Ottimizzazione energetica nella produzione alimentare Resilienza, efficienza, redditività: la triade della transizione energetica per i caseifici e i birrifici

Finora, i caseifici, i birrifici e i panifici hanno sprecato il prezioso calore residuo prodotto dagli impianti di refrigerazione, dalla sala di cottura o dai forni. Grazie alle pompe di calore industriali, agli accumulatori di energia e alla gestione digitale dell’energia, è possibile sfruttare sistematicamente questo potenziale.

Secondo i calcoli del Ministero federale dell’Agricoltura, dell’Alimentazione e del Territorio, nel 2024 il «settore alimentare manifatturiero» tedesco ha consumato oltre 231,6 milioni di gigajoule di energia, pari a oltre il dieci per cento del fabbisogno energetico finale complessivo di tutti i settori industriali. Il continuo aumento e la volatilità dei prezzi dell’energia, insieme ai requisiti sempre più stringenti in materia di protezione del clima e sostenibilità, aumentano così la pressione sulle aziende di un settore già sensibile ai prezzi affinché riorganizzino il proprio approvvigionamento energetico. L’attenzione si concentra su tre obiettivi fondamentali: l’aumento della resilienza e della sicurezza dell’approvvigionamento, l’efficienza energetica e in termini di CO₂, nonché la redditività e la stabilità dei prezzi.

Tecnologie chiave: pompe di calore e recupero di calore

Un aspetto caratteristico della produzione alimentare è l’elevato fabbisogno di calore e freddo. Allo stesso tempo, in questo processo si generano notevoli quantità di calore residuo finora inutilizzato, proveniente ad esempio da impianti di refrigerazione, compressori, sistemi ad aria compressa o impianti di produzione termica. Le tecnologie adatte allo sfruttamento di questo potenziale di calore residuo sono i sistemi di recupero del calore (per il recupero del calore dagli impianti di refrigerazione) e le pompe di calore industriali.

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Nei caseifici, il calore recuperato dagli impianti di refrigerazione può essere utilizzato, ad esempio, per il preriscaldamento dell’acqua di processo o per i processi di pulizia (CIP – Cleaning in Place). Nei birrifici, il calore residuo derivante dalla refrigerazione, dalla fermentazione o dai processi della sala di cottura è adatto alla produzione di acqua calda. Potenzialità simili si riscontrano nella lavorazione della carne, nell’industria delle bevande e nella produzione di dolciumi e prodotti da forno, dove il calore è necessario per i processi di essiccazione, pulizia o produzione.

Le pompe di calore industriali creano così un collegamento tra il calore residuo disponibile e il calore di processo utilizzabile. Ad esempio, il calore residuo proveniente da celle frigorifere, processi di fermentazione o di raffreddamento può essere portato a livelli di temperatura adatti ad applicazioni con acqua calda, processi di pulizia o al riscaldamento degli edifici. In questo modo è possibile sostituire, in parte o completamente, i combustibili fossili.

Anche in altri ambiti è possibile ottimizzare i processi dal punto di vista energetico. Ad esempio, la produzione di vapore può essere convertita all’uso dell’elettricità come fonte energetica oppure a una soluzione ibrida. In questo contesto è importante che i sistemi di accumulo dell’energia assorbano i picchi di carico.

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La soluzione tecnica ottimale dipende sempre dall’applicazione o dall’esigenza specifica. Lo dimostra, ad esempio, il confronto tra diverse varianti di pompe di calore per l’elettrificazione dell’approvvigionamento termico. In questo ambito sono generalmente disponibili tre opzioni: una pompa di calore a 1 stadio, una pompa di calore a 2 stadi in versione compatta o una pompa di calore a 2 stadi con moduli separati.

Tutte e tre le varianti di pompe di calore presentano vantaggi e svantaggi. Lo stesso vale anche per tutti gli altri sistemi. Un approccio di consulenza indipendente dal produttore, come quello adottato da Siemens, individua quindi per ogni singola misura di ottimizzazione la soluzione che meglio corrisponde all’obiettivo concreto. Inoltre, l’approccio di Siemens si contraddistingue per una combinazione di competenze nei settori dell’energia, dell’edilizia e dell’automazione, nonché per l’integrazione tra progettazione, finanziamento e gestione.

Digitalizzazione: la trasparenza come chiave per l'efficienza

Solo grazie alla trasparenza sui flussi energetici è possibile sfruttare sistematicamente il potenziale del calore residuo. I sistemi digitali di gestione dell’energia costituiscono quindi la base per un utilizzo efficiente delle pompe di calore, degli accumulatori e dei carichi flessibili.

L’hardware rappresenta tuttavia solo un aspetto dell’ottimizzazione energetica. Per gestire in modo trasparente i flussi energetici e utilizzare gli impianti in modo ottimale, è indispensabile anche l’impiego di un sistema di gestione dell’energia. Ma le possibilità offerte dalla digitalizzazione si spingono ormai ben oltre: se il sistema di gestione energetica viene integrato in architetture IT su larga scala, i dati raccolti possono essere sfruttati in modo ancora più ampio. La base tecnologica è costituita da piattaforme aperte come Building X – una suite basata sull’intelligenza artificiale per la gestione olistica degli edifici di Siemens Smart Infrastructure.

Redditività: un birrificio ne è un esempio

Le misure di ottimizzazione energetica non solo garantiscono una maggiore resilienza grazie a una maggiore sicurezza dell’approvvigionamento e del funzionamento, ma sono anche vantaggiose dal punto di vista finanziario. Tra i fattori di risparmio tipici figurano la riduzione dei costi per il combustibile e l’elettricità, nonché, se del caso, dei pagamenti compensativi per le emissioni di CO₂. In linea generale, vale la regola: maggiore è la necessità di ammodernamento degli impianti esistenti, maggiore è il potenziale di risparmio. Di solito tale potenziale raggiunge il 20 per cento. Di conseguenza, gli interventi si ammortizzano spesso già nel giro di pochi anni.

Un esempio concreto è fornito da un birrificio di medie dimensioni nel nord della Germania, assistito da Siemens: anche in questo caso, il recupero del calore residuo proveniente dalla sala di ammostamento, dai sistemi di refrigerazione, dalla fermentazione e da altri processi si è rivelato il punto di partenza più efficace per ottenere possibili risparmi energetici. Ciò corrisponde a una riduzione dei costi di circa 410.000 euro all’anno e a una diminuzione delle emissioni di CO₂ pari a 1.170 tonnellate, ovvero del 27%.

Potenziali simili si riscontrano anche in altri settori dell’industria alimentare. Nei caseifici si generano grandi quantità di calore residuo a bassa temperatura derivante dai processi di raffreddamento, mentre nei panifici rappresentano fonti di calore interessanti soprattutto i gas di scarico dei forni e gli impianti di raffreddamento. Nell’industria delle bevande, il recupero di calore e la gestione del carico possono consentire risparmi significativi, in particolare nei processi di pulizia, riempimento e raffreddamento.

Flessibilità: pronti per il mercato dell'energia elettrica del futuro

I risparmi ottenuti grazie alle misure di ottimizzazione derivano, da un lato, dalla riduzione del consumo energetico. Dall’altro, gli impianti supportati da appositi software sfruttano i vantaggi di un mercato elettrico dinamico: grazie a una gestione flessibile degli impianti e all’impiego di tecnologie di accumulo, è possibile acquistare energia elettrica a prezzi vantaggiosi nei periodi di forte offerta. Allo stesso tempo, l’azienda è così già preparata al futuro dell’approvvigionamento energetico. Infatti, l’Agenzia federale delle reti abolirà i privilegi previsti dal § 19 del regolamento sulle tariffe di rete per l’energia elettrica (StromNEV) entro la fine del 2028 e li sostituirà con tariffe di rete individuali che premieranno ancora di più un utilizzo atipico della rete.

Tuttavia, anche se i relativi progetti di ottimizzazione si ammortizzano in tempi relativamente brevi, devono comunque essere (pre)finanziati. Ciò può avvenire tramite autofinanziamento, ma non è obbligatorio. Siemens garantisce infatti flessibilità grazie a diversi modelli di business. In questo modo, gli impianti installati rimangono inizialmente di proprietà del fornitore e il gestore paga gli interventi solo in un secondo momento, senza incidere sul bilancio e ottimizzando il flusso di cassa, attingendo dai risparmi effettivamente realizzati («Pay as you Save») oppure nell’ambito di una tariffa di servizio basata sulle prestazioni, proprio secondo il motto «Energy / Efficiency as a Service».

Che si tratti di birrifici, caseifici, produttori di prodotti da forno o di bevande, quasi tutte le aziende del settore alimentare dispongono di fonti di calore finora sfruttate in modo insufficiente. L’integrazione intelligente tra recupero del calore residuo, pompe di calore industriali, sistemi di accumulo di energia e gestione digitale dell’energia consente di sfruttare economicamente queste potenzialità. In questo modo le aziende non solo aumentano la propria efficienza energetica e riducono le emissioni di CO₂, ma acquisiscono anche maggiore flessibilità e sicurezza di approvvigionamento in un mercato energetico sempre più volatile.

Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta sul nostro marchio mediatico affiliato FoodTec Insider.