ENERGIA/ Rinnovabili, il ruolo dei trasformatori elettrici in Italia prepara la transizione 5.0
Con l'aumento del ricorso alle fonti rinnovabili cresce il fabbisogno di trasformatori elettrici. Il punto su un settore cruciale anche per l'Italia
L’espansione del settore delle energie rinnovabili ha avuto un impatto significativo sulla domanda di infrastrutture elettriche e componenti essenziali alla installazione degli impianti, alla gestione ed al funzionamento efficiente delle reti di distribuzione. Nel 2023, secondo i dati rilasciati da Terna, l’ente responsabile della gestione della rete elettrica nazionale italiana, il consumo totale di energia elettrica ha raggiunto i 306,1 miliardi di kWh, marcando una riduzione del 2,8% rispetto al 2022.
Della produzione totale di energia elettrica, circa il 36,8% è stato coperto da fonti rinnovabili, segnando un aumento di 5,8 punti percentuali rispetto al 2022. Dei 306,1 miliardi di kWh, la produzione nazionale netta, pari a 257 miliardi di kWh, ha mostrato una crescita nella produzione idrica (+36,1%), eolica (+15,1%) e fotovoltaica (+10,6%), registrando invece una flessione nella produzione termica (-17,4%) e geotermica (-1,9%). Secondo le rilevazioni di Terna, presentate nel report mensile, le attivazioni di nuove fonti rinnovabili nel 2023 hanno raggiunto circa 5,8 GW, superando di 2,7 GW il totale del 2022.
Questo dato evidenzia una rapida accelerazione nello sviluppo delle rinnovabili, passando da 1 GW di nuove attivazioni nel 2021 a circa 3 GW nel 2022. Prendendo in considerazione una serie storica più ampia, in Italia la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili ha visto una crescita importante, passando dal 18,2% del totale nel 2008 al 43,8 % attuale e si prevede che raggiungerà circa il 50% entro la fine del 2024. A dispetto del trend positivo, l’Italia resta leggermente indietro a livello europeo, dove alcuni Paesi hanno superato la soglia del 50% di produzione energetica da fonti rinnovabili. In particolare, Germania e Spagna hanno già superato entrambe il 50%, mentre il Regno Unito ha raggiunto il 47%.
Se si considera l’ultimo decennio, il confronto tra Italia e altri Paesi europei diventa ancora più evidente. Nel 2014, l’Italia aveva installati 37 GW combinati da eolico e fotovoltaico, cifra che è aumentata a 54 GW nel 2023. Durante lo stesso periodo, la Francia ha superato l’Italia passando da 24 a 68 GW, mentre il Regno Unito ha raggiunto i 109 GW e la Spagna ha superato i 100 GW. La Germania domina con quasi 200 GW di capacità installata. Se in Italia si vogliono raggiungere gli obiettivi prefissati per il 2030, dunque, la velocità di installazione di nuovi impianti dovrebbe aumentare. Ciò richiede una visione sistemica che includa piani per l’accumulo di energia, l’innovazione delle reti e lo sviluppo di infrastruttura elettrica e tecnologie in grado di migliorare l’efficienza della rete.
Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA), l’Europa dovrà investire circa 89 miliardi di euro all’anno in infrastrutture energetiche fino al 2030 per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità prefissati. L’Italia in particolare si trova di fronte alla necessità di effettuare significativi investimenti per potenziare e ammodernare la propria rete elettrica, una sfida che comporta sia l’ammodernamento ed il potenziamento delle infrastrutture esistenti, sia lo sviluppo di nuove tecnologie per migliorare l’efficienza e la resilienza del sistema. Questa trasformazione è particolarmente cruciale nell’era delle energie rinnovabili, dove lo sviluppo di una rete industriale nazionale in grado di soddisfare la produzione di componentistica elettrica diventa un aspetto chiave per ridurre la dipendenza tecnologica dall’estero, diminuire i tempi e i costi logistici, stimolare l’industria nazionale, creare posti di lavoro e spingere la ricerca e sviluppo.
In questa trasformazione, tecnologie quali i trasformatori elettrici giocano un ruolo vitale nella gestione e distribuzione dell’energia generata da fonti rinnovabili, in quanto devono gestire fluttuazioni di carico frequenti e intense. Per rispondere a queste esigenze, l’industria ha sviluppato trasformatori con capacità di regolazione dinamica del carico e sistemi di raffreddamento per prevenire il surriscaldamento. Altri avanzamenti tecnologici includono l’integrazione di sensoristica avanzata e connettività IoT (Internet of Things, ossia la rete di oggetti fisici che servono per connettere e scambiare dati con altri dispositivi e sistemi su Internet), la quale facilita il monitoraggio in tempo reale e migliora la gestione delle risorse energetiche attraverso le smart grids, reti intelligenti per la distribuzione dell’energia che ottimizzano il trasporto e la distribuzione dell’energia elettrica.
Con l’espansione globale degli impianti di energia rinnovabile, anche in relazione alla nuova domanda legata al piano Industria 5.0, la domanda di trasformatori elettrici è destinata a crescere notevolmente. In Italia, numerose aziende sono impegnate nella produzione di questi dispositivi cruciali, ciascuna con le proprie specializzazioni. Tra i principali attori nel panorama italiano si annoverano gruppi come ABB, RWE, Toshiba Mitsubishi Electric Power Systems e Hitachi ABB Power Grids. Un esempio di eccellenza nel Meridione è rappresentato da A.L srl, azienda lucana specializzata nella produzione di trasformatori elettrici in resina e olio per impieghi di media tensione, noti a marchio ALTRAFO. L’azienda lucana nell’ultimo quinquennio ha ideato e tutelato due innovativi sistemi per il tracking di produzione dei trasformatori al fine di garantire elevati standard qualitativi e di trasparenza oggetto di due brevetti per modello di utilità concessi che coniugano IoT, blockchain e sistemi esperti per un miglioramento produttivo.
Recenti novità nel mondo dei trasformatori elettrici riguardano i trasformatori a stato solido sviluppati da ABB, che utilizzano semiconduttori per regolare la tensione in modo più efficiente e preciso rispetto ai tradizionali trasformatori ad avvolgimento. Questi dispositivi sono particolarmente utili in applicazioni che richiedono una grande variazione del carico, come nei sistemi ferroviari o nelle grandi infrastrutture industriali. In ambito sicurezza, Hitachi ABB Power Grids ha implementato sensoristica avanzata che non solo monitora lo stato del trasformatore in tempo reale ma utilizza l’analisi predittiva per anticipare guasti potenziali, permettendo interventi preventivi che prolungano la vita utile dei dispositivi, e Schneider Electric ha sviluppato tecnologia dei digital twins per simulare il comportamento dei trasformatori sotto vari scenari operativi, permettendo di testare soluzioni per ottimizzare le performance prima di implementarle sul campo.
Una recente innovazione di rilievo introdotta da ALTRAFO riguarda lo sviluppo di un “sistema di monitoraggio cromogenico”, destinato a migliorare la sicurezza ed il monitoraggio dei trasformatori elettrici industriali. Tale sistema sfrutta materiali cromogenici, in particolare termocromici, elettrocromici e idrocromici, per monitorare temperatura, umidità e funzionamento dei trasformatori. Il dispositivo, applicato direttamente sulla superficie esterna del trasformatore, funziona come un sensore intelligente che rileva variazioni di temperatura del trasformatore e umidità dell’aria. I materiali termocromici cambiano colore in risposta alle variazioni di temperatura, fornendo un feedback visivo immediato e consentendo al personale di manutenzione di valutare rapidamente se il trasformatore sta operando entro limiti di temperatura sicuri.
Analogamente, il dispositivo può rilevare variazioni dell’umidità, cruciale per prevenire danni da condensa e assicurare il funzionamento ottimale del macchinario. L’impiego di materiali elettrocromici fornisce indicazioni visive sullo stato di funzionamento del trasformatore, segnalando potenziali condizioni di pericolo in caso di contatto fisico con la struttura esterna. Attraverso l’integrazione di queste tecnologie avanzate e un forte impegno verso la sostenibilità, il settore si orienta quindi verso trasformatori più sicuri e un controllo più efficace sulle infrastrutture elettriche, svolgendo un ruolo chiave nella transizione energetica. Nasce così un importante connubio di tecnologie 4.0 e obiettivi di sostenibilità, aprendo così le porte ad una transizione 5.0.
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