Dossier Pompe di Calore

 Dossier Pompe di Calore

Ecofuturo inaugura la nuova collana di Dossier dedicati ai temi centrali della transizione ecologica: energie rinnovabili, efficienza energetica, sostenibilità e innovazione tecnologica. Ogni Dossier offre strumenti utili per comprendere le sfide, le opportunità e le soluzioni che stanno trasformando il sistema energetico.

Questo nuovo Dossier è dedicato alle pompe di calore, una delle tecnologie chiave per la decarbonizzazione del settore termico. L’approfondimento analizza lo scenario nazionale e gli obiettivi al 2030, l’andamento del mercato e le prospettive di crescita, l’evoluzione tecnologica e le principali raccomandazioni di policy per accelerarne la diffusione.

A completare il Dossier, una selezione di articoli e video di approfondimento per esplorare i diversi aspetti di questa tecnologia e il suo ruolo nella transizione energetica.

SCENARIO NAZIONALE E OBIETTIVI 2030

In Europa, il settore del riscaldamento e del raffrescamento è responsabile del 51% dei consumi energetici finali, dei quali oltre il 70% deriva ancora da combustibili fossili, prevalentemente gas naturale. Il settore contribuisce per il 27% alle emissioni complessive di CO2, configurandosi come uno dei principali ambiti di intervento per la decarbonizzazione del sistema energetico europeo. La transizione verso la neutralità climatica delineata dalla strategia europea e nazionale, ma ancor più la sicurezza energetica (elemento di forte criticità nell’attuale contesto geopolitico), non possono, dunque, prescindere dalla progressiva decarbonizzazione dei consumi termici.

In tale contesto, le pompe di calore rappresentano una leva tecnologica strategica non solo per il conseguimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni, di efficienza energetica negli utilizzi termici e di incremento della quota di energia rinnovabile nei consumi finali, ma anche per preservare e rafforzare la filiera manifatturiera e la catena di installatori e manutentori.

La revisione del PNIEC di giugno 2024 stabilisce un obiettivo di 39,4% dei consumi finali lordi di energia coperti da FER al 2030. Per il settore termico, il target di penetrazione FER è fissato al 35,9%, con consumi che sono previsti in diminuzione a 49,2 Mtep, grazie alle misure di efficientamento settoriale. Conseguentemente, il contributo richiesto da fonti rinnovabili termiche ammonta a 17,6 Mtep al 2030. All’interno di tale scenario, il PNIEC attribuisce alle pompe di calore un ruolo di primo piano, con un contributo atteso dell’energia da ambiente che punta a un obiettivo in valore assoluto di 5.225 ktep al 2030 (tabella 10.1)

pompe di calore

Nel corso degli ultimi anni, pur registrando un aumento in termini assoluti, l’energia rinnovabile da pompe di calore evidenzia un tasso di crescita decrescente e inferiore a quello previsto dallo scenario di obiettivo PNIEC. In particolare, dal 2021 si osserva un incremento dell’energia da pompe di calore e una contestuale riduzione dei consumi termici complessivi che fotografa gli effetti del superbonus sulla riqualificazione energetica del parco edilizio, e del suo ridimensionamento a partire dal 2024.

Nel 2024, i consumi FER da pompe di calore ammontavano a 3.249 ktep, equivalenti a una quota del 6,8% sui consumi termici finali, ancora distante dall’obiettivo del 10,6% al 2030, il cui raggiungimento richiede un incremento aggiuntivo di circa 2 Mtep. Le proiezioni, con l’attuale tendenza di crescita, evidenziano un divario di 1.350 ktep rispetto al percorso del PNIEC, che potrà essere colmato solo attraverso una decisa accelerazione del tasso annuale di crescita nella penetrazione delle pompe di calore.

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IL MERCATO E LE PROSPETTIVE DI CRESCITA

L’andamento delineato nel PNIEC trova riscontro nelle dinamiche attuali del mercato delle pompe di calore, che ne riflettono le prospettive di crescita e le sfide legate alla piena realizzazione del contributo atteso alla decarbonizzazione del settore termico. Il mercato europeo delle pompe di calore, dopo una crescita costante negli ultimi anni che ha evidenziato punte di massimo nel 2022 e 2023, ha registrato un calo significativo nel 2024: un -22-23% rispetto all’anno precedente, con vendite scese da circa 3 milioni a 2,3 milioni di unità.

In questo scenario, l’Italia si mantiene seconda in Europa per stock totale installato di pompe di calore (pari a 4,2 milioni), con circa 348.000 pompe di calore vendute nel 2024, registrando un -4% rispetto al 2023, che a sua volta aveva registrato un -44% rispetto al 2022. Il valore
totale del mercato italiano ha superato i 2,2 miliardi di euro nel 2024, con una contrazione nelle vendite nel residenziale sotto 10 kW, mentre gli impianti di potenza medio-alta (oltre 100 kW) mostrano una crescita. Per quanto riguarda il 2025, nei primi nove mesi dell’anno il mercato italiano della climatizzazione ha mostrato andamenti diversificati, come emerge dalla rilevazione trimestrale di Assoclima: il periodo gennaio-settembre evidenzia una parziale ripresa in alcuni segmenti, affiancata da criticità in altri comparti.

Nel settore delle apparecchiature a espansione diretta, una delle categorie più rilevanti in termini di fatturato, il mercato dei climatizzatori split mostra tutti segni positivi. I monosplit registrano una crescita dell’11,2% a volume e dell’8,4% a valore, mentre i multisplit segnano un incremento del 18% a volume e del 14% a valore. Il segmento delle unità a pompa di calore aria-acqua ha chiuso i nove mesi con una flessione complessiva del -4,2% a volume e un sostanziale pareggio (-0,1%) a valore. Tale diminuzione riflette un calo della domanda nelle taglie più piccole, a fronte di una discreta tenuta per le potenze più elevate.

Il generale decremento delle vendite di pompe di calore riflette alcuni elementi chiave. La volatilità normativa e l’intermittenza degli incentivi hanno eroso la fiducia dei consumatori, penalizzando il mercato. Inoltre, l’elettricità costosa rappresenta un freno alla diffusione della tecnologia, nonostante la sua maggiore efficienza energetica.

Le prospettive di crescita del settore rimangono rilevanti, sostenute da una evoluzione tecnologica, in termini di efficienza e di temperature raggiungibili, che rende le pompe di calore una concreta opportunità di sostituzione di generatori a combustione fossile nell’ambito residenziale e industriale, per l’elettrificazione dei consumi termici di processi a temperature sotto i 150 °C. Cogliere tali opportunità di diffusione, non del tutto esplicitate nel PNIEC, porterebbe a superare ampiamente i target indicati nello scenario obiettivo al 2030.

Con riferimento al settore residenziale, uno studio condotto da ELEMENS circa il potenziale delle pompe di calore geotermiche, su un totale di 12 milioni di edifici residenziali, stima in 1 milione di unità le pompe di calore che possono sostituire, in modo tecnicamente ed economicamente sostenibile, caldaie a combustione fossile in edifici esistenti, senza interventi sull’impianto di distribuzione del calore. La realizzazione di un tale potenziale consentirebbe un incremento di 4,35 Mtep di FER termiche rispetto ai livelli del 2022.

Il comparto industriale europeo, responsabile del 22% delle emissioni di gas serra, è uno dei settori a più elevato consumo di riscaldamento e raffrescamento, fortemente dipendente dall’uso di combustibili fossili. Nel 2021, il settore industriale italiano ha consumato 18 Mtep di calore, di cui 7 Mtep relativi a processi a temperature inferiori a 150 °C. Il 50% di tale fabbisogno termico risulta tecnicamente elettrificabile, con un potenziale di utilizzo delle pompe di calore stimato in 3,75 Mtep, concentrato nei comparti alimentare, bevande, tessile e carta.

Ipotizzando un tasso di realizzazione prudenziale pari al 25% del potenziale residenziale e del 25% del potenziale industriali entro il 2030, il contributo complessivo delle pompe di calore alle FER termiche raggiungerebbe circa 7.250 ktep, con un incremento di 4,2 Mtep rispetto al 2022 e un target di FER termiche del 40%, consentendo di centrare l’obiettivo previsto per il settore termico dalla Direttiva RED III.

Tali prospettive di crescita di mercato sono supportate da una filiera produttiva europea (e italiana) solida e innovativa. A differenza di altre tecnologie “green”, la dipendenza tecnologica dall’estero dell’Europa e dell’Italia nella produzione di pompe di calore è limitata. Ad oggi, l’incidenza della produzione italiana per le principali componenti è del 60%, che sale a circa il 90% riferendosi al perimetro UE. Il settore supporta la manifattura europea: circa il 70–75% delle unità vendute è prodotto in Europa, con oltre 300 stabilimenti e circa 433.000 posti di lavoro collegati.

Con una produzione industriale di 5 miliardi di euro e circa 110mila occupati, l’Italia è il secondo Paese in Europa per la produzione di componenti (pesando per il 22% della produzione totale europea) e per numero di occupati nella filiera allargata delle pompe di calore, con una forte specializzazione nelle macchine di media e alta potenza e nei sistemi geotermici. Inoltre, due terzi dell’import di componenti della filiera allargata italiana provengono dall’interno dell’UE (49% per l’UE nel suo complesso), dimostrando, ancora una volta, la solidità dell’industria nazionale.

La filiera italiana delle pompe di calore è già robusta e competitiva, con una leadership nell’innovazione tecnologica, ma, per cogliere appieno la crescita attesa al 2030, servono investimenti mirati, politiche industriali stabili e un rafforzamento della capacità produttiva. Altrimenti, il rischio è di perdere quote di mercato e competitività a favore di paesi UE che hanno già dichiarato i propri programmi di sostegno (e.g., Francia) o extra-UE (e.g., Cina), come accaduto in altri comparti manifatturieri europei (e.g., fotovoltaico e automotive).

EVOLUZIONE TECNOLOGICA

La pompa di calore è un dispositivo in grado di fornire riscaldamento, raffreddamento e acqua calda, sia negli edifici civili, sia nei processi industriali. Funziona trasferendo energia termica (sotto forma di calore o di freddo) da una sorgente esterna rinnovabile – aria, acqua o sottosuolo – all’aria degli ambienti interni oppure all’acqua di un circuito di riscaldamento, con un consumo energetico ridotto. Per funzionare, la pompa di calore ha bisogno di energia, tipicamente elettricità, nella misura di circa il 20-30% rispetto all’energia termica che restituisce. Ciò significa che è in grado di fornire più energia di quella che impiega per il suo funzionamento, configurandosi come uno dei sistemi più efficienti e sostenibili per la produzione di energia termica. L’utilizzo di calore gratuito e inesauribile presente nell’ambiente, la qualifica quale tecnologia a energia rinnovabile a tutti gli effetti.

L’efficienza della pompa di calore è misurata dal COP o “Coefficient of Performance”, che rappresenta il rapporto tra energia termica utile erogata ed energia elettrica assorbita. Il COP delle pompe di calore può raggiungere valori fino a 5, ovvero con una unità di energia elettrica
convertita in cinque unità di energia termica. A titolo di confronto, una caldaia a condensazione a gas raggiunge un’efficienza massima di 0,95. La maggiore efficienza delle pompe di calore si traduce in una significativa riduzione dei consumi energetici, dunque della bolletta energetica di famiglie e imprese, nonché delle emissioni climalteranti associate.

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La tecnologia copre un ampio range di potenze termiche (da pochi kW a diverse centinaia) e può raggiungere temperature di mandata fino ai 200 °C. Grazie a questa versatilità, la tecnologia trova applicazione sia in ambito civile, residenziale e terziario, per il riscaldamento degli ambienti e la produzione di acqua calda sanitaria, sia in ambito industriale. Se in passato le pompe di calore erano utilizzate prevalentemente in impianti a bassa temperatura (pannelli radianti, T max 40 °C), oggi quelle di nuova generazione – grazie alla capacità di produrre acqua calda a tempera ture elevate, comprese tra 70 e 80 °C, mantenendo valori di efficienza (COP) elevati – sono del tutto compatibili con i sistemi di riscaldamento dotati di radiatori dimensionati per tali valori di temperatura.

Le moderne pompe di calore, quindi, rappresentano una soluzione matura e competitiva, capace di sostituire le caldaie tradizionali a combustione fossile e di integrarsi negli impianti esistenti senza richiedere interventi invasivi. In questo modo, si riducono i costi di conversione degli impianti e si semplifica notevolmente il percorso verso la decarbonizzazione del patrimonio edilizio esistente, in particolare nei contesti residenziale e terziario, che rappresentano una delle sfide principali della transizione energetica.

L’elevata temperatura dell’acqua ottenibile con le pompe di calore di nuova generazione amplia il campo di applicazioni possibili. Oltre al settore residenziale, le pompe di calore ad alta temperatura possono essere utilizzate nel teleriscaldamento, alimentando reti termiche a media o alta temperatura e sostituendo le centrali a combustione. L’integrazione di pompe di calore in questi sistemi può essere realizzata anche in configurazioni a bassa temperatura (reti fredde o fourth-generation district heating), in cui l’acqua viene distribuita a 10-25 °C e le singole utenze sono dotate di pompe di calore locali che elevano la temperatura in base alle necessità.

Tale approccio riduce le perdite di rete, migliora l’efficienza complessiva del sistema e consente il recupero di calore da fonti distribuite, come acque reflue, aria ambiente o processi industriali. Questi sistemi si integrano perfettamente anche con i grandi data center, il cui numero è in rapido aumento, poiché permettono di recuperare e valorizzare il calore di scarto – altrimenti dissipato in grandi quantità – rendendolo disponibile per le utenze termiche circostanti.

Nel settore industriale, uno dei principali ambiti di applicazione è il recupero e la valorizzazione del calore di scarto (cascame termico),ossia quell’energia termica che, nei processi convenzionali, viene generalmente dispersa nell’ambiente attraverso torri evaporative, piscine, dry cooler o altri sistemi di raffreddamento. Si tratta di una risorsa a basso valore energetico, spesso disponibile a temperature comprese tra 20 e 60 °C, che grazie alle pompe di calore può essere rivalorizzata a livelli di temperatura utili per i processi produttivi, fino a 120-150 °C nelle soluzioni commerciali attuali, e con prospettive di raggiungere i 200 °C con le tecnologie emergenti. Il riutilizzo di questo calore di scarto consente di ridurre drasticamente il fabbisogno di energia primaria, eliminando la necessità di combustione e riducendo le emissioni di CO2 e i consumi energetici fino al 50-70%.

Un ulteriore vantaggio deriva dalla capacità delle pompe di calore di soddisfare contemporaneamente la domanda di riscaldamento e raffreddamento. Questa caratteristica, detta contemporaneità, è particolarmente rilevante negli impianti industriali, dove esistono processi con esigenze termiche opposte e simultanee. Nelle configurazioni tradizionali, i processi di raffreddamento vengono gestiti mediante chiller o gruppi frigoriferi dedicati, mentre la produzione di calore è affidata alle caldaie. Con una sola pompa di calore acqua-acqua, entrambi i fabbisogni possono essere coperti in maniera integrata: il calore sottratto
al fluido freddo (per il raffreddamento del processo) viene recuperato e utilizzato per riscaldare un altro fluido di processo o produrre acqua calda. In questo modo, una quota dell’energia elettrica assorbita viene utilizzata per due scopi contemporaneamente, incrementando in modo significativo l’efficienza complessiva del sistema.

L’impiego di pompe di calore per il recupero di cascami termici porta, dunque, un duplice beneficio: da un lato, riduce gli sprechi energetici, valorizzando una fonte di calore che altrimenti sarebbe dissipata; dall’altro, l’efficienza della pompa di calore stessa risulta molto elevata, poiché la sorgente si trova a una temperatura maggiore rispetto a quelle comunemente utilizzate, come l’aria o la geotermia. Questa sinergia tra recupero termico e produzione simultanea di riscaldamento e raffreddamento rappresenta uno dei maggiori potenziali di innovazione e decarbonizzazione del comparto industriale.

Infine, è importante sottolineare come le pompe di calore possano essere integrate in impianti esistenti con generatori ausiliari (caldaie a gas o biomassa) in configurazione bivalente o ibrida, gestita tramite logiche di regolazione ottimizzate in base alle condizioni climatiche e ai
costi energetici. In tali sistemi, la pompa di calore funge da generatore principale, mentre la caldaia interviene ad integrare il fabbisogno termico in caso di temperature esterne rigide e per esigenze di ottimizzazione energetica dell’impianto nel suo complesso. Le configurazioni ibride bivalenti rappresentano una via immediata ed efficace per l’efficientamento energetico ed economico, e la decarbonizzazione dei numerosi impianti termici con caldaie a combustione fossile esistenti, sia civili che industriali.

Un elemento fondamentale dell’innovazione nel settore delle pompe di calore è rappresentato dall’impiego dei refrigeranti naturali, come gli idrocarburi quali propano (R290), isobutano (R600a) e pentano (R601), l’anidride carbonica (CO₂, R744) e l’ammoniaca (NH₃, R717). Rispetto ai refrigeranti sintetici appartenenti alla famiglia degli HFC (idrofluorocarburi), i refrigeranti naturali si distinguono per un Global Warming Potential (GWP) estremamente basso – generalmente compreso tra 1 e 5 – a fronte dei valori molto più elevati, tra 1.000 e 4.000, dei refrigeranti tradizionali. In tal modo, si riduce l’impatto sul cambiamento climatico
fino a 4.000 volte
, rendendo queste soluzioni pienamente coerenti con gli obiettivi di sostenibilità ambientale a lungo termine. L’introduzione degli idrocarburi nel settore delle pompe di calore rappresenta un passo significativo verso la sostenibilità e l’efficienza, poiché, grazie alle loro favorevoli proprietà termodinamiche, consentono di ottenere ottime prestazioni energetiche anche a temperature elevate.

Oltre ai progressi tecnologici legati alle prestazioni termiche e ai refrigeranti, un’altra area di forte innovazione è rappresentata dalla digitalizzazione dei sistemi di riscaldamento. I sistemi moderni integrano piattaforme di monitoraggio e connettività IoT che consentono il controllo da remoto e la gestione intelligente degli impianti. Il monitoraggio continuo dei parametri operativi garantisce una maggiore affidabilità, riducendo la necessità di manutenzione correttiva e abilitando strategie di manutenzione preventiva. Inoltre, la possibilità di modificare da remoto i parametri di funzionamento consente un rapido adattamento alle condizioni operative e ai segnali della rete elettrica.

La digitalizzazione rende, inoltre, possibile l’utilizzo degli impianti a pompe di calore con sistemi di accumulo termico, contribuendo alla flessibilità della rete elettrica. Attraverso una gestione intelligente dei cicli di funzionamento e l’integrazione di logiche di demand response,
è possibile spostare i consumi elettrici in fasce orarie a minor costo o maggiore disponibilità di energia rinnovabile, favorendo l’integrazione delle fonti non programmabili come il fotovoltaico o l’eolico. Infine, la disponibilità di grandi quantità di dati operativi apre la strada allo sviluppo di algoritmi di machine learning in grado di ottimizzare in tempo reale il funzionamento delle pompe di calore, migliorando ulteriormente l’efficienza energetica, l’affidabilità e la durata dei componenti. Questi strumenti digitali costituiscono la base per una nuova generazione di
pompe di calore “intelligenti”, capaci di adattarsi dinamicamente alle condizioni di carico, alle variazioni climatiche e alle esigenze dell’utenza.

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RACCOMANDAZIONI DI POLICY

Per raggiungere gli obiettivi PNIEC e colmare il gap con la traiettoria richiesta, l’Italia ha bisogno di policy integrate che combinino incentivi stabili, sviluppo della filiera, regole tecniche aggiornate, strumenti finanziari innovativi e monitoraggio rigoroso. In particolare, si raccomandano:

Politiche industriali stabili e coordinate Politiche

  • Politiche a livello europeo di sostegno allo sviluppo della filiera produttiva, che evitino frammentazione e concorrenza interna.
  • Promozione degli investimenti manifatturieri nazionali in tecnologie abilitanti la decarbonizzazione e l’indipendenza energetica: pompe di calore “made in EU”.
  • Sostegno alla ricerca e sviluppo su refrigeranti naturali e pompe di calore ad alta temperatura, per mantenere il vantaggio tecnologico. Formazione e qualificazione della forza lavoro, per sostenere l’occupazione e la competitività della filiera.

Piani di incentivi stabili, prevedibili e mirati

Tagli e variabilità hanno causato accelerazioni e contrazioni del mercato, mentre incentivi stabili riducono il rischio d’investimento e favoriscono la domanda.

  • Strumenti di stimolo per gli ambiti applicativi industriali, dove l’elettrificazione con pompe di calore è un’opportunità tecnicamente ed economicamente efficiente di decarbonizzazione degli utilizzi di calore di processo sotto i 150 °C.
  • Ridisegno degli incentivi legati alla riqualificazione degli edifici, con strumenti adeguati di sostegno per la decarbonizzazione ed elettrificazione degli utilizzi termici in ambito civile (residenziale e terziario) garantendo:
  1. stabilità e certezza degli strumenti almeno fino al 2030, possibilmente al 2050;
  2. soglia minima di risparmio di energia primaria fossile conseguito per l’accesso agli incentivi;
  3. incentivi progressivi rispetto al risparmio di energia primaria fossile conseguito;
  4. premialità ulteriore nel caso di elettrificazione dei consumi termici con installazione di fotovoltaico e/o accumulo;
  5. monitoraggio costante di incentivi e risparmi energetici conseguiti grazie agli interventi agevolati.

    Competitività dell’elettricità rispetto al gas

    Riequilibrare le componenti del prezzo finale di energia elettrica e gas per accrescere la convenienza relativa dell’elettrificazione dei consumi termici, tramite:

    1. Riequilibrio degli oneri di sistema nel settore elettrico, proseguendo sulla via
      già avviata dall’ARERA di spostare sulla fiscalità generale alcune delle compo
      nenti tariffarie che hanno natura “para-fiscale”.
    2. Esonero dall’applicazione degli oneri generali per i prelievi elettrici incrementali delle pompe di calore che contribuiscono alla generazione rinnovabile termica.
    3. Riduzione delle tariffe di trasporto e degli oneri di dispacciamento, o alternativi strumenti di stimolo, per pompe di calore “demand response-ready” che possono offrire servizi di flessibilità al sistema elettrico, attraverso modifiche del profilo di prelievo di energia elettrica, e contribuire all’ottimizzazione dell’esercizio delle reti elettriche.
    4. Priorità alla connessione elettrica delle pompe di calore, con incentivi/obiettivi per i gestori delle reti volti a includere la connessione delle pompe di calore nella pianificazione e gestione efficiente delle reti (e.g., progetti pilota).
    5. Fino alla piena applicazione dell’ETS-II, adozione di un meccanismo di restituzione del costo della CO2 sul consumo elettrico della pompa di calore. La pompa di calore è una tecnologia che “genera” energia rinnovabile e che, per la sua quota di consumo di energia elettrica, paga il costo della CO2, esternalità negativa che invece non è valorizzata nel prezzo del gas utilizzato dalle caldaie per il riscaldamento degli edifici. Con l’attribuzione del costo della CO2 al prezzo del gas per usi residenziali, terziario e industriale non ETS (in applicazione dell’ETS II), l’attuale distorsione verrà eliminata determinando un avvicinamento del prezzo del gas a quello dell’energia elettrica, ed eliminando un’anomalia che si pone in contrasto con il principio di neutralità tecnologica poiché impedisce di indirizzare correttamente la transizione verso tecnologie di riscaldamento non emissive.
    6. Applicazione di un regime accise favorevole agli utilizzi finali energetici elettrici rispetto a quelli del gas.

    Comunità Energetiche Rinnovabili

    Sviluppo delle CER termiche e riconoscimento di un contributo in €/kWht all’energia rinnovabile termica condivisa in condominio, o a comunità che condividono calore geotermico e di scarto (e.g., data center, impianti di depurazione) a servizio di pompe di calore, in analogia alle CER elettriche.

    Dossier redatto in collaborazione con Associazione Riscaldamento Senza Emissioni (ARSE) e ASSOCLIMA

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    Redazione

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