfici massime da individuare. Gli

Energy 4.0 6

interventi avrebbero inizialmente la forma dei si-

stemi di distribuzione chiusi (SDC) come definiti

dall'articolo 28 della direttiva 2009/72/CE e a se-

guito dell’entrata in vigore della nuova direttiva rin-

novabili, come configurata all’interno del Clean

Energy Package, potranno estendersi anche oltre

tale configurazione a tutte le aree con servizi con-

divisi anche ove non abbiano le caratteristiche dei

sistemi di distribuzione chiusi (Cfr. Articolo 21 “Re-

newable self-consumers” della proposta di diret-

tiva sulle rinnovabili del Winter Package). L’auto-

consumo godrà del mancato pagamento della

quota variabile degli oneri di sistema e di distribu-

zione. La quota di oneri di sistema e distribuzione

da pagarsi in misura fissa sarà poi parametrata alla

potenza impegnata al punto di connessione della

rete privata con la rete pubblica e suddivisa propor-

zionalmente fra gli utenti, in modo da premiare la

diminuzione di potenza impegnata sulla rete pub-

blica. Inoltre, si propone l’applicazione di corrispet-

tivi ridotti di oneri generali di sistema da applicarsi

a queste tipologie di utenze.

A vantaggio di questi nuovi sistemi c’è l’opportu-

nità di promuovere innovazioni nella gestione

energetica delle imprese e all’interno degli edifici in

generale, promuovendo gestioni e produzioni con-

divise, per ridurre consumi e costi nella direzione

promossa dalle Direttive europee (2010/31/UE,

Energy Performance Building Directive) dall’Energy

Union e dal recente Clean Energy Package con il

quale si riforma complessivamente la politica ener-

getica comunitaria. In particolare, si consentirà una

gestione aggregata e dinamica dei consumi all’in-

terno degli edifici, permettendo agli utenti aggre-

gati di partecipare ai mercati dell’energia, ivi in-

cluso quello del dispacciamento e della prestazione

di servizi di interrompibilità dei consumi e si stimo-

lerà l’uso di fonti rinnovabili, la transizione a fonti

elettriche, la maggiore efficienza e la diminuzione

dei costi energetici degli edifici. Attraverso la pro-

duzione e distribuzione di energia prodotta da fonti

rinnovabili direttamente alle utenze poste in aree

limitrofe o all’interno dell’edificio commerciale, si

riducono i costi per il sistema e si possono spingere

investimenti, oltre che negli impianti rinnovabili,

anche nella gestione integrata dell’energia (elettri-

cità e calore, efficienza, accumulo, ecc.). Un

sistema di questo tipo è integrato con la rete e

porta vantaggi, riducendo la potenza impegnata e

le oscillazioni rispetto a produzione e consumi, at-

traverso il ruolo dell’accumulo e la possibilità di

sottoscrivere contratti di prelievo e immissione

programmabili. In particolare, consente di azzerare

le eccedenze immesse nella rete pubblica da parte

degli impianti da fonti rinnovabili e per la cogene-

razione di dare la necessaria simmetria fra utenze

elettriche e utenze termiche, che con la attuale di-

sciplina invece non può essere raggiunta, visto che

non si può avere più di una utenza elettrica. Con

queste politiche ci si allinea poi all’Energy Union e

al recente Clean Energy package con il quale si ri-

forma complessivamente la politica energetica co-

munitaria.

Perché entrino in vigore tali agevolazioni è neces-

sario che il Parlamento italiano legiferi per intro-

durre queste innovazioni che dovrebbero presen-

tare inizialmente le caratteristiche dei Sistemi di Di-

stribuzione Chiusi come definiti dall'articolo 28

della direttiva 2009/72/CE e che potranno poi es-

sere estese alle configurazioni previste dall’Articolo

21 e 22 della nuova proposta di direttiva sulle rin-

novabili contenuta nel Clean Energy Package. Per

l’energia prodotta e autoconsumata all’interno de-

gli edifici potranno essere garantiti i certificati bian-

chi, come previsto dalla tredicesima premessa della

nuova proposta di direttiva comunitaria sull’effi-

cienza energetica all’interno del Clean Energy Pac-

kage (2016/376) e dall’Articolo 1 della stessa (che

modifica l’Articolo 7 della Direttiva 2012/27). Tali

norme prevedono infatti espressamente che l’au-

toconsumo di energia elettrica negli edifici è rile-

vante ai fini del raggiungimento degli obblighi di ri-

sparmio energetico.

Nuovi sistemi da fonti rinnovabili a favore di

utenze domestiche

Per i nuovi impianti alimentati da fonti rinnovabili

fino a 10 kW di potenza installata posti a servizio di

utenze domestiche, non incentivati, l'accesso al

meccanismo dello scambio sul posto è semplificato

con conguaglio fisico e non economico della produ-

zione e dei consumi su base annuale nel caso di im-

pianti in autoconsumo per almeno il 60% della

Energy 4.0 7

produzione. In caso di impianti integrati con sistemi

di accumulo, al posto del meccanismo dello scam-

bio sul posto si può usufruire di un contributo di 10

c€/kWh per l’energia autoprodotta e autoconsu-

mata. Tale meccanismo rimarrà in vigore per tre

anni (dalla data di installazione), per verificarne ri-

sultati, replicabilità, modifiche – ad esempio ri-

spetto al peso degli oneri di sistema tra parte varia-

bile e fissa - nella direzione della spinta all’autopro-

duzione da parte delle utenze domestiche inte-

grata con sistemi di accumulo e i risultati rispetto

sia alle oscillazioni nello scambio di energia elet-

trica con la rete che agli impatti rispetto agli oneri

di sistema.

L’idea è quella di aprire ad innovazioni nella produ-

zione energetica da fonti rinnovabili per le famiglie

capaci di produrre diversi risultati positivi. In que-

sto modo si possono spingere infatti interventi che

aiutano a ridurre consumi e costi negli usi dome-

stici, promuovendo al contempo innovazioni che

spostano i consumi verso il vettore elettrico e che

riducono le oscillazioni negli scambi con la rete. At-

tualmente lo scambio sul posto risulta complesso

da gestire per le famiglie, perché prevede una com-

pensazione non quantitativa (tanto metto in rete,

tanto prelevo) ma economica sulla base del costo

dell’energia nei diversi momenti. Attraverso una

semplificazione del regime di scambio sul posto per

le famiglie, si rendono convenienti investimenti

nella produzione da fonti rinnovabili che tendano a

massimizzare l’energia prodotta e consumata ma

anche nella riqualificazione energetica degli edifici

con lo spostamento dei consumi verso il vettore

elettrico (utilizzo delle pompe di calore, fornelli ad

induzione, ecc.). La possibilità di accedere in alter-

nativa allo scambio sul posto a un incentivo diretto

sarebbe limitata solo per l’installazione di impianti

di accumulo. Un sistema di questo tipo è integrato

con la rete e porta vantaggi perché riduce la po-

tenza impegnata e l’oscillazione rispetto a produ-

zione e consumi, attraverso l’obbligo di garantire

una quota minima in autoconsumo.

Interventi sulle tariffe elettriche

Le tariffe elettriche devono premiare l'autocon-

sumo e scoraggiare gli sprechi di energia;

coerentemente con quanto stabilito dal Clean

Energy Package (art. 21), i sistemi in autoconsumo

non devono essere soggetti a procedure spropor-

zionate e a oneri che non riflettano i costi per il si-

stema, consentendo la partecipazione ai costi di si-

stema attraverso tariffe dinamiche e trasparenti.

Un esempio significativo è quello in ambito non re-

sidenziale, dove dev’essere incrementata la quota

delle tariffe di distribuzione pagata in modo varia-

bile e si devono prevedere meccanismi di “demand

response” sulla componente variabile delle tariffe,

come previsto dalla normativa comunitaria, supe-

rando anche la tariffa unica nazionale in materia di

distribuzione. Le tariffe di distribuzione come ri-

chiesto dalla Unione Europea potranno dunque as-

sumere valori più o meno alti a seconda dell’ora di

utilizzo e del disagio che crea l’utilizzo dell’energia

nel momento specifico.

La parte maggioritaria degli oneri di sistema dovrà

dunque continuare ad essere prelevata attraverso

componenti variabili a consumo, anche perché (an-

che in ossequio alla normativa comunitaria come

detto sopra) si dovrà ampliare la parte variabile

delle tariffe di rete a cui si intendono uniformare gli

oneri di sistema. Infine, in riferimento alla riforma

tariffaria per i clienti domestici, sarà necessario va-

lutare l’adozione di nuove modifiche per renderla

conforme alle indicazioni che deriveranno dall’ado-

zione del Clean Energy Package.

È fondamentale che ci si concentri su investimenti

nell’efficienza energetica e nell’autoproduzione

che possono trovare vantaggio da una fiscalità in-

centrata sulla parte variabile invece che su quella

fissa. In questo modo si mantiene una convenienza

economica per investimenti che puntano a ridurre

il prelievo di energia. È necessario legiferare sul

tema, specificando che gli oneri di rete e distribu-

zione in ossequio alla normativa comunitaria de-

vono essere in parte prevalente variabili, flessibili e

basati su principi di “demand response” e avviando

una sperimentazione per il superamento della ta-

riffa nazionale di distribuzione.

Non appena sarà approvata la nuova direttiva sulla

promozione dell’uso dell’energia rinnovabile (COM

2016/382) sarà necessario darvi immediata attua-

zione, ammettendo l’autoconsumo collettivo negli

Energy 4.0 8

edifici e inserendo nella normativa nazionale le

“energy communities” previste dall’articolo 22

della proposta della commissione. L’Articolo 21

della proposta di direttiva per la promozione delle

fonti rinnovabili 382/2016 del 30 novembre 2016

prevede che sia possibile rifornire in autoconsumo

come se fossero un unico soggetto tutti quei sog-

getti che collettivamente producono energia rinno-

vabile all’interno di condomini, sistemi di distribu-

zione chiusi, aree commerciali e di servizi condivisi.

Altrettanto importante si ritiene l’attuazione in Ita-

lia dell’Articolo 22 della proposta di direttiva sulle

rinnovabili (COM 2016/382), riguardo le “renewa-

ble energy communities” che dà diritto a coopera-

tive di cittadini e associazioni no profit di carattere

locale di generare, stoccare, consumare e vendere

energia rinnovabile. Quanto sopra non solo per mi-

gliorare prima possibile l’efficienza energetica degli

edifici, ma anche al fine di consentire al più presto

lo sviluppo in Italia di tutte le applicazioni tecnolo-

giche connesse, evitando di diventare un mercato

preda di operatori che hanno maturato esperienza

negli altri paesi europei che hanno anticipato l’at-

tuazione della direttiva.

2. Italia 4.0

A novembre 2015 il Mise (Ministero per lo sviluppo

economico) ha annunciato un documento intito-

lato “Industry 4.0, la via italiana per la competitività

del manifatturiero”, con sottotitolo “Come fare

della trasformazione digitale dell’industria un’op-

portunità per la crescita e l’occupazione”, nel quale

ha indicato la propria strategia d’azione.

In particolare ha tracciato 8 aree d’intervento per

promuovere lo sviluppo della quarta rivoluzione: ri-

lanciare gli investimenti industriali con particolare

attenzione a quelli in ricerca e sviluppo, cono-

scenza e innovazione; favorire la crescita

dimensionale delle imprese; incoraggiare la nuova

imprenditorialità innovativa; definire protocolli,

standard e criteri di interoperabilità condivisi a li-

vello europeo; garantire la sicurezza delle reti (cy-

ber security) e la tutela della privacy; assicurare

adeguate infrastrutture di rete; diffondere le com-

petenze per Industry 4.0; canalizzare le risorse fi-

nanziare.

Dopo una serie di reiterati annunci ai quali non è

stato dato seguito, il 21 settembre 2016 il presi-

dente del Consiglio Matteo Renzi e il ministro dello

Sviluppo economico Carlo Calenda hanno presen-

tato l’atteso piano del governo per l’Industria 4.0

che è entrare nella successiva legge di stabilità. Il

piano punta a mobilitare nel 2017 investimenti pri-

vati aggiuntivi per 10 miliardi, 11,3 miliardi di spesa

privata in ricerca, sviluppo e innovazione con focus

sulle tecnologie dell’Industria 4.0, più 2,6 miliardi di

euro per gli investimenti privati early stage.

Il provvedimento propone un mix di incentivi fi-

scali, sostegno al venture capital, diffusione della

banda ultra larga, formazione dalle scuole all’uni-

versità con lo scopo ultimo di favorire e incentivare

le imprese ad adeguarsi e aderire pienamente alla

quarta rivoluzione industriale, aumentando la col-

laborazione tra formazione e mondo del lavoro.

Come evidenziato nel menzionato piano del Go-

verno, si possono distinguere 9 diverse tecnologie

abilitanti per quella che viene già definita come la

rivoluzione digitale:

1. Advanced Manufacturing Solutions, robot col-

laborativi interconnessi e rapidamente pro-

grammabili;

2. Additive Manufacturing, stampanti 3D con-

nesse a software di sviluppo digitale;

3. Augmented Reality, realtà aumentata a sup-

porto dei processi produttivi;

4. Simulation, simulazione tra macchine intercon-

nesse per ottimizzare i processi di lavoro;

5. Horizontal/Vertical Integration, integrazione

d’informazioni lungo la catena del valore da

fornitore a consumatore;

6. Industrial Internet, comunicazione multidire-

zionale tra processi produttivi e prodotti;

Energy 4.0 9

7. Cloud, gestione di elevate quantità di dati su si-

stemi aperti,

8. Cyber-security, sicurezza durante le operazioni

in rete e nell’utilizzo dei sistemi aperti;

9. Big Data and Analytics, analisi di un’ampia base

dati per ottimizzare prodotti e processi produt-

tivi.

Questo capitolo riporta fedelmente la normativa

Italiana tratta da: “Applicazione dell’articolo 7 della

direttiva 2012/27/UE sui regimi obbligatori di effi-

cienza energetica” redatta nell’Aprile 2018.

La promozione dell'efficienza energetica rientra

fra gli obiettivi prioritari della strategia dell'Unione

per una crescita intelligente, sostenibile ed inclu-

siva («strategia Europa 2020») ed è al centro delle

politiche per la sostenibilità messe in campo con il

Clean Energy Package nel 2016, al fine di conse-

guire gli sfidanti obiettivi in discussione per il 2030.

Tra gli strumenti fondamentali per il consegui-

mento dei risparmi energetici necessari, vi sono i

regimi obbligatori e le misure alternative, oggetto

dell’articolo 7 della direttiva 2012/27/UE sull’effi-

cienza energetica (di seguito EED). Al fine di rag-

giungere il risparmio di energia finale cumulato mi-

nimo da conseguire nel periodo 2014-2020 e pari a

25,502 Mtep, ci si avvale in primis dello schema

d’obbligo basato sui cd. Certificati Bianchi.

Esso è affiancato inoltre da altri strumenti di soste-

gno per gli interventi di incremento dell’efficienza

energetica e in particolare:

• le detrazioni fiscali per gli interventi di effi-

cienza energetica ed il recupero edile del patri-

monio edilizio esistente;

• il Conto termico;

• il Fondo Nazionale per l’Efficienza Energetica;

• il Piano Impresa 4.0.

Certificati Bianchi

I Certificati Bianchi sono titoli negoziabili che certi-

ficano il conseguimento del risparmio energetico

negli usi finali di energia attraverso interventi e

progetti di incremento dell’efficienza energetica. Il

valore economico dei Certificati, che varia in

maniera dipendente dall’andamento del mercato

stesso, è stato originariamente fissato a 100 €/TEE

e si è modificato nel tempo in funzione degli inve-

stimenti necessari ad eseguire gli interventi di effi-

cienza energetica.

Il meccanismo dei Certificati Bianchi, introdotto dai

decreti ministeriali del 24 aprile 2001, si configura

come un regime obbligatorio di risparmio di ener-

gia primaria posto in capo ai distributori di energia

elettrica e gas naturale con più di 50.000 clienti.

L’obbligo è determinato sulla base del rapporto tra

la quantità di energia elettrica e gas naturale distri-

buita dai singoli distributori e la quantità comples-

sivamente distribuita sul territorio nazionale dalla

totalità dei soggetti obbligati.

Tabella 1 Numero di progetti presentati nel 2017 distinti per tipologia di soggetto

Tipologia dei soggetti che presenta progetti

Progetti pre-sentati nel 2017

Distributori elettrici 25

Distributori gas 99

Imprese che hanno nominato l’energy manager o dotati di sistema ISO 50001

304

Società di Servizi Energetici 5267

I soggetti obbligati possono adempiere alla quota

d’obbligo realizzando direttamente i progetti di ef-

ficienza energetica per i quali vengono riconosciuti

i TEE dal GSE oppure, in alternativa, acquistando i

titoli attraverso le negoziazioni sul mercato dei TEE

gestito dal Gestore dei Mercati Energetici (GME) o

attraverso transazioni bilaterali.

Successivamente il D.Lgs.102/2014, che recepisce

nell’ordinamento la direttiva 2012/27/UE, ha fis-

sato un obiettivo di risparmio cumulato minimo da

conseguire nel periodo 2014-2020, pari a 25,5

Mtep di energia finale, e ha previsto l’aggiorna-

mento e il potenziamento dell’efficacia del mecca-

nismo al fine di valorizzare opportunamente i ri-

sparmi energetici addizionali generati dai progetti.

Da ultimo, il D.M. 11 gennaio 2017, al fine di poten-

ziare l’efficacia complessiva del meccanismo:

• ha stabilito le nuove Linee Guida per la prepa-

razione dei progetti di efficienza energetica e

per la definizione dei criteri e delle modalità

Energy 4.0 10

per il riconoscimento dei Certificati Bianchi, su-

perando il metodo basato sul fattore di durabi-

lità tau;

• ha individuato i soggetti ammessi al meccani-

smo;

• ha introdotto misure per potenziare l’efficacia

complessiva del meccanismo dei Certificati

Bianchi, anche mediante forme di semplifica-

zione amministrativa;

• ha definito la metodologia di valutazione e cer-

tificazione dei risparmi conseguiti e le modalità

di riconoscimento dei Certificati Bianchi, intro-

ducendo la metodologia di valutazione per i

progetti standardizzati “PS”;

• ha introdotto misure volte a favorire l’adempi-

mento degli obblighi previsti; - ha aggiornato le

disposizioni in materia di controllo e verifica

dell’esecuzione tecnica ed amministrativa dei

progetti ammessi al meccanismo ed il relativo

regime sanzionatorio.

Dall’avvio del meccanismo dei Certificati Bianchi,

nel periodo 2006-2017, complessivamente sono

stati certificati risparmi addizionali di energia pri-

maria pari a circa 25,7 Mtep e riconosciuti oltre

47,5 milioni di titoli di efficienza energetica.

Nel corso dell’anno 2017 sono state presentate

complessivamente 5.695 richieste nell’ambito del

meccanismo dei Certificati Bianchi, con l’emissione

di circa 5,8 milioni di Certificati.

Ai certificati bianchi, la Strategia Energetica Nazio-

nale italiana (SEN 2017), approvata e pubblicata nel

2017, affida un compito rilevante nella generazione

dei nuovi risparmi di energia da conseguire al 2030,

soprattutto negli interventi per i settori industriali.

Pertanto, anche ai fini dell’attuazione della EED, si

prevede una conferma dello strumento in que-

stione, peraltro già operativo da anni, con un mo-

nitoraggio attivo sull'effettivo raggiungimento de-

gli obiettivi e l'introduzione di eventuali modifiche

che si dovessero rendere opportune per la neces-

sità di mantenere un equilibrio tra l'efficacia e l'ef-

ficienza dello strumento.

Figura 3 Obiettivi annui di energia primaria conseguiti dal meccanismo dei Certificati Bianchi

Il Conto Termico

Con il decreto ministeriale 28 dicembre 2012 è

stato introdotto un nuovo sistema di incentiva-

zione per interventi di incremento dell’efficienza

energetica e di produzione di energia termica da

fonti rinnovabili. Tale meccanismo incentivante,

detto Conto Termico, rappresenta a livello nazio-

nale il primo strumento di incentivazione diretta

della produzione di energia termica rinnovabile e,

contemporaneamente, il primo strumento che per-

metta l’accesso della Pubblica Amministrazione

agli interventi di efficientamento energetico degli

edifici e degli impianti. Il Conto Termico è operativo

dal mese di luglio 2013. Il D.M. 16 febbraio 2016,

cosiddetto Conto Termico 2.0, ha aggiornato il pre-

cedente decreto del 2012, favorendo un più ampio

accesso alle risorse per imprese, famiglie e Pubblica

Amministrazione, e ha recepito le disposizioni nor-

mative adottate negli ultimi anni aventi impatto

sulle tipologie di investimento incentivate1. Inol-

tre, ha introdotto significativi elementi di potenzia-

mento dello strumento incentivante con l’aggiunta

di nuovi interventi incentivabili, per alcuni dei quali,

ad esempio per la trasformazione degli edifici pub-

blici in NZEB, sono comprese tra le spese ammissi-

bili anche quelle sostenute per interventi di ade-

guamento sismico, che contribuiscono all’isola-

mento termico È stata anche innalzata la soglia

delle dimensioni degli interventi incentivabili ed è

stata ampliata la gamma dei soggetti ammessi a be-

neficiare degli incentivi, consentendo anche alle

cooperative sociali e alle società a patrimonio inte-

ramente pubblico (cui è conferita la gestione di reti

e servizi locali di rilevanza pubblica) di accedere al

sistema di incentivazione per gli interventi riservati

Energy 4.0 11

alle Pubbliche Amministrazioni. Infine, sono state

riviste le modalità di pagamento: la nuova disci-

plina ha confermato l’erogazione del contributo in

1, 2 o 5 rate annuali, in funzione della taglia e della

tipologia di intervento, introducendo, per le richie-

ste presentate dai privati, il pagamento in un’unica

soluzione per importi fino a 5.000 euro, mentre per

la PA sono previsti pagamenti in un’unica soluzione

anche per valori eccedenti questa cifra.

Figura 4 Risparmi annui di energia attesi dal Conto Termico (Mtep) – In verde i risparmi conseguiri, in azzurro le previsioni

Fondo Nazionale per l’Efficienza

Energetica

Il Fondo è finalizzato a favorire, sulla base di obiet-

tivi e priorità periodicamente stabiliti, il finanzia-

mento di interventi necessari per il raggiungi-

mento degli obiettivi nazionali di efficienza ener-

getica, promuovendo il coinvolgimento di istituti

finanziari e investitori privati sulla base di un’ade-

guata condivisione dei rischi.

Il Fondo ha una natura rotativa e si articola in due

sezioni che operano rispettivamente:

a) per la concessione di garanzie su singole ope-

razioni di finanziamento, cui è destinato il 30%

delle risorse che annualmente confluiscono

nel Fondo;

b) per l’erogazione di finanziamenti a tasso age-

volato, cui è destinato il 70% delle risorse che

annualmente confluiscono nel Fondo.

La sezione garanzie prevede inoltre una riserva del

30% per gli interventi riguardanti reti o impianti di

teleriscaldamento, mentre il 20% delle risorse

stanziate per la concessione di finanziamenti è ri-

servata alla PA.

La legge di Bilancio per il 2018 prevede, infine, l’in-

tegrazione dello strumento in argomento con

un’ulteriore sezione finalizzata a stimolare i finan-

ziamenti di interventi standard di efficienza ener-

getica nei condomini.

Figura 5 Risparmi annui di energia finale attesi dal Fondo Nazionale Efficienza Energetica (Mtep)

Piano Impresa 4.0

Introdotto nel settembre 2016 dal Ministero dello

Sviluppo Economico, il Piano Nazionale Impresa

4.0 è formato da una serie di provvedimenti tesi a

incentivare lo sviluppo dell’Impresa 4.0 tramite in-

vestimenti privati. Grazie ad agevolazioni e sgravi

fiscali di varia natura, il piano si propone di stimo-

lare le aziende – in particolare le micro, piccole e

medie imprese e le start-up innovative – ad inve-

stire in innovazione.

L’ammodernamento del “parco beni strumentali”

e la trasformazione tecnologica e digitale delle

aziende manifatturiere italiane sono due obiettivi

prioritari individuati dal Piano Impresa 4.0.

Vi sono molti provvedimenti presenti all’interno

del Piano Impresa 4.0, ai fini però del presente

rapporto si prendono in considerazione le due mi-

sure che hanno maggior impatto sull’industria na-

zionale:

• il superammortamento e l’iperammorta-

mento;

• la cosiddetta Nuova Sabatini.

Il superammortamento e l’iperammortamento fa-

voriscono l’acquisto di nuovi beni strumentali o

Energy 4.0 12

macchinari ad alto contenuto tecnologico grazie

ad agevolazioni fiscali; la Nuova Sabatini garanti-

sce finanziamenti a tassi agevolati e tasso zero a

quelle PMI che acquistano nuovi macchinari e in-

vestiranno in innovazione.

Il superammortamento e l’iperammortamento,

uniti al finanziamento a tassi agevolati, permet-

tono alle imprese italiane di acquistare nuovi mac-

chinari al fine di innovare le loro linee di produ-

zione, riducendo i consumi di energia.

In sintesi, il Piano ha l’obiettivo di supportare e in-

centivare le imprese che investono in beni stru-

mentali nuovi, in beni materiali e immateriali

(software e sistemi IT) funzionali alla trasforma-

zione tecnologica e digitale dei processi produttivi.

Si accede al beneficio del superammortamento e

iperammortamento in maniera automatica in fase

di redazione di bilancio e tramite autocertifica-

zione.

Per gli investimenti in iper ammortamento supe-

riori a 500.000 € per singolo bene è necessaria una

perizia tecnica giurata da parte di un perito o inge-

gnere iscritti nei rispettivi albi professionali atte-

stante che il bene possiede caratteristiche tecni-

che tali da includerlo negli elenchi di cui all’alle-

gato A o all’allegato della legge di Bilancio 2017.

Figura 6 Risparmi di energia finale conseguiti dall’avvio del meccanismo e risparmi previsti (Mtep)

Settori interessati e interventi ammissibili

Sono ammessi tutti i settori produttivi, inclusi agri-

coltura e pesca, ad eccezione dei seguenti:

• attività finanziarie e assicurative;

• attività connesse all’esportazione e per gli in-

terventi subordinati all’impiego preferenziale

di prodotti interni rispetto ai prodotti di impor-

tazione.

Il superammortamento è concesso agli investi-

menti in beni materiali strumentali nuovi descritti

nell’allegato A e nell’allegato B della legge 11 di-

cembre 2016, n. 232 (legge di bilancio 2017). I beni

materiali strumentali che possono beneficiare

dell’iperammortamento sono descritti nell’allegato

A della legge 11 dicembre 2016, n. 232 (legge di bi-

lancio 2017) e sono suddivisi su 3 linee di azione:

• beni strumentali il cui funzionamento è con-

trollato da sistemi computerizzati o gestito tra-

mite opportuni sensori e azionamenti;

• sistemi per l’assicurazione della qualità e della

sostenibilità;

• dispositivi per l’interazione uomo macchina e

per il miglioramento dell’ergonomia e della si-

curezza del posto di lavoro in logica «4.0».

Inoltre sono inclusi gli investimenti in determinati

beni immateriali strumentali effettuati da soggetti

che beneficiano dell’iperammortamento; si tratta

di beni come software, sistemi e system integra-

tion, piattaforme e applicazioni, elencati nell’alle-

gato B alla legge di bilancio 2017, precedente-

mente esclusi dalla disciplina del superammorta-

mento, per i quali la legge di bilancio 2017 ha rico-

nosciuto una maggiorazione del 40% del costo di

acquisizione (c.d. “maggiorazione relativa ai beni

immateriali”).

Per poter beneficiare dalla maggiorazione “raffor-

zata”, i beni materiali e immateriali di cui ai predetti

allegati A e B della legge di Bilancio 2017 devono

rispettare anche il requisito della “interconnes-

sione” al sistema aziendale di gestione della produ-

zione o alla rete di fornitura.

I contribuenti che effettuano investimenti in beni

che non hanno le peculiari caratteristiche dei beni

tipici del mondo “Impresa 4.0” che possono godere

dell’iperammortamento possono ovviamente

fruire del superammortamento. Tra i beni agevola-

bili sono comprese anche le soluzioni strettamente

connesse all’efficientamento energetico, come può

rilevarsi dalla categoria 2 dell’allegato A e dalla ca-

tegoria 1 dell’allegato B e in particolare:

Energy 4.0 13

• componenti, sistemi e soluzioni intelligenti per

la gestione, l’utilizzo efficiente e il monitorag-

gio dei consumi energetici e idrici e per la ridu-

zione delle emissioni;

• software, sistemi, piattaforme e applicazioni

per l’intelligenza degli impianti che garanti-

scano meccanismi di efficienza energetica e di

decentralizzazione in cui la produzione e/o lo

stoccaggio di energia possono essere anche de-

mandate (almeno parzialmente) alla fabbrica.

Inoltre, molti degli interventi che prevedono inve-

stimenti per la sostituzione dei beni strumentali

comportano un miglioramento dell’efficienza ener-

getica del processo produttivo e pertanto sono ri-

levanti ai fini dell’obiettivo di risparmio energetico

nazionale.

Nella seguente Tabella 2 si riporta una sintesi dei

beni strumentali nuovi che beneficiano dell’agevo-

lazione Impresa 4.0. Per l’elencazione dettagliata

dei beni in questione e per le loro caratteristiche si

rinvia alle linee guida tecniche riportate nella terza

sezione della Circolare N.4/E del 30/03/2017 dell'A-

genzia dell'Entrate.

Tabella 2 Elenco dei beni strumentali nuovi che beneficiano dell’agevolazione Impresa 4.0

Tipologia beni materiali agevolati dal super e

iper ammortamento. Allegato A – 3 categorie

A1. Beni strumentali il cui funzionamento è

controllato da sistemi computerizzati o gestito

tramite opportuni sensori e azionamenti In que-

sta categoria rientrano:

- macchine utensili per asportazione torni con

controllo per mezzo di CNC, PLC o DCS

- macchine utensili operanti con laser e altri pro-

cessi a flusso di energia

- macchine utensili per la deformazione plastica

dei metalli e altri materiali

- macchine utensili per l’assemblaggio, la giun-

zione e la saldatura.

- macchine per il confezionamento e l’imballag-

gio (packaging, imbottigliamento)

- robot, robot collaborativi e sistemi multi-ro-

bot;

- macchine per la manifattura additiva utilizzate

in ambito industriale (stampanti3D)

- macchine motrici e operatrici (agricole 4.0)

- magazzini automatizzati interconnessi ai si-

stemi gestionali di fabbrica

- dispositivi, strumentazione e componentistica

intelligente per l’integrazione, la sensorizza-

zione e/o l’interconnessione e il controllo auto-

matico dei processi utilizzati anche nell’ammo-

dernamento o nel revamping dei sistemi di pro-

duzione esistenti.

A2. Sistemi per l’assicurazione della qualità e

della sostenibilità In questa categoria rientrano:

- componenti, sistemi e soluzioni intelligenti per

la gestione, l’utilizzo efficiente e il monitoraggio

dei consumi energetici e idrici e per la riduzione

delle emissioni

- sistemi di monitoraggio in processi per assicu-

rare e tracciare la qualità del prodotto o del pro-

cesso produttivo e che consentono di qualificare

i processi di produzione in maniera documenta-

bile e connessa al sistema informativo di fab-

brica

A3. Dispositivi per l’interazione uomo macchina

e per il miglioramento dell’ergonomia e della si-

curezza del posto di lavoro in logica «4.0»: In

questa categoria rientrano:

- dispositivi wearable, apparecchiature di comu-

nicazione tra operatore/operatori e sistema pro-

duttivo, dispositivi di realtà aumentata e virtual

reality

- interfacce uomo-macchina (HMI) intelligenti

che supportano l’operatore in termini di sicu-

rezza ed efficienza delle operazioni di lavora-

zione, manutenzione, logistica.

Tipologia beni immateriali agevolati dal super

ammortamento. Allegato B – 1 categoria

Software, sistemi, piattaforme e applicazioni per

l’intelligenza degli impianti che garantiscano

meccanismi di efficienza energetica e di decen-

tralizzazione in cui la produzione e/o lo stoccag-

gio di energia possono essere anche demandate

(almeno parzialmente) alla fabbrica

Software, sistemi, piattaforme e applicazioni di-

stribuite nelle tre aree dei processi aziendali:

- Smart Lifecycle (sviluppo prodotto, gestione

del ciclo di vita e gestione dei fornitori)

- Smart Supply Chain (pianificazione dei flussi

fisici e finanziari)

- Smart Factory (produzione, logistica, manuten-

zione, qualità, sicurezza e rispetto norme)

Metodo di calcolo del risparmio

Il calcolo del risparmio derivante da ogni singolo in-

tervento deriva dalla valutazione del risparmio pre-

visto sulla base della quantificazione ex-ante dei ri-

sparmi generati da tecnologie analoghe applicate

in contesti equivalenti.

Energy 4.0 14

Sotto il profilo operativo, il calcolo del risparmio

energetico è stato stimato preliminarmente in base

a studi condotti sulla variazione della domanda dei

singoli beni connessa strettamente alla misura in

discussione e dalle analisi delle richieste di informa-

zioni trasmesse al MiSE dagli operatori. In base ai

dati suddetti, il risparmio è stato desunto per

mezzo degli algoritmi di calcolo messi a punto dal

MISE e dal GSE, anche sulla base dell’esperienza

nell’ambito degli altri strumenti nazionali di incen-

tivazione, con particolare riferimento ai Certificati

Bianchi. Tuttavia, le stime sui risparmi ottenuti sa-

ranno affinate sulla base dei dati puntuali conte-

nuti nelle dichiarazioni dei redditi per l’anno 2017,

la cui scadenza per l’invio cade a ottobre 2018.

Come suddetto, il Piano Impresa 4.0 è stato avviato

nel mese di gennaio 2017, e in attesa di dati conso-

lidati da parte dell'Agenzia delle Entrate circa la ti-

pologia degli interventi e gli investimenti sostenuti,

che saranno disponibili entro fine 2018, si stima

l'efficacia delle misure di agevolazione fiscale del

Piano attraverso l'indicatore degli ordinativi di

macchine utensili, automazione e robotica.

Tra gennaio-novembre 2017, grazie all’iper am-

mortamento, al super ammortamento e alla Nuova

Sabatini è stato registrato un aumento complessivo

su base annua dell’11% per gli ordinativi interni con

riferimento ai beni strumentali, con picchi del 13%

per macchinari e altri apparecchi. Pertanto, si è rag-

giunto un valore degli investimenti pari a 80 Mld €,

rispetto ai circa 72 dello stesso periodo dell’anno

precedente.

La stima preliminare dei risparmi in consumi finali

riconducibili agli investimenti promossi dal Piano

Impresa 4.0 è stata ricostruita sulla base dei se-

guenti dati preliminari. In termini di effetti econo-

mici del Piano Impresa 4.0, il tasso di crescita com-

plessivo della domanda interna di beni 4.0, stimato

al netto della dinamica spontanea, è del 4,3%, equi-

valenti a circa 3,5 miliardi di euro di maggiori inve-

stimenti.

Con un approccio cautelativo si è quindi conside-

rato il solo contributo netto della crescita di 3,5 mi-

liardi che è stato poi distribuito nelle diverse tipo-

logie di interventi sulla base di una ricostruzione

della distribuzione degli interpelli e sulla base dello

studio della variazione della domanda nel caso ex-

ante e ex-post rispetto all’entrata in vigore della

misura.

L’ammontare degli investimenti legati alle varie ca-

tegorie di interventi di efficienza, sono stati valoriz-

zati in termini di risparmio sulla base dei dai conte-

nuti nei database dei meccanismi incentivanti già in

vigore, analizzando quindi il risparmio previsto

sulla base della quantificazione dei risparmi gene-

rati da tecnologie analoghe applicate in contesti

equivalenti, e in particolare identificando degli in-

dicatori di risparmio per ogni singola tipologia di in-

tervento.

Le agevolazioni concesse dal Piano Impresa 4.0 non

sono cumulabili con nessuna delle altre misure de-

scritte nella presente relazione, pertanto ciò

esclude il rischio di double counting.

Monitoraggio, verifica e audit

L’Agenzia delle Entrate esegue controlli a cam-

pione, dal punto di vista fiscale, al fine di verificare

la correttezza degli importi portati in deduzione

sulla base degli investimenti dichiarati.

Per gli investimenti in iper-ammortamento supe-

riori a 500.000 € per singolo bene è necessaria una

perizia tecnica giurata da parte di un perito o inge-

gnere iscritti nei rispettivi albi professionali atte-

stante che il bene possiede caratteristiche tecniche

tali da includerlo negli elenchi di cui all’allegato A o

all’allegato B della legge di Bilancio 2017.

L’analisi tecnica è realizzata in maniera confiden-

ziale dal professionista o dall’ente di certificazione

e deve essere custodita presso la sede del benefi-

ciario dell’agevolazione per i relativi controlli. Le in-

formazioni contenute devono infatti essere rese di-

sponibili su richiesta degli organi di controllo o su

mandato dell’autorità giudiziaria.

Obiettivi di risparmio energetico previsti e durata

dei periodi intermedi

Sulla base di quanto riportato nel paragrafo prece-

dente, si è stimato un risparmio per l’anno 2017

pari a 0,3 Mtep di energia finale. Si ipotizza inoltre

Energy 4.0 15

che l’andamento a regime della misura comporti

un ulteriore incremento degli investimenti, per-

tanto si ipotizza, al 2020, l’effetto riportato in Fi-

gura 7. Grazie all’affinamento del meccanismo di

monitoraggio dei risparmi conseguiti, che potrà es-

sere operato dopo la chiusura del periodo valido

per la sottomissione delle dichiarazioni dei redditi

2017 (ottobre 2018), e sulla base delle attese di ri-

sparmio annuale sotto riportate (i periodi inter-

medi sono assunti pari ad un anno), sarà possibile

prevedere interventi di adeguamento qualora le

aspettative non fossero rispettate.

Figura 7 Risparmi annui di energia finale attesi dal Piano Impresa 4.0 (Mtep) - In verde i risparmi conseguiti, in azzurro

le previsioni

In Figura 7 si riporta un quadro di sintesi sugli obiet-

tivi di risparmio posti in capo ai meccanismi propo-

sti. A fronte di un obiettivo minimo di risparmio di

25,502 Mtep di energia finale, i meccanismi propo-

sti conducono ad un risparmio cumulato di 25,504

Mtep. Per mezzo dei risultati annuali forniti dai col-

laudati strumenti di monitoraggio previsti negli

strumenti, sarà possibile agire tempestivamente

qualora si rilevasse una progressione dei risparmi

insufficiente al raggiungimento degli obiettivi.

Si evidenzia, infine, che tali obiettivi vincolanti di ri-

sparmio di energia finale costituiscono una quota

parte dei target fissati dall’Italia con la Strategia

Energetica Nazionale e comunicati alla Commis-

sione ad aprile 2013, come previsto all’articolo 3

della Direttiva 2012/27/UE. Nella valutazione dei ri-

sparmi, infatti, non sono stati considerati gli effetti

derivanti dall’applicazione delle normative previste

dalle direttive comunitarie (EPBD, EED ed Ecode-

sign) e dai regolamenti comunitari sui trasporti. Si

rappresenta, infine, che non sono ancora stati con-

teggiati i contributi derivanti dalle campagne di

informazione e formazione e dalle misure di policy

per l’efficienza energetica promosse a livello terri-

toriale e finanziate anche attraverso i fondi struttu-

rali.

Figura 8 Quadro di sintesi di conseguimento dei risparmi (Mtep di energia finale):

3. Gli accumulatori di energia

Che cosa sono e come funzionano?

Gli accumulatori di energia per il fotovoltaico e le

fonti rinnovabili rappresentano il futuro energe-

tico. Ad oggi i sistemi di accumulo dell’energia pro-

dotta consentono di realizzare il cosiddetto storage

elettrico, in particolare lo storage fotovoltaico. I

pannelli fotovoltaici presentano il problema della

Energy 4.0 16

discontinuità di produzione: durante il giorno l'im-

pianto produce, mentre durante la notte no; e ge-

neralmente durante il giorno viene prodotta una

quantità di energia che difficilmente si riesce a con-

sumare nell’immediato. In assenza di accumulatori,

gran parte dell’energia prodotta dai pannelli solari

nei momenti di picco, non viene utilizzata al mo-

mento, ma immessa in rete, come mostrato in fi-

gura:

Figura 9 Rappresentazione qualitativa del funzionamento di un accumulatore

L’alternativa all’immissione in rete è l’autocon-

sumo. Immettere in rete l’energia prodotta, piutto-

sto che consumarla, significa perdere parte del suo

valore. Questo perché la rete paga l’energia meno

di quanto costa acquistarla in bolletta e acquistare

l’elettricità dal gestore è molto più oneroso ri-

spetto ad autoprodurla, sfruttando invece il pro-

prio impianto fotovoltaico. Ecco che allora l’utilizzo

di accumulatori di energia diventa di cruciale im-

portanza: la soluzione è infatti accumulare l'ener-

gia prodotta in surplus dall'impianto (che in alter-

nativa andrebbe ceduta alla rete) per poi sfruttarla

in un secondo momento, generalmente di notte,

cioè quando se ne ha bisogno e l'impianto non pro-

duce.

Fisicamente si rimane collegati alla rete elettrica,

ma resta soltanto una sorta “serbatoio di scorta” da

cui attingere energia nel caso in cui l'accumulo

energetico non fosse sufficiente a soddisfare le no-

stre esigenze. Nell'eventualità in cui non si abbia

più energia da prelevare dall'accumulo, questa

viene prelevata automaticamente dalla rete Enel.

Quindi la rete rimarrà come una sorta di "ruota di

scorta", nel caso in cui si abbia consumato tutta l'e-

nergia prodotta e accumulata dal nostro impianto

fotovoltaico.

Le batterie, dunque, consentono di avere il mas-

simo risparmio in bolletta, in quanto servono ad au-

mentare la quota di autoconsumo, e quindi di ri-

sparmio, anche per i consumi serali o notturni.

L’utilità e l’efficacia degli accumulatori si sostanzia

proprio in questo assunto: più si auto-consuma,

meno si ricorre al gestore della rete elettrica, più si

risparmia.

Un sistema di storage elettrico deve essere neces-

sariamente accompagnato un buon sistema di ge-

stione intelligente dell’energia prodotta, ossia un

sistema per gestire i flussi di consumo e produzione

elettrica in modo da ottimizzare l’autoconsumo e

minimizzare l’utilizzo della rete elettrica. Il sistema

di gestione intelligente ha tre funzioni:

• dà priorità all’autoconsumo dell’energia pro-

dotta con il fotovoltaico, con l’eolico o con

qualsiasi altro impianto che generi corrente

elettrica;

• riduce al minimo le immissioni di energia pro-

dotta in rete, per utilizzare il più possibile

l’energia auto prodotta che è a costo zero;

• riduce al minimo il ricorso all’uso di energia del

gestore elettrico, diminuendo le spese in bol-

letta.

Dunque, il sistema di gestione intelligente

dell’energia favorirà innanzitutto l’alimentazione

delle utenze con l’energia autoprodotta, favorirà

poi la ricarica delle batterie e infine l’immissione in

rete. Infatti, le utenze prenderanno energia diret-

tamente dall’impianto fotovoltaico o eolico, se

l’impianto non produce ricorreranno a quella stoc-

cata negli accumulatori e solo quando gli accumu-

latori saranno completamente scarichi, l’energia

verrà prelevata dalla rete e fatturata in bolletta. Un

sistema smart di stoccaggio e consumo dell’energia

permette inoltre di attivare elettrodomestici pro-

grammabili solo quando i livelli di energia autopro-

dotta sono sufficienti a farli funzionare. Elettrodo-

mestici, quali lavatrici o lavastoviglie, la cui accen-

sione può essere programmata, si attiveranno solo

quando l’impianto fotovoltaico produrrà suffi-

ciente potenza elettrica.

Energy 4.0 17

Figura 10 Rappresentazione schematica di una rete di un sistema di storage elettrico

Quali sono i vantaggi?

La domanda che in questi casi ci si pone è “quanto

si risparmia installando un impianto fotovoltaico

con accumulatore di energia?” Come sempre la ri-

sposta non è univoca perché, dipende da un ele-

mento fondamentale, ovvero il costo delle batte-

rie.

Il prezzo dell’accumulo energetico, in parole sem-

plici il costo delle batterie, deve essere sufficiente-

mente basso per poter essere ammortizzato dal

maggior autoconsumo. Il principio è semplice: più

si aumenta l’autoproduzione e l’autoconsumo, più

si risparmia sui costi di rete. Quando si acquista

energia elettrica dalla rete, infatti, si pagano parec-

chi costi fissi legati alla distribuzione, agli oneri, alle

imposte, ecc, che fanno salire il valore a una

somma maggiore rispetto al valore della quantità

effettiva di energia che viene utilizzata.

Come sopra detto, quando si parla di energia foto-

voltaica o di fonti rinnovabili, il problema non è

tanto la produzione, ma l’accumulo elettrico per

rendere disponibile l’elettricità autoprodotta (elet-

tricità a basso costo) anche nelle ore in cui il foto-

voltaico non produce. Per questo motivo i sistemi

di stoccaggio che utilizzano batterie ottimizzano

l’investimento fotovoltaico, perché riducono al mi-

nimo i prelievi di rete.

Come già accennato, l’energia prodotta sul mo-

mento dal sistema fotovoltaico ha tre possibili uti-

lizzi:

• autoconsumo immediato;

• autoconsumo “differito”;

• immissione in rete.

L’autoconsumo immediato prevede l’utilizzo

dell’energia prodotta nell’esatto momento in cui

viene effettivamente prodotta. L’autoconsumo

“differito” è quello ottenibile utilizzando le batterie

elettriche al servizio del fotovoltaico. L’immissione

in rete si ha quando l’energia prodotta è superiore

rispetto a quella utilizzata e non si dispone di un si-

stema di accumulo. L’autoconsumo, come più volte

detto, è sempre il fattore di maggiore risparmio ed

è l’obiettivo da raggiungere per ottenere sempre i

maggiori benefici economici. L’introduzione di un

sistema di accumulo, e quindi la possibilità di im-

magazzinare l’energia per poi utilizzarla nel mo-

mento del bisogno, determina un maggior livello di

indipendenza dalla rete.

Anie-Energia (Ente che rappresenta le aziende che

installano apparecchiature, componenti e sistemi

per la generazione, trasmissione e distribuzione di

energia) ha condotto un’analisi per quantificare il

risparmio garantito dall’installazione di un sistema

fotovoltaico con accumulatore di energia, assu-

mendo come ipotesi l’assenza di incentivi e detra-

zioni fiscali.

La ricerca ha dimostrato che in un classico impianto

domestico da 3 kilowatt l’accumulatore di energia

può portare ad un miglioramento del bilancio an-

nuo per l’utente finale, rispetto all’utilizzo del solo

impianto fotovoltaico, di circa 170 euro (ovvia-

mente con una minima differenza tra nord e sud

Italia per via dei differenti livelli di irraggiamento).

Nello specifico, nel caso del nord Italia è stato di-

mostrato che l’installazione di un accumulatore di

energia associato al fotovoltaico permette un ri-

sparmio annuo per l’utente finale di circa 840 euro

rispetto al caso in cui non si utilizzi un impianto fo-

tovoltaico. Un ulteriore risparmio di circa 170 euro

si ottiene aggiungendo un accumulatore all’im-

pianto fotovoltaico. Quindi il fotovoltaico più l’ac-

cumulatore garantirebbe risparmi per circa 1.000

euro l’anno sulla bolletta elettrica.

Nell’analisi è stato considerato un impianto foto-

voltaico da 3,3 kW che produrrebbe 4.200

kWh/anno, e un pacco batterie in grado di garan-

tire una capacità complessiva di 7 KWh/giorno.

Energy 4.0 18

Questo, in sintesi, il risultato dello studio: l’installa-

zione di un sistema di accumulo da 7 kWh/giorno

potrebbe incrementare i benefici per l’utente finale

di circa l’84% rispetto alla classica situazione senza

fotovoltaico. Il sistema di accumulatori è in grado

di garantire all’utente domestico una totale indi-

pendenza dalla rete elettrica per circa il 58%

dell’anno e la quota di autoconsumo, cioè il con-

sumo della sola energia auto-prodotta, aumente-

rebbe fino ad oltre il 70%. Invece nel caso di foto-

voltaici senza accumulatore è stato dimostrato che

una normale famiglia non riesce ad auto-consu-

mare più del 30% dell'energia prodotta dal proprio

impianto, 40% nel migliore dei casi; la rimanente

quota viene ceduta alla rete, perdendo parte del

suo valore.

Un ultimo dato interessante che emerge dall’analisi

di Anie-Energia riguarda le stime di spesa per una

famiglia-tipo che decida di investire in un impianto

fotovoltaico con accumulo energetico: quanto po-

trebbe arrivare a spendere annualmente in ener-

gia? Senza il fotovoltaico una famiglia spenderebbe

circa 870 euro all’anno in corrente elettrica, pari a

circa 0.20-0.25 euro/kWh.

Con il classico impianto fotovoltaico da 3 kw di po-

tenza, che richiederebbe un investimento iniziale di

circa 6000 euro, potrebbe arrivare a spendere circa

200 euro l’anno, riducendo le bollette del 70-80%

rispetto al caso precedente.

Con l’impianto fotovoltaico ed un accumulatore di

energia la stessa famiglia potrebbe risparmiare altri

30-40 euro all’anno, abbassando la spesa annuale

in elettricità a circa 150 euro all’anno.

Quali sono i limiti? Gli accumulatori per fotovoltaico, nonostante ab-

biamo una lunga durata e bassi costi di manuten-

zione, essendo una nuova tecnologia, hanno un

elevato costo, che generalmente è ammortizzabile

in diversi anni. Il principale costo è dato proprio

dalle batterie di accumulo, che sono necessarie per

immagazzinare l’energia prodotta in eccesso dal fo-

tovoltaico, in modo da poterla riutilizzare nei mo-

menti in cui l’impianto non produce.

Le batterie per l’accumulo dell’energia autopro-

dotta con un impianto fotovoltaico sono degli ac-

cumulatori di tipo elettrochimico e vengono pro-

dotte con una vasta gamma di tecnologie costrut-

tive, riconducibili generalmente alle seguenti tipo-

logie:

• Batterie di accumulo al piombo-acido;

• Batterie di accumulo agli ioni di litio (li-ion) tra

cui ossido di litio-cobalto, litio-fosforo, litio-

manganese, litio-ossido di nichel, litio- ferro-fo-

sfato;

• Batterie di accumulo al nichel-metallo-idruro

(NiMH);

• Batterie di accumulo al nichel-cadmio (NiCd);

• Batterie di accumulo con tecnologie ad alta

temperatura.

Lo sviluppo tecnologico dei sistemi di

accumulo Da qualche anno alcuni tra i principali produttori di

strutture ed impiantistica per le energie da fonti

rinnovabili, come ad esempio Bosch, Tesla, Panaso-

nic, Fiamm e SMA, hanno iniziato una sfida al ri-

basso dei prezzi di vendita della componentistica

dei sistemi fotovoltaici con accumulo. L’obiettivo è

quello di superare gli attuali limiti degli accumula-

tori (costo e durata), al fine di renderne l’installa-

zione conveniente a tutti gli effetti. Nelle pagine

successive vengono riportati alcuni esempi di come

la ricerca di nuove tipologie di batteria stia frut-

tando ottimi risultati.

Batterie al rabarbaro

L’azienda Green Energy Storage sta implemen-

tando la batteria al rabarbaro, che presto verrà

commercializzata sul mercato. GreenStyle, il maga-

zine dedicato alle tematiche ambientali, scrive “è

made in Italy la batteria a flusso organica che uti-

lizza una sostanza contenuta nel rabarbaro per ac-

cumulare energia prodotta da fonti rinnovabili. La

batteria, prodotta da Green Energy Storage, start

up italiana specializzata in soluzioni tecnologiche

per l’efficienza energetica e lo storage, ha il grande

Energy 4.0 19

vantaggio di essere economica e a basso impatto

ambientale.”

La batteria a flusso è un accumulatore di energia in

grado di immagazzinare energia elettrica per poi ri-

lasciarla nel momento del bisogno. La tecnologia

sfrutta una molecola prodotta dalle piante durante

la fotosintesi, chiamata chinone, facilmente estrai-

bile dal rabarbaro (pianta erbacea di origine orien-

tale) e da altri vegetali. Il sistema è composto da

due serbatoi a ciclo chiuso contenenti del liquido

con due pompe e una membrana a scambio ionico.

I due fluidi, uno contenente il chinone e l’altro

acido bromidrico, si scambiano gli ioni attraverso la

membrana ma non si mischiano mai. Durante le

fasi di carica e scarica i liquidi vengono fatti circo-

lare attraverso le pompe, entrano in contatto con

la membrana, scambiando ioni in modo direzio-

nale, in un verso quando la batteria fornisce ener-

gia, nell’altro quando è in fase di ricarica.

I limiti delle batterie classiche sono sempre stati i

costi elevati e l’impatto ambientale, in quanto con-

tengono sostanze tossiche. Le batterie al rabarbaro

consentono di superare questi limiti dal momento

che sono biocompatibili e presentano un basso co-

sto produttivo.

I vantaggi visti nascono dall’utilizzo di un prodotto

di origine naturale, come il chinone, rispetto all’uti-

lizzo di una sostanza chimica: il chinone riduce l’im-

patto sull’ambiente, è facilmente reperibile, è ri-

producibile su scala industriale, ha un’alta effi-

cienza ed è economicamente vantaggioso.

Il mercato delle batterie è destinato a crescere in

modo esponenziale, e con esso quello delle batte-

rie a flusso organiche.

L’Agenzia internazionale per l’energia stima che en-

tro il 2021 il 28% dell’energia elettrica globale verrà

prodotta principalmente da fotovoltaico e da im-

pianti eolici.

In un contesto di così forte espansione, dove le rin-

novabili si affermano sempre più come fonte pri-

maria per soddisfare sia i fabbisogni energetici dei

complessi industriali sia di consumo domestico, lo

sviluppo di sistemi di accumulo dell’energia assume

un’importanza ancora maggiore.

Batterie ad alta densità

“Arriva dai laboratori del CUNY Energy Institute di

New York una scoperta tecnologica potenzial-

mente innovativa per quanto riguarda lo stoccag-

gio dell’energia prodotta da fonti pulite e rinnova-

bili come il sole e il vento.” Si tratta di una batteria

ad alta densità, ricaricabile ed economica, basata

sull’impiego del diossido di manganese (MnO2), un

materiale facilmente reperibile in natura, sicuro da

maneggiare e del tutto privo di qualsiasi tossicità.

Si parla di performance elevate sia dal punto di vi-

sta della capacità che per quanto riguarda il mante-

nimento delle prestazioni dopo molti cicli di rica-

rica. Dal punto di vista della composizione, ciò è

reso possibile dall’immissione di rame all’interno di

una struttura in birnessite, un minerale ottenuto

dall’ossidazione di elementi come manganese, cal-

cio, potassio e sodio.

La scoperta potrebbe dunque arrivare a offrire una

soluzione da implementare a breve all’interno della

rete di stoccaggio e distribuzione elettrica. Infatti,

la scoperta consente la realizzazione di batterie in

grado di immagazzinare grandi quantità di energia

generata dai pannelli solari del fotovoltaico o dalle

pale degli impianti eolici, per poi renderla disponi-

bile alle utenze nelle ore in cui si c’è un inevitabile

calo nella produzione (ad esempio durante la

notte) oppure quando si verificano i picchi di richie-

sta.

Dalla teoria alla pratica

Il 12 aprile 2018 il magazine online GreenStyle ha

pubblicato un articolo dove vengono sostenuti e

confermati i vantaggi garantiti dall’installazione di

impianti fotovoltaici con pannelli d’accumulo.

Come riporta l’articolo, il Centro agroalimentare di

Bologna (Caab) ha avviato un progetto di realizza-

zione un impianto fotovoltaico senza incentivi da

record: si chiamerà Caab3 e servirà per alimentare

la mobilità elettrica.

L’impianto fotovoltaico del Caab3 avrà una potenza

di ben 449,82 kW e sarà realizzato in regime di mar-

ket parity, ovvero senza alcun sussidio statale. L’im-

pianto fotovoltaico prevede un sistema di accu-

mulo a batterie da 50 kW di potenza che servirà per

Energy 4.0 20

gestire la produzione solare a livello industriale,

così da non limitarsi solo ed esclusivamente al sod-

disfacimento del fabbisogno elettrico, ma in modo

tale da rifornire anche tre colonnine di ricarica auto

elettriche, che saranno realizzate nel parcheggio

dell’area. L’autore dell’articolo lo definisce un “pro-

getto pioneristico”, perché, come sostengono i ma-

nager del progetto “punta a realizzare uno dei pri-

missimi impianti in Italia dotati di sistema di accu-

mulo di taglia industriale in regime di market pa-

rity, ovvero in grado di risultare economicamente

sostenibili anche in assenza di incentivi”.

4. I veicoli elettrici Nell’ambito di energy 4.0 diventa spontaneo chie-

dersi quali applicazioni può avere l’utilizzo di nuove

tecnologie per un utilizzo migliore dell’energia con

l’obiettivo finale di ridurre i costi e migliorare l’im-

patto ambientale. Senza dubbio l’inquinamento

può essere contenuto e controllato attraverso l’uti-

lizzo di energie rinnovabili (termica, eolica, solare,

idraulica), ma il concetto di energy 4.0 non si ferma

a questo punto. Nel corso degli anni l’attenzione si

è spostata in maniera esponenziale dalla ricerca di

fonti “pulite” allo sviluppo di metodi e strumenti

per sfruttare il più possibile l’energia a disposizione

riducendo il più possibile le dispersioni e le ineffi-

cienze. Un esempio di applicazione di particolare

interesse a livello globale è dato dai cosiddetti co-

siddetti veicoli elettrici.

Cosa sono e come funzionano

Un veicolo elettrico è un mezzo di trasporto e mo-

vimentazione che è alimentato tramite una o più

batterie ricaricabili, utilizzato sia da utenti privati

sia da aziende per scopi commerciali.

Una tipologia molto diffusa di veicolo elettrico è

l’auto elettrica, cioè un’automobile alimentata da

un motore elettrico e che quindi utilizza come “car-

burante” l’energia, sostituendo così le forme di ali-

mentazione non rinnovabili quali petrolio e car-

bone.

Il motore elettrico è una delle componenti fonda-

mentali dell’auto elettrica, che permette di

ottenere energia meccanica a partire dall’energia

elettrica; in termini pratici, permette di movimen-

tare veicoli e mezzi di trasporto partendo da prin-

cipi elettromagnetici.

Figura 11 Esempio di motore elettrico

Il motore elettrico è suddiviso nelle parti principali

di statore e rotore. Come riportato nella Figura 1,

lo statore è la parte fissa del motore, costituito da

due poli magnetici di segno opposto, uno che at-

trae le spire e uno che le respinge. La parte mobile

viene chiamata invece rotore ed è generalmente

formato da più spire rettangolari percorse da cor-

rente elettrica e che ruotano sotto l’effetto di un

campo elettromagnetico prodotto dallo statore. Le

spazzole permettono di alimentare in modo alter-

nato il motore e garantire una continuità di funzio-

namento.

I motori elettrici si possono suddividere in base a

diversi principi di funzionamento in:

• motori in corrente continua (dinamo)

• motori in corrente alternata (alternatori)

Un’altra componente di un’autovettura elettrica è

l’accumulatore, detto anche batteria, che occupa

solitamente molto volume e la maggior parte del

peso del veicolo. La tecnologia degli accumulatori è

ancora in fase di forte crescita e sviluppo; oggi-

giorno le batterie più utilizzate sono quelle agli ioni

di litio, che sono la tipologia più sviluppata grazie al

loro utilizzo in campo elettronico (smartphone, ta-

blet, PC…). Lo sviluppo di questo tipo di batterie

con metalli alcalini è dovuto alle proprietà del Litio,

che, con la sua alta capacità specifica e con il suo

Energy 4.0 21

elevato potenziale standard di ossidazione, è con-

siderato un ottimo materiale per la conversione

dell’energia.

Gli accumulatori sono delle batterie “secondarie”,

che permettono cioè la fase di ricarica con il pas-

saggio della corrente in maniera opposta rispetto

alla fase di scarica. La ricarica può avvenire grazie

all’utilizzo di stazioni pubbliche composte da colon-

nine di ricarica rapida, che stanno pian piano proli-

ferando insieme all’aumento nel corso degli anni

delle autovetture elettriche. Un altro metodo di ri-

carica è possibile grazie ad appositi kit sfruttando la

presa di corrente della propria abitazione o

dell’azienda nel caso di veicoli industriali per la mo-

vimentazione interna ed esterna.

Figura 12 Schema di funzionamento di un’auto elettrica

Pertanto, l’importanza di questo componente del

veicolo è tale che diverse multinazionali nell’auto-

motive stanno investendo in maniera significativa

nella ricerca di nuove e sempre migliori soluzioni.

Vantaggi e svantaggi

Manutenzione

Avendo un motore composto da un minor numero

di componenti rispetto ai veicoli a carburante, i vei-

coli elettrici necessitano di una manutenzione più

rapida, meno invasiva e meno costosa rispetto alle

prime. L’unico problema è rappresentato dalla bat-

teria, che riduce progressivamente la capacità nel

corso del tempo. Per questo motivo generalmente

risulta necessaria una sostituzione dopo circa 10

anni e ciò comporta un costo significativo.

Efficienza energetica

L’efficienza di un motore elettrico aumenta note-

volmente rispetto a un motore a combustione in-

terna; addirittura, si parla di un motore 4 volte più

efficiente: un motore a benzina ha un'efficienza

energetica del 25-28%, uno diesel si avvicina al

40%, mentre un motore elettrico ha un'efficienza

del 90%. Perciò, un veicolo elettrico consuma meno

energia, e utilizza una quantità di elettricità relati-

vamente ridotta

Impatto ambientale

In conseguenza all’assenza del processo di combu-

stione, i veicoli elettrici non producono emissioni

inquinanti nell’atmosfera di gas combusti e sono

detti quindi “a emissione zero”. Questo tipo di

mezzi è considerato quindi ecologico, anche se il

termine risulta completamente corretto solo nel

caso in cui l’energia elettrica venga prodotta grazie

alla trasformazione di altre forme di energia otte-

nute da fonti rinnovabili, come il fotovoltaico, l’eo-

lico oppure il nucleare. Il contributo delle auto elet-

triche alla battaglia contro l’inquinamento ambien-

tale è comunque in ogni caso notevole, in quanto

queste ultime non emettono anidride carbonica e

permettono dunque di ridurre le emissioni totali di

inquinanti nel pianeta. Il tema risulta di particolare

interesse e comporta un vantaggio significativo se

si considera che oggigiorno le emissioni di inqui-

nanti sono severamente regolate e contenute en-

tro limiti precisi e la tematica dell’impatto ambien-

tale è tra i problemi a cui viene posta maggiore at-

tenzione a livello globale, con l’obiettivo di preser-

vare il pianeta con iniziative volte al futuro.

Energy 4.0 22

Figura 13 Confronto di emissioni di CO2 tra veicoli a combustibile e veicoli elettrici

Oltre all’inquinamento ambientale, i veicoli elet-

trici permettono di ridurre anche l’inquinamento

acustico, grazie alla particolare silenziosità del mo-

tore elettrico, dovuta alla mancanza della combu-

stione, processo tipico dei motori a scoppio.

Nonostante i notevoli vantaggi, i veicoli elettrici

non possono però essere considerati a impatto

zero (piuttosto a impatto minimo). La causa princi-

pale di inquinamento è dovuta alla produzione

delle batterie al litio e al loro smaltimento. Il primo

processo infatti prevede diverse fasi costruttive,

con conseguente dispersione nell’ambiente di

emissioni nocive dovute alle lavorazioni industriali.

Inoltre, alla fine del ciclo di vita, la batteria può es-

sere riutilizzata per un periodo limitato di tempo,

trascorso il quale viene smaltita producendo rifiuti

inquinanti non riciclabili.

Pertanto, sebbene i veicoli elettrici possano essere

considerati veicoli “green” nella fase del loro uti-

lizzo, non sono certamente esenti dall’inquina-

mento nelle fasi di produzione e di dismissione del

mezzo. La ricerca e la tecnologia devono quindi svi-

luppare nuove soluzioni che permettano di ridurre

l’impatto ambientale per questi due processi e ren-

dere questo tipo di veicoli ancora più ecologici.

Autonomia e tempi di ricarica

I veicoli elettrici dipendono dalla carica di elettricità

immagazzinata dalla batteria e hanno quindi una li-

mitata autonomia. In campo tecnologico le durate

stanno però aumentando molto velocemente con

potenziali scenari futuri che comporteranno un si-

gnificativo aumento dell’autonomia dei veicoli. In

media, l’autonomia delle auto elettriche al giorno

oggi è di circa 200 km; per questo motivo i veicoli

elettrici vengono al momento utilizzati soprattutto

per spostamenti urbani e per movimentazioni in-

terne o di brevi tragitti di cui hanno bisogno le im-

prese per trasportare materiali e risorse.

Il problema della limitata autonomia diventa parti-

colarmente importante per tragitti lunghi in quanto

la presenza di colonnine di ricarica in luoghi pub-

blici è ancora notevolmente ridotta rispetto ai fab-

bisogni delle auto. Il numero limitato di stazioni di

ricarica e i tempi di ricarica della batteria (circa 40

minuti) rappresentano il maggiore svantaggio per

l’attuale diffusione dei veicoli elettrici.

Ad esempio, in Italia il numero di colonnine risulta

insufficiente. Secondo un articolo pubblicato dal

sito www.economyup.it a inizio 2018, “In tutta Ita-

lia sono poco più di 400, si trovano solo nelle città

più importanti e per la maggior parte sono gestite

da Enel, società italiana dell’energia. Enel ha co-

minciato a installare stazioni di ricarica dal 2009

partendo da Pisa, Roma e Milano. A novembre

2017 il gruppo guidato da Francesco Starace ha an-

nunciato l’installazione entro il 2020 di 7000 colon-

nine elettriche, per poi arrivare a 14.000 nel 2022.

Il “Piano nazionale per l’installazione delle infra-

strutture di ricarica dei veicoli elettrici” prevede

una copertura capillare in tutte le Regioni italiane

(isole incluse) e punta alla crescita del numero dei

veicoli elettrici e ibridi circolanti”.

Costi di acquisto e di utilizzo

Dal punto di vista economico è necessario mettere

sul piatto della bilancia sia il costo di acquisto sia il

costo di utilizzo dei veicoli elettrici. Dall’analisi dei

costi e del budget a disposizione è possibile ponde-

rare la decisione sulla tipologia di mezzo.

Il costo d’acquisto per i veicoli elettrici è ancora

oggi elevato, soprattutto a causa del costo delle

batterie, per cui è prevista comunque una ridu-

zione progressiva del 60% entro il 2030, proporzio-

nalmente all’avanzamento delle soluzioni tecnolo-

giche per questo componente.

Energy 4.0 23

Figura 14 Riduzione del costo delle batterie al Litio dal 2010 al 2016

Di conseguenza, lo scenario futuro del mercato nel

settore dei mezzi di trasporto elettrici prevede una

stima di un enorme aumento delle vendite, pas-

sando dall’1% attuale al 35% del mercato globale

nel 2040. Nell’attesa di nuovi sviluppi per gli accu-

mulatori che comportino una riduzione della spesa

iniziale, per incentivare le vendite oggigiorno esi-

stono per diversi Paesi campagne statali con ecoin-

centivi per questo tipo di acquisto.

Se all’inizio la spesa risulta maggiore, è anche vero

che è possibile calcolare un tempo di recupero, cioè

un pay-back period, in quanto il costo dell’energia

elettrica permette di ottenere un risparmio econo-

mico a parità di chilometri percorsi. Per quanto ri-

guarda l’energia elettrica è stato stimato un costo

di circa 3-4€ di ricarica ogni 200km, a fronte del

prezzo della benzina, che continua ad aumentare

progressivamente. Supponendo un costo di 1,6

€/litro e di possedere un motore che permetta di

percorrere 20 chilometri con un litro, il costo della

benzina per 200 km è dato dal calcolo:

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 = 1,6€

litro∗ (

200 km

10km

litro

) = 32 €

È evidente dunque il risparmio economico nel

lungo periodo ottenuto tramite l’utilizzo dei motori

elettrici.

Nella tabella seguente sono riportati in maniera

sintetica i vantaggi e svantaggi che devono essere

considerati per ponderare e analizzare la decisione

di acquistare un veicolo elettrico.

VANTAGGI

Manutenzione ridotta

Maggiore efficienza energetica

Zero emissioni durante l’utilizzo del veicolo

Minori costi di utilizzo

SVANTAGGI

Autonomia ridotta

Tempi di ricarica lunghi

Emissioni di inquinanti per la costruzione delle batterie

Maggiori costi di acquisto

Veicoli da esterni

Il settore dei veicoli elettrici è stato investito negli

ultimi anni da forti sviluppi finanziati da grandi

aziende automobilistiche globali, con l’obiettivo di

incrementare la domanda commerciale degli utenti

privati, ponendo quindi particolare attenzione ai

bisogni e alle esigenze del cliente finale, che utilizza

una macchina elettrica per scopi personali. Il mer-

cato ha visto una crescita significativa del numero

di automobili elettriche presenti in commercio e ri-

volte al pubblico, con un notevole miglioramento

del design e delle immagini delle auto, per renderle

più appetibili al pubblico. Una delle prime grandi

imprese a scommettere sul nuovo tipo di mezzo di

trasporto è stata sicuramente la Tesla, azienda spe-

cializzata nella produzione di veicoli elettrici orien-

tati verso il mercato di massa, pannelli fotovoltaici

e sistemi di stoccaggio energetico.

Internet delle cose

L’azienda Tesla è stata fondata nel 2003 a San Car-

los dall’attuale CEO Elon Musk. La Tesla è stata la

prima azienda a mettere in commercio, nel 2008,

un’automobile di produzione che utilizzava batte-

rie agli ioni di Litio, la Tesla Roadster, che al giorno

d’oggi vanta, al momento dell’acquisto, addirittura

1000 km di autonomia.

Attualmente l’azienda ha quattro veicoli in com-

mercio (Roadster, Model S, Model X, Model 3),

mentre altri tre sono ancora in fase di produzione.

Oltre ai singoli clienti, la Tesla serve anche il settore

commerciale, con soluzioni per

Energy 4.0 24

l’immagazzinamento di energia proveniente da

fonti rinnovabili, gestita in maniera da livellare i pic-

chi di consumo e ridurre i picchi di carico.

Autostrade intelligenti

Una nuova soluzione sviluppata negli ultimi tempi

è la costruzione di strade che permettano di ricari-

care le auto elettriche mentre vengono percorse, in

modo da ovviare al problema della carenza di co-

lonnine di ricarica nel territorio e al problema della

limitata autonomia delle macchine elettriche.

La prima strada elettrificata intelligente è stata im-

plementata in Svezia, nei pressi di Stoccolma. Se-

condo un articolo di aprile 2018 pubblicato dal sito

www.greenme.it, la strada “ha due binari metallici

inseriti nell'asfalto ed è in grado di trasmettere

elettricità direttamente alle batterie delle auto

elettriche tramite un pattino su un braccio retrat-

tile. La soluzione si basa sulla tecnologia conduttiva

che utilizza una rotaia elettrica installata su strade

per alimentare e ricaricare i veicoli durante il viag-

gio”.

Questa nuova soluzione permetterebbe quindi di

produrre nuove macchine elettriche composte da

un numero minore di batterie oppure con dimen-

sioni ridotte delle stesse, al fine di ridurre i costi in-

dustriali, garantendo comunque la possibilità di

percorrere lunghe distanze senza la necessità di

fermarsi per una ricarica, utilizzando l’energia della

batteria solo per brevi tratti di strada non elettrifi-

cati.

La Svezia non è l’unico Paese a investire su sistemi

alternativi di ricarica e di immagazzinamento di

energia. Anche in Cina un tratto di un chilometro è

stato ricoperto di pannelli solari al posto

dell’asfalto, in modo da recuperare energia pulita e

utilizzarla per alimentare i lampioni lungo il per-

corso e per dare corrente elettrica a 800 abitazioni.

Le previsioni future sono focalizzate sull’utilizzo di

questa energia per permettere la diffusione di

mezzi di trasporto elettrici.

Movimentazione interna

Tipologie di carrelli

Per quanto riguarda le aziende, i veicoli elettrici ri-

sultano utili nelle operazioni di movimentazione e

trasporto di merci e risorse, sia materiali che

umane. In generale, i carrelli industriali possono es-

sere di tipo manuale oppure motorizzato. I carrelli

motorizzati si dividono a loro volta in:

• Carrelli elettrici

o hanno tempi di avviamento più brevi e

raggiungono rapidamente la velocità di

regime

o vengono adottati nei locali con peri-

colo di incendio o scoppio

o necessitano di apposito locale per la ri-

carica degli accumulatori

• Carrelli con motore a combustione interna:

o sono adatti per lavori pesanti e terreni

irregolari

o producono gas di scarica e di conse-

guenza richiedono ambienti con suffi-

ciente ventilazione

I carrelli elettrici sono quindi essenziali per le atti-

vità di movimentazione interna. In molte nazioni

europee non è più permesso guidare carrelli eleva-

tori diesel in ambienti chiusi. Oltre a ciò, i carrelli

elettrici permettono di avere un ambiente più pu-

lito e di ridurre il rumore nei vari locali industriali.

L’unico punto su cui bisogna porre particolare at-

tenzione è la ricarica periodica delle batterie, che

deve avvenire in un’apposita zona adibita e co-

struita seguendo le norme vigenti nel paese di rife-

rimento.

Figura 15 Esempio di stazione di ricarica per i carrelli elettrici

Energy 4.0 25

Le norme sono obbligatorie, in quanto servono a

prevenire, ridurre e all’occorrenza fronteggiare po-

tenziai rischi che si possono correre con l’utilizzo di

accumulatori. I rischi principale sono quelli dovuti

al pericolo di cortocircuito, di emissioni di gas du-

rante il processo di ricarica e di surriscaldamenti,

esplosioni ed incendi.

Per gestire in maniera adeguata la zona di ricarica

bisogna prevedere una buona ventilazione del lo-

cale, per permettere di far defluire eventuali gas in-

quinanti e di effettuare un ricambio di aria in modo

da evitare un eccessivo aumento della tempera-

tura, con conseguente pericolo di incendi. Inoltre,

è opportuno formare il proprio personale e dotarlo

di appositi strumenti di protezione personale,

come occhiali protettivi, guanti, estintori… Infine è

necessario mantenere sempre sotto controllo i di-

spositivi utilizzati per le ricariche e le batterie, ef-

fettuando ispezioni ed interventi di manutenzione

periodica.

Con l’Energy 4.0 l’obiettivo è quindi quello di spin-

gere sempre più imprese e aziende a investire su

mezzi e strumenti che sfruttino energia elettrica

immagazzinata e proveniente da fonti rinnovabili,

come quella solare, grazie alla combinazione di ac-

cumulatori e pannelli fotovoltaici installati sui vari

impianti industriali.

Un ulteriore obiettivo che si pone l’Industry 4.0 in

merito al settore energetico è anche quello di svi-

luppare dei mezzi a disposizione delle aziende che

siano sempre più automatizzati e in grado di gestire

in maniera indipendente vari processi, controllati in

una sede centralizzata da un apposito software ge-

stionale. Per questo motivo, i nuovi veicoli elettrici

che si stanno sviluppando stanno acquistando sem-

pre maggiore importanza all’aumentare del loro

grado di interazione con l’ambiente circostante,

grazie alle varie tecnologie implementate che per-

mettono alle macchine di comunicare tra loro me-

diante segnali elettrici. Da qui deriva la massima fo-

calizzazione sul tema dell’energia elettrica prove-

niente da fonti pulite, principale fonte di energia

che può sostenere la creazione e l’utilizzo di queste

nuove soluzioni senza compromettere il futuro del

pianeta, e del suo immagazzinamento, in modo da

controllare puntualmente i fabbisogni di energia

nei vari periodi della giornata senza ricorrere ad al-

ternative inquinanti o costose.

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ALLEGATO Vita tecnica degli interventi e durata dei risparmi

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trico#Voci_correlate