Pompe di calore: molto più di una semplice fonte di aria calda

L’energia utilizzata per riscaldare case, uffici, scuole e fabbriche rappresenta il 10% delle emissioni globali annuali. Il gas naturale è la principale forma di energia usata per il riscaldamento degli edifici, in quanto soddisfa il 42% della domanda a livello globale, la maggior parte della quale (70%) è impiegata per il riscaldamento degli ambienti. Per quanto la decarbonizzazione degli edifici richieda una varietà di soluzioni (tra cui l’energia di origine rinnovabile e le ristrutturazioni ad alta efficienza energetica), le pompe di calore elettriche saranno determinanti per ottenere un riscaldamento che sia non solo più pulito, ma anche più sicuro e affidabile.

Le pompe di calore hanno un’efficienza energetica da tre a cinque volte superiore a quella delle caldaie a gas naturale. Ciò significa che, per riscaldare lo stesso spazio, è sufficiente un quinto della quantità di energia. Questo si traduce anche in una riduzione significativa dei consumi degli utenti finali, con una conseguente diminuzione della domanda e un aumento dei risparmi per milioni di famiglie che accusano il peso dell’inflazione dei beni energetici (cfr. Figura 1).

Consapevoli dei benefici per l’approvvigionamento energetico, la volatilità dei prezzi e gli obiettivi di azzeramento delle emissioni nette, le autorità stanno adottando un approccio che possiamo definire ‘’bastone e carota’’ basato su obblighi e sussidi. I sussidi sono ora disponibili in regioni che rappresentano oltre il 70% della domanda globale di riscaldamento degli edifici residenziali. Inoltre, le autorità di molti paesi stanno inasprendo la regolamentazione edilizia per gli immobili nuovi ed esistenti, con requisiti che vanno da standard minimi di prestazione energetica più elevati al divieto di utilizzare caldaie a combustibili fossili. Divieti a livello nazionale sono già in vigore in Danimarca, Francia, Paesi Bassi e Norvegia, e provvedimenti analoghi sono in attesa di essere varati in altri Stati membri. ¹

Inoltre, la recente approvazione dell’US Inflation Reduction Act (IRA), che innalza al 30% il valore del credito d’imposta individuale per il miglioramento dell’efficienza energetica delle abitazioni, dovrebbe imprimere una notevole accelerazione all’installazione di pompe di calore da parte di consumatori e costruttori in tutto il mercato statunitense. Gli investimenti nell’energia pulita a livello mondiale sono aumentati notevolmente dal 2020 (cfr. Figura 2) e si stima che nel 2022 gli afflussi nelle tecnologie ad alta efficienza energetica abbiano quasi uguagliato quelli nelle rinnovabili (470 vs 472 miliardi di dollari).

Le pompe di calore sono una tecnologia collaudata, con 190 milioni di unità installate in tutto il mondo e, negli ultimi tre anni, ne sono state vendute sette milioni solo in Europa, pari a un tasso composto del 40%. Inoltre, grazie a REPowerEU, il settore potrebbe registrare un CAGR del 20% da qui al 2030. Le regioni nordiche costituiscono un esempio eloquente dell’opportunità di crescita: gli incentivi finanziari, abbinati alla normativa, hanno favorito un tasso di penetrazione del 40-60% delle pompe per uso domestico in Svezia, Finlandia e Norvegia, contro il 20% nel resto d’Europa.

Un vantaggio del rincaro dei combustibili fossili è quello di ridurre drasticamente i costi totali sul ciclo di vita e i tempi di ammortamento degli investimenti in pompe di calore e affini rispetto ai forni e alle caldaie a gas tradizionali (cfr. Figura 3). Si tratta di una buona notizia, dato che per abbattere le emissioni è necessario triplicare le ristrutturazioni edili, passando dall’attuale tasso di esecuzione dell’1% all’anno al 3% circa fino al 2050.

Il sistema di scambio di quote di emissione (ETS) dell’UE è un pilastro centrale dei piani dell’UE per l’azzeramento delle emissioni nette. Tuttavia, questo sistema accresce il prezzo delle attività ad alto contenuto di carbonio, come il riscaldamento degli ambienti, e grava indirettamente sui bilanci delle famiglie, poiché gli aumenti dei prezzi sono trasferiti sui consumatori finali. L’UE prevede di estendere il sistema ETS ai combustibili per il riscaldamento – un’area che va dagli uffici commerciali e al processamento del calore delle attività industriali – il che comporta potenzialmente maggiori difficoltà economiche per i cittadini dell’UE. ²

Di fronte alle nuove norme e ai rialzi dei prezzi, alcune regioni dell’UE ad alta intensità di consumo di gas stanno riconsiderando la decisione di utilizzare il gas naturale come combustibile di transizione a breve termine, preferendo passare direttamente alle pompe di calore per il riscaldamento degli ambienti.³ Ad esempio, la penetrazione delle pompe di calore in Polonia, un paese tradizionalmente orientato ai combustibili fossili, è aumentata dell’88% nel 2021, mentre in altri Stati membri, tra cui Austria, Italia e Paesi Bassi, la crescita delle vendite è raddoppiata.⁴

Non tutte le pompe di calore sono uguali, e le variazioni di temperatura e di infrastruttura a livello regionale possono ostacolare l’adozione. Le pompe di calore che utilizzano fonti geotermiche del suolo o dell’acqua sono più efficienti delle versioni ad aria, ma hanno anche costi di installazione più elevati. Non c’è da stupirsi che l’85% delle vendite di pompe di calore per edifici sia costituito da modelli ad aria. Questi modelli sono particolarmente diffusi nelle regioni in cui le temperature dell’aria esterna sono più miti in inverno e il processo può essere invertito per il raffreddamento in estate.

Per quanto la tecnologia delle pompe di calore sia matura e la produzione scalabile, diverse strozzature ne ostacolano l’adozione. Nonostante i minori costi complessivi sul ciclo di vita, a causa della necessità di apparecchiature sofisticate e della complessità dell’installazione i modelli più efficienti sul piano energetico (pompe di calore geotermiche) comportano un esborso iniziale relativamente elevato. Inoltre, a complicare la diffusione delle pompe di calore contribuiscono i ritardi nei permessi di costruzione, la carenza di installatori qualificati, lo scarso isolamento dall’ambiente circostante e l’integrazione con le reti tradizionali.

La ricerca di soluzioni innovative a queste sfide procede a ritmo serrato, specie in regioni come gli Stati Uniti e l’Europa, dove i governi stanno fornendo incentivi finanziari importanti. Le prospettive sono promettenti: a livello globale, gli investimenti in start-up e scale-up di pompe di calore sono aumentati di quasi sei volte tra il 2016 e il 2021. Inoltre, politiche ambiziose, come l’IRA negli Stati Uniti e REPowerEU nell’UE, stimolano l’adozione delle pompe di calore e segnalano una forte domanda futura per produttori e installatori. Nella sola UE, i principali produttori hanno annunciato investimenti per oltre 4 miliardi di euro (2022-2026) per espandere la produzione di pompe di calore. ⁵

I governi di tutto il mondo stanno intensificando l’azione normativa e l’erogazione di sussidi volti a stimolare la produzione, la penetrazione e l’attività di ricerca e sviluppo sulle pompe di calore da parte di soggetti pubblici e privati. Le pompe di calore sono tecnologie abilitanti fondamentali per la transizione energetica e nei prossimi anni ci aspettiamo un consolidamento e un flusso di capitali significativo verso le imprese della catena del valore delle tecnologie di riscaldamento,
dai produttori di apparecchiature a monte agli installatori e distributori a valle.

Note in calce

¹ European Heat Pump Association. 15 Dicembre 2022. “Which countries are scrapping fossil fuel heaters?”
² Euractiv. “EU approves CO2 tax on heating and transport, softened by new social climate fund.” 20 dicembre 2022.
³ Euractiv. “Gas Crisis driving heat pump boom in Europe.” Dicembre 2022. ⁴ IEA, The Future of Heat Pumps 2022
⁵IEA, The Future of Heat Pumps 2022. Tabella 3.4