Pronti per le reti intelligenti: come le pompe di calore HEMS supportano la transizione energetica europea.

C'è un numero che tiene svegli i gestori delle reti elettriche nell'Europa centrale durante le ondate di freddo di gennaio: 1,1. Si tratta del fattore di simultaneità medio misurato per i compressori delle pompe di calore aria-acqua in un recente studio sul campo condotto in Germania: inferiore ai valori compresi tra 0,9 e 1,0 che i manuali di pianificazione avevano a lungo ipotizzato, ma comunque sufficientemente alto da far scattare i trasformatori locali quando una forte gelata colpisce alle 18:00 in una serata senza vento.

Il divario tra ipotesi e realtà è ciò che rende interessante la diffusione delle pompe di calore in Europa. Non per via dell'hardware – i cicli di refrigerazione, gli inverter, i valori COP – ma per una questione molto più banale: quando si attiva effettivamente il compressore e chi lo decide?

Negli ultimi diciotto mesi, questa domanda è passata dai documenti tecnici ai veri e propri salotti. Il motore di questo cambiamento è uno standard tedesco decennale chiamato SG-Ready, di cui la maggior parte dei consumatori non ha mai sentito parlare, ma che ora è presente in circa 4.500 modelli di dispositivi in ​​tutta Europa. Non fa nulla di appariscente. Assegna alla pompa di calore quattro stati tramite un semplice contatto a relè: funzionamento normale, segnale di boost, blocco di spegnimento forzato e comando di accensione massima. Tutto qui. Nessun apprendimento automatico, nessuna blockchain, nessun gemello digitale nel cloud: solo quattro livelli di tensione che indicano a un apparecchio di riscaldamento da 10 kW se la rete elettrica locale è stabile o sta per collassare.

Ciò che rende interessante questo standard poco appariscente non è la tecnologia in sé, ma la tempistica della sua adozione. SG-Ready è stato redatto nel 2012, quando i politici tedeschi discutevano ancora delle tariffe incentivanti per il solare. È rimasto inutilizzato per anni. Poi è arrivato lo shock del prezzo del gas nel 2022 e improvvisamente ogni nuova costruzione in Baviera e Baden-Württemberg ha iniziato a essere dotata di pompa di calore come standard. Entro la fine del 2025, il carico cumulativo di questi compressori, se tutti si fossero attivati ​​simultaneamente in un freddo lunedì mattina, avrebbe superato la capacità di picco di diverse sottostazioni di media tensione nella Bassa Sassonia meridionale. Lo standard è diventato rilevante non perché imposto dalle autorità di regolamentazione, ma perché la rete elettrica non poteva più ignorarlo fisicamente.

Il progetto ViFlex, attivo per quasi tre anni nelle case tedesche, offre una rara opportunità di osservare cosa accade quando questi segnali a quattro stati vengono effettivamente utilizzati in situazioni critiche. Oltre 100 pompe di calore sono state aggregate in un pool virtuale e messe all'asta sulla piattaforma di bilanciamento collettivo Equigy, un mercato in cui i gestori delle reti di trasmissione acquistano flessibilità come una compagnia aerea acquista carburante per aerei: quando ne hanno bisogno, al prezzo corrente. Il sistema ha generato previsioni di carico per ogni abitazione e ha inviato offerte di flessibilità. Quando TenneT o TransnetBW hanno rilevato la formazione di una situazione di congestione, hanno inviato un comando di blocco o di potenziamento. Le pompe di calore hanno obbedito. Le temperature interne si sono discostate in media di meno di mezzo grado. Gli occupanti non si sono accorti di nulla. La rete elettrica, invece, ha rilevato tutto.

Un dettaglio emerso dai report di ViFlex merita una riflessione. Il team di progetto ha scoperto che i periodi di controllo più efficaci non erano le ondate di freddo estremo, bensì le mattine di mezza stagione, quando la produzione solare aumentava rapidamente e la domanda diminuiva. In queste finestre temporali, forzare l'accensione delle pompe di calore in anticipo, prima che gli impianti fotovoltaici iniziassero a immettere energia nell'atmosfera, appiattiva il picco di esportazione di mezzogiorno e riduceva la necessità di limitare la produzione. Questa logica si discosta dal solito mantra del "spostare il carico alle ore notturne". Suggerisce che il vero valore delle pompe di calore con sistema HEMS non risiede nell'evitare i picchi di domanda, ma nell'adattarsi all'andamento della produzione da fonti rinnovabili, che varia in base alla regione e alla stagione molto più di quanto riconosciuto dai manuali.

Dall'altra parte del Mare del Nord, la situazione economica è diversa. In Danimarca, dove i prezzi all'ingrosso dell'elettricità possono diventare negativi per ore durante i ventosi pomeriggi autunnali, il dibattito sui sistemi di gestione energetica domestica (HEMS) si è spostato dai segnali di rete al puro arbitraggio di prezzo. Diverse aziende elettriche danesi offrono ora l'accesso tramite API ai dati di mercato del giorno successivo direttamente alle app di gestione energetica dei consumatori. Una pompa di calore con un serbatoio di acqua calda da 300 litri si trasforma in una batteria termica: si carica quando il prezzo scende sotto zero, immagazzina il calore e si spegne durante il picco di prezzo serale. Un'analisi condotta in Germania, Danimarca e Francia ha rilevato che questo tipo di funzionamento reattivo al prezzo ha ridotto l'intensità di carbonio dell'elettricità consumata dalla pompa di calore di circa 14 gCO2/kWh nel caso tedesco: non un valore enorme, ma ottenuto senza modifiche hardware e senza ulteriori investimenti. Il fattore limitante, curiosamente, non era la pompa di calore o il sistema HEMS, bensì le abitudini di utilizzo dell'acqua calda da parte della famiglia. Se la famiglia fa la doccia la sera anziché la mattina, la finestra di accumulo si riduce.

Questo mette in luce una tensione che le presentazioni del settore tendono a minimizzare. Lo standard SG-Ready è stato progettato per i segnali degli operatori di rete, non per le preferenze dei consumatori. Quando si autorizza un sistema HEMS a bloccare il compressore per due ore, si scommette implicitamente sul fatto che l'inerzia termica dell'edificio possa colmare tale lacuna. In un condominio degli anni '70 mal isolato nella valle della Ruhr, questa scommessa fallisce. In una casa passiva vicino a Friburgo, funziona senza problemi. Lo stesso standard, lo stesso modello di pompa di calore, lo stesso algoritmo di controllo: risultati radicalmente diversi. Il parco di pompe di calore europeo non è omogeneo. È un mosaico di tipologie edilizie, orari di occupazione e design dei radiatori, e il potenziale di flessibilità varia di un fattore pari o superiore a tre tra le diverse regioni.

Le recenti sperimentazioni sul campo di Carrier negli Stati Uniti hanno attirato l'attenzione perché abbinano le pompe di calore ai sistemi di accumulo a batteria a livello di climatizzazione, ma i produttori europei si stanno muovendo silenziosamente in una direzione diversa. L'enfasi è posta su ciò che il settore definisce "apertura hardware": la capacità di collegare una pompa di calore di una marca a un sistema di gestione energetica degli impianti di riscaldamento (HEMS) di un'altra senza gateway proprietari. Viessmann, Panasonic e una manciata di produttori minori hanno iniziato a pubblicare API locali che consentono ai gestori energetici di terze parti di leggere direttamente la temperatura dell'acqua di ritorno e lo stato di carica del serbatoio. Questo può sembrare tecnico, ma ha una conseguenza pratica: una famiglia può scegliere il proprio fornitore di segnale di rete, la propria struttura tariffaria e il proprio obiettivo di ottimizzazione (costo, emissioni di carbonio o comfort) indipendentemente dalla marca della pompa di calore. Questa indipendenza è rara nel settore degli elettrodomestici e sta accelerando l'adozione di queste tecnologie più di qualsiasi programma di sovvenzioni in alcuni mercati del Nord Europa.

Il lato normativo rimane il punto debole. L'attuale quadro normativo tedesco, Redispatch 2.0, compensa i gestori di rete per la riduzione della produzione sulla base di una formula che tiene conto dei costi. È stato concepito per grandi centrali a carbone e a gas, non per una pompa di calore da 10 kW in una villetta a schiera in periferia. Il settore sta ora spingendo per un meccanismo ibrido – Redispatch 3.0 – che consentirebbe ai piccoli impianti flessibili di partecipare al mercato di bilanciamento sulla base di un prezzo, anziché di un rimborso dei costi. La differenza è importante perché le offerte basate sul prezzo rivelano l'effettiva disponibilità delle famiglie a partecipare. Se il compenso è troppo basso, restano fuori; se è sufficientemente alto, aderiscono. Questo feedback di mercato è l'unico modo affidabile per scoprire il vero valore di flessibilità del patrimonio residenziale, e nessuna simulazione può sostituirlo.

A che punto siamo dunque oggi con la transizione energetica europea? Solo in Germania si installano circa 800.000 pompe di calore all'anno. La maggior parte di esse è predisposta per lo standard SG. Una minoranza crescente è collegata a un sistema HEMS (Heat Energy Management System) che effettivamente utilizza tale standard. Una frazione ancora più piccola è iscritta a un mercato della flessibilità. La catena tecnica esiste, dal contatto a relè nella pompa di calore alla previsione della congestione presso la centrale di trasmissione. La catena economica è ancora incompleta. Il vincolo del comfort – la tolleranza delle famiglie alle piccole oscillazioni di temperatura – è ora meglio compreso rispetto al 2022, ma non è ancora pienamente incorporato nel prezzo di mercato.

Ciò che è cambiato, silenziosamente, negli ultimi dodici mesi è il dialogo tra i dirigenti delle aziende di servizi pubblici. Non si chiedono più se le pompe di calore siano controllabili. Si chiedono a quale costo, con quale tariffa e se la famiglia rimarrà iscritta al servizio dopo il primo inverno. Sono domande più difficili, ma sono quelle giuste. E le risposte non si trovano a Bruxelles o a Berlino, ma nelle letture annuali dei contatori delle circa cento famiglie che aderiscono al programma ViFlex e nei registri dei serbatoi dell'acqua calda delle famiglie danesi che hanno imparato a controllare la curva dei prezzi del giorno successivo prima di colazione. È lì che avviene la vera transizione: non come un piano, ma come una negoziazione quotidiana tra un compressore, un segnale di prezzo e un radiatore che si sta lentamente raffreddando.