Refrigerazione e flessibilità elettrica: il freddo può aiutare la rete

Con la crescita delle fonti rinnovabili e l’aumento dell’elettrificazione, il sistema energetico europeo avrà bisogno di una capacità sempre maggiore di spostare e modulare i consumi elettrici. In questo scenario, anche la refrigerazione può assumere un ruolo diverso rispetto al passato: non soltanto carico continuo da alimentare, ma potenziale risorsa di flessibilità.

Il principio è già al centro del dibattito europeo sulle pompe di calore, che possono adattare il proprio funzionamento ai momenti in cui l’elettricità è più abbondante o conveniente. Nella refrigerazione commerciale e industriale lo stesso concetto può essere applicato sfruttando inerzia termica, sistemi di accumulo, regolazione intelligente e gestione dei cicli frigoriferi, senza compromettere le temperature richieste dalla catena del freddo.

Celle frigorifere e impianti possono diventare carichi flessibili

La refrigerazione presenta una caratteristica particolarmente interessante dal punto di vista energetico: molti sistemi dispongono già di una certa capacità di accumulo termico, legata alla massa dei prodotti, alle strutture refrigerate o a dispositivi dedicati.

Questo significa che, entro limiti operativi precisi, una parte del consumo può essere anticipata o posticipata. Una cella frigorifera può, ad esempio, essere portata verso la parte più bassa del proprio intervallo di temperatura quando l’elettricità rinnovabile è abbondante, riducendo successivamente il funzionamento dei compressori nelle ore di maggiore richiesta della rete.

L’International Energy Agency indica proprio i cold storage e i sistemi industriali basati su compressori tra i carichi che possono offrire flessibilità attraverso automazione e accumulo termico. Il demand response consente infatti di ridurre o spostare temporaneamente la potenza assorbita in risposta a segnali di prezzo o esigenze del sistema elettrico.

Per gli impianti frigoriferi, le strategie possono comprendere:

• pre-raffreddamento controllato nelle ore più convenienti;
• gestione intelligente dei setpoint;
• modulazione della capacità dei compressori;
• spostamento dei cicli di sbrinamento;
• utilizzo di accumuli termici o materiali a cambiamento di fase;
• coordinamento con fotovoltaico e batterie;
• partecipazione a programmi di demand response.

Il margine disponibile dipende però dall’applicazione. Temperature di conservazione, tipologia di prodotto, aperture delle celle, requisiti HACCP e continuità del processo restano sempre prioritari.

Controlli smart e tariffe dinamiche cambiano la gestione del freddo

La flessibilità diventa realmente utilizzabile quando l’impianto è in grado di conoscere le condizioni del sistema elettrico e reagire automaticamente.

Controllori evoluti, sensori, BMS e piattaforme cloud possono integrare informazioni su temperature, carichi, disponibilità di energia rinnovabile e prezzi dell’elettricità, modificando il funzionamento dell’impianto senza uscire dai parametri di sicurezza impostati.

È lo stesso principio che viene oggi proposto per le pompe di calore: tariffe dinamiche e controlli intelligenti possono spostare una parte del consumo lontano dalle ore più costose o congestionate.

Per una struttura refrigerata, questo approccio può tradursi in una logica di controllo più evoluta rispetto al semplice mantenimento di un setpoint fisso.

Un sistema potrebbe, ad esempio:

• aumentare la produzione frigorifera quando il fotovoltaico onsite è elevato;
• ridurre temporaneamente la potenza durante un picco della rete;
• anticipare uno sbrinamento in una fascia elettrica più favorevole;
• utilizzare un accumulo termico durante le ore più costose;
• coordinare compressori, ventilatori e pompe per contenere la potenza assorbita.

In questo modo l’efficienza non viene più misurata soltanto in termini di kWh consumati, ma anche in funzione di quando l’energia viene utilizzata.

Flessibilità senza compromettere la catena del freddo

Il potenziale è significativo, ma la refrigerazione presenta vincoli più stringenti rispetto ad altri carichi elettrici.

In una cella alimentare o in uno stabilimento produttivo, la temperatura non può essere modificata liberamente per inseguire i prezzi dell’energia. Il primo requisito rimane garantire qualità, sicurezza e conservazione dei prodotti.

La progettazione della flessibilità deve quindi considerare:

• intervalli di temperatura consentiti;
• inerzia termica dei prodotti;
• durata massima della riduzione di potenza;
• capacità frigorifera disponibile dopo il periodo di modulazione;
• condizioni ambientali esterne;
• eventuali cicli produttivi;
• margini di sicurezza dell’impianto.

La presenza di accumulo termico può ampliare significativamente questi margini. Il freddo prodotto nelle ore favorevoli può essere immagazzinato sotto forma di acqua refrigerata, ghiaccio o materiali a cambiamento di fase e utilizzato successivamente, riducendo l’assorbimento elettrico nei momenti di picco.

La Commissione europea considera storage e flessibilità elementi essenziali del futuro sistema elettrico, stimando un fabbisogno europeo di capacità di accumulo superiore a 200 GW entro il 2030.

Dall’efficienza energetica alla flessibilità energetica

Per la refrigerazione commerciale e industriale si apre quindi una nuova fase. Negli ultimi anni l’attenzione si è concentrata soprattutto su compressori efficienti, refrigeranti a basso GWP, recupero di calore e riduzione delle perdite. Questi aspetti restano fondamentali, ma progressivamente si aggiunge una nuova domanda: quanto è flessibile l’impianto?

Un sistema frigorifero in grado di modulare i propri consumi può contribuire a:

• ridurre i picchi di potenza;
• sfruttare meglio l’autoproduzione fotovoltaica;
• aumentare l’utilizzo di energia rinnovabile;
• diminuire l’esposizione alle ore con prezzi elevati;
• offrire servizi di flessibilità alla rete.

Con una quota crescente di produzione elettrica variabile, questa capacità potrebbe diventare sempre più importante anche nella progettazione di supermercati, magazzini refrigerati e stabilimenti dell’industria alimentare.

La refrigerazione può quindi evolvere da semplice consumatore continuo a parte attiva del sistema energetico, purché digitalizzazione e flessibilità vengano integrate senza mettere in discussione il requisito fondamentale del settore: mantenere sempre sotto controllo la catena del freddo.