Per l’industria pesante (metallurgia, siderurgia, mineraria, chimica, navale, ceramica, ecc.) la transizione energetica non solo rappresenta una sfida epocale, ma anche una grande opportunità per coniugare competitività e sostenibilità. Si tratta di un settore storicamente caratterizzato da elevati consumi energetici e altrettanto rilevanti emissioni di CO₂, che in questo periodo storico – soprattutto in Italia e nel resto d’Europa - si trova ad affrontare alcune difficoltà legate principalmente all’aumento e all’instabilità dei prezzi delle risorse energetiche. Di fronte al carattere di priorità assunto dalla necessità di migliorare la propria competitività e sostenibilità, le industrie energivore europee si trovano a dover intraprendere percorsi di decarbonizzazione che, il più delle volte, prevedono l’uso di un mix di tecnologie (che vanno dal fotovoltaico all’idrogeno), tra cui la digitalizzazione dei processi produttivi. Quest’ultima si configura, infatti, come uno dei fattori strategici per sostenere il percorso di evoluzione del settore verso modelli operativi più efficienti, sostenibili e resilienti.

Digitalizzazione industria pesante: cosa significa e perché serve

Se l'industria italiana è responsabile all’incirca del 20% del totale delle emissioni a livello nazionale, il 64% circa di queste è imputabile ai settori hard to abate, come chimica, cemento, acciaio, carta, ceramica e vetro. E per raggiungere la piena decarbonizzazione entro il 2050 di questi settori, secondo l’Osservatorio Zero Carbon Technology Pathways della Energy&Strategy della School of Management del Politecnico di Milano, sarebbe necessario un investimento tra i 30 e gli 80 miliardi di euro per acquistare tecnologie abilitanti e sostenere i relativi costi operativi.

In tale scenario, l'industria pesante può trarre un vantaggio strategico dalla digitalizzazione: grazie a sistemi avanzati di gestione dell'energia (Energy Management Systems, EMS) e al contributo di tecnologie di Intelligenza Artificiale (AI) è possibile non solo identificare e ridurre gli sprechi di risorse – tra cui quelle energetiche -, ma anche ottimizzare i processi produttivi, abbattendo i costi operativi e aumentando la sicurezza degli operatori.

La consapevolezza c’è e a prevalere sono le tecnologie legate alla gestione dei dati con una forte crescita di robotica e AI. Tuttavia, ora come ora prevale una certa stabilità, come segnala la ricerca del Laboratorio RISE Dal 4.0 al 5.0: Conoscenza, Innovazione e Sostenibilità per una nuova era industriale che ha coinvolto 211 aziende manifatturiere italiane. Il livello di adozione delle tecnologie digitali ha smesso di crescere: le (poche) imprese che non ci credevano continuano a non crederci (29%), mentre quelle che hanno già investito ora sono concentrare sulla valorizzazione degli investimenti (71%).

In forte aumento è invece la sensibilità verso l’adozione di pratiche di sostenibilità, in particolare nelle imprese di maggiori dimensioni (e trasversalmente ai vari settori) che hanno intensificato gli sforzi per ridurre materiali tossici e ottimizzare il consumo energetico e la frequenza di incidenti ambientali. E dai risultati ottenuti pare che il digitale costituisca effettivamente una leva che favorisce l’adozione di nuove pratiche per conseguire gli obiettivi di sostenibilità.

Sfide e incentivi per la digitalizzazione dell’industria pesante

Non mancano però gli ostacoli. La digitalizzazione dell’industria pesante presuppone di affrontare una serie di sfide che coinvolgono tecnologia, processi e persone. Anzitutto, si pongono le problematiche della complessità e del costo dell’integrazione di nuove tecnologie digitali con le infrastrutture e attrezzature esistenti, talvolta non aggiornate o obsolete. Con l'aumento della digitalizzazione, cresce, poi, il rischio di cyber attacchi che richiede di implementare misure di sicurezza robuste per proteggere i dati sensibili e le operazioni. Un altro grande ostacolo riguarda la resistenza interna al cambiamento a cui si aggiunge la mancanza di competenze digitali della forza lavoro e l’assenza di una visione a lungo termine.

L’indagine Confindustria sul lavoro 2024 rivela che più del 70% delle imprese del comparto industriale segnala difficoltà nel reperire i profili necessari. Questo mismatch di competenze è particolarmente acuto nei settori della transizione digitale, internazionalizzazione e transizione green. A conferma di ciò, dal rapporto Smart Manufacturing Survey 2024 di TIG, SPS Italia e Contact Value, che ha coinvolto 65 realtà industriali italiane in prevalenza medio-grandi, si evince che, stante la consapevolezza sulle potenzialità delle tecnologie dell’Industria 4.0, solo il 18% sfrutta appieno i dati raccolti. Ancora, sempre secondo il Laboratorio RISE, la strutturazione di un vero processo di gestione della conoscenza o knowledge management è riconosciuta come una delle sfide più significative per mettere a terra il potenziale del paradigma 5.0 e tale esigenza cresce con il livello di digitalizzazione.

Nel tentativo di realizzare una concreta strategia di decarbonizzazione e digitalizzazione dell’industria pesante, il settore pubblico svolge un ruolo fondamentale nel guidare le politiche di indirizzo e sostegno agli investimenti. In tal senso, il Piano Transizione 5.0 promuove la trasformazione dei processi produttivi delle imprese per rispondere alle sfide poste dalle transizioni gemelle, digitale ed energetica. Con una dotazione di 12,7 miliardi di euro per il biennio 2024-2025, offre crediti d'imposta per investimenti - a decorrere dal 1° gennaio 2024 e fino al 31 dicembre 2025 - in progetti di innovazione che riducono i consumi energetici di almeno il 3% per le strutture produttive o di almeno il 5% per i processi interessati.

Industria pesante: più efficienza e sostenibilità con il digitale

Digitalizzazione nella metallurgia: verso una produzione più efficiente

Nella metallurgia l’adozione di sistemi di controllo automatizzato consente un monitoraggio in tempo reale e una regolazione precisa delle condizioni operative, il che migliora l’efficienza e la qualità dei processi. Inoltre, l'impiego di sensori e analisi dei dati in tempo reale permette di identificare e correggere rapidamente le inefficienze, minimizzando gli sprechi di energia e materiali. L'AI applicata alla gestione dei forni e ad altri processi critici permette poi di prevedere e prevenire difetti, assicurando che il prodotto finale soddisfi standard di qualità elevati.

Automazione e digitalizzazione nella siderurgia

L'integrazione di macchinari connessi e sistemi di manutenzione predittiva si traduce per l’industria siderurgica in un ambiente di lavoro più sicuro, che permette di identificare in tempo reale potenziali anomalie che potrebbero portare a difetti, incidenti o guasti. Così è possibile pianificare interventi di manutenzione solo quando necessario e abbattere i costi legati ai fermi macchina non programmati. Inoltre, la manutenzione predittiva contribuisce a prolungare la vita utile dei macchinari, portando a un miglioramento del ritorno sugli investimenti.

Industria mineraria e IoT: ottimizzazione delle risorse

Nell'industria mineraria, i sensori installati su veicoli e attrezzature raccolgono dati su parametri come temperatura, vibrazioni e consumo di energia che consentono di ottimizzare l'allocazione delle risorse, e pianificare attentamente le attività di estrazione e trasporto. Il miglioramento dell'efficienza operativa diminuisce il consumo di energia e le emissioni di CO₂. I veicoli autonomi o semi-autonomi possono poi operare in ambienti pericolosi senza mettere a rischio il personale, riducendo il numero di incidenti e migliorando le condizioni di lavoro.

Il ruolo dei digital twin nel petrolchimico

Con i digital twin (rappresentazioni virtuali) nell'industria chimica e di trasformazione delle risorse naturali è possibile simulare diversi scenari operativi e condizioni di processo, senza interrompere le operazioni reali, identificando potenziali modifiche che aumentano l'efficienza, riducono gli sprechi e minimizzano il consumo di energia. Ancora, aiutano a prevedere i guasti dei componenti e pianificare interventi di manutenzione predittiva, riducendo i tempi di inattività non programmati e prolungando la vita degli impianti.

Innovazione digitale nella cantieristica navale

La progettazione 3D rappresenta uno dei progressi più significativi per il settore della cantieristica navale, poiché permette agli ingegneri di creare modelli dettagliati delle navi in ambienti virtuali che consentono di ridurre al minimo errori e ritardi nella fase di costruzione, oltre a migliorare l'interazione tra i vari team di progetto.

Attraverso l'uso di robot e macchinari automatizzati nei cantieri, è possibile eseguire operazioni complesse con maggiore precisione e sicurezza. I software per la gestione logistica delle flotte offrono una visibilità completa sulle operazioni di carico e scarico, ottimizzano le rotte di navigazione e migliorano la manutenzione delle navi.

Intelligenza artificiale per rendicontare consumi ed emissioni

Trasformazione digitale applicata al siderurgico: l’esempio virtuoso di AFV Beltrame Group

Grazie a Edison Analytics è stato possibile razionalizzare e introdurre alcune attività fondamentali per allinearsi alle best practice di energy management: dalla raccolta e gestione dati centralizzata a livello Gruppo alla definizione e monitoraggio dei KPI energetici di sito e dei livelli di emissioni di CO₂, dalla generazione automatizzata personalizzata di reportistica per sito e per utente, fino alla previsione del fabbisogno energetico di sito e di Gruppo. Grazie a Edison Analytics è possibile concentrare, quindi, tutti i dati e le informazioni utili e formulare analisi avanzate così da rendere più puntuale e precisa l’individuazione delle aree di efficientamento e la relativa quantificazione dei risparmi energetici ottenibili. In questo modo si possono definire le priorità di intervento anche in base al loro impatto economico per il Gruppo, partendo dall’individuazione degli sprechi d’energia fino ad arrivare ad applicazioni di ottimizzazione energetica. L’installazione di questo sistema si inquadra all’interno del piano di decarbonizzazione del Gruppo che ha come obiettivo al 2030 la riduzione del 40% delle emissioni di CO₂ di SCOPE 1 e 2, facendo leva su 4 pilastri: efficienza produttiva, economia circolare, autoconsumo di energia rinnovabile e utilizzo di idrogeno.

Aziende e industrie energivore interessate a digitalizzare i processi industriali con l’obiettivo di ottimizzare consumi energetici per aumentare la competitività e ridurre le emissioni devono poter contare su un partner energetico solido e altamente qualificato, in grado di accompagnarle in ogni fase, dall’analisi dello stato dell’arte e degli obiettivi di decarbonizzazione, alla progettazione della roadmap di soluzioni da dispiegare nel tempo, fino alla realizzazione degli interventi e al successivo monitoraggio dei risultati, utile anche per individuare ulteriori aree di miglioramento.

Il tema della digitalizzazione di imprese e industrie è stato al centro del webinar "Gli Analytics per guidare la transizione energetica" organizzato da Edison Next in collaborazione con Digital360, trasmesso il 21/05/2024 e disponibile in streaming on demand. Un incontro che ha permesso di fare chiarezza su come sfruttare competenze e tecnologie digitali per accelerare decarbonizzazione, sostenibilità e competitività imprenditoriale.