Ecodesign europeo – Efficienza energetica. Qual è il prossimo passo?

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Patrick Le Fèvre, Chief Marketing and Communication Officer PRBX (A Cosel Group Company)

Gli ingegneri dell’elettronica di potenza hanno sempre cercato i metodi di conversione dell’energia con la massima efficienza, riducendo così al minimo la dissipazione di potenza e il consumo energetico. Ben prima di qualsiasi normativa governativa, la comunità dell’elettronica di potenza ha innovato per sviluppare componenti e topologie che hanno contribuito al risparmio energetico. Con il diffondersi delle normative sull’efficienza energetica in tutto il mondo, si è continuato a ricercare nuovi modi di gestire e immagazzinare l’energia, ma allo stesso tempo altri parametri ambientali hanno imposto ai produttori di elettronica di potenza di integrare i principi del design ecologico (Ecodesign) in tutto ciò che fanno. Cosa significherà per la comunità dell’elettronica di potenza?

Da una visione al regolamento sull’ecodesign

Dal 1866, quando Ernst Haeckel stabilì i legami tra gli organismi viventi e l’ambiente circostante, l’ecologia ha attraversato una serie di fasi e cicli. La ricerca di Sim van der Ryn e Stewart Cowan nel loro libro “Ecological Design” ha sviluppato il concetto di integrazione delle attività umane con i processi naturali, con l’obiettivo di ridurre al minimo l’impatto distruttivo sull’ambiente. Nel 2002 è stato pubblicato il libro-manifesto di William McDonough e Michael Braungart “From Cradle to Cradle” (Dalla culla alla culla), e così sono nate molte iniziative e progetti per sviluppare un’economia circolare e preservare le risorse naturali. Un esempio pratico è la direttiva quadro “Ecodesign” proposta il 1° agosto 2003 dalla Commissione europea per le apparecchiature che consumano energia [COM(2003)0453].

In un periodo in cui molti livelli di efficienza degli alimentatori raggiungevano l’82%, il consumo di energia in standby non era considerato un problema e la gestione dell’energia all’interno delle apparecchiature finali non era nemmeno un concetto, l’UE ha proposto di migliorare le prestazioni ambientali complessive dei prodotti che consumano energia (EuP), concentrandosi sull’efficienza energetica ma anche sull’impatto ambientale durante l’intero ciclo di vita del prodotto.

20 aprile 2004: Il Parlamento dell’UE ha adottato una risoluzione sulla proposta di una direttiva UE sulla progettazione ecocompatibile per l’efficienza energetica e altre caratteristiche ambientali dei prodotti. Il 6 luglio 2005 la proposta è diventata direttiva [2005/32/CE], con due anni di tempo per l’attuazione da parte dei Paesi interessati.

Tra una serie di prodotti, la direttiva includeva gli alimentatori esterni con una potenza massima di uscita di 250W, destinati a funzionare con apparecchiature elettriche ed elettroniche domestiche e da ufficio [Regolamento (CE) n. 278/2009]. Questa direttiva è stata aggiornata nell’ottobre 2019 [Regolamento (UE) 2019/1782] e, poiché le nuove tecnologie contribuiscono a migliorare i livelli di efficienza, sarà rivista entro un anno per aggiungere categorie di prodotti e adeguare i valori soglia.

Fig. 1: Evoluzione delle etichette di progettazione ecocompatibile dal 1994 al 2019 (PRBX/Sashkin/Shutterstock)

Poiché la progettazione ecocompatibile dell’UE è fortemente orientata ai consumatori, una serie di attività li sostiene nella scelta di acquisto e utilizzo dei prodotti. Ad esempio, una decisione importante è stata quella di rendere obbligatoria per i prodotti elencati un’etichetta che indichi l’efficienza energetica con una scala comparativa dalla più efficiente alla meno efficiente (da A a G). Creata originariamente nel 1992, in considerazione dei progressi tecnologici e del miglioramento dei livelli di efficienza energetica, nel 2010 la scala di etichettatura della progettazione ecocompatibile è stata ridefinita da A+++ a D e sono state aggiunte ulteriori informazioni per i consumatori, come ad esempio i livelli di rumorosità. La scala del 2010 ha creato confusione e nel 2019 il regolamento aggiornato sull’etichettatura ha reintrodotto la scala originale A-G, è stato implementato un nuovo metodo di calcolo che tiene conto dell’utilizzo reale ed è stato aggiunto un QR-Code. Inoltre, per supportare i consumatori, i produttori e i rivenditori e per garantire una transizione graduale dalle vecchie alle nuove etichette, la Commissione europea ha sviluppato un database online, il Registro europeo dei prodotti per l’etichettatura energetica (EPREL), accessibile al pubblico.

Green Deal europeo ed ecodesign

Fin dalle sue origini, la progettazione ecocompatibile dell’UE avrebbe dovuto coprire qualcosa di più dell’efficienza energetica, ma la complessità era tale che la Commissione ha adottato un approccio saggio per rendere l’implementazione agevole e accettabile da parte dell’industria e dei consumatori.

Nel marzo 2020 la Commissione europea ha adottato il nuovo piano d’azione per l’economia circolare (CEAP) [COM (2020) 98], che è uno dei principali elementi costitutivi del Green Deal europeo [COM(2019) 640]. L’obiettivo della transizione dell’UE verso un’economia circolare è quello di ridurre la pressione sulle risorse naturali e di creare crescita e occupazione sostenibili all’interno della comunità europea. È anche un prerequisito per raggiungere l’obiettivo di neutralità climatica dell’UE nel 2050 e per arrestare la perdita di biodiversità.

Come hanno scritto William McDonough e Michael Braungart 20 anni fa, l’economia circolare è un modello di produzione e consumo che prevede la condivisione, il noleggio, il riutilizzo, la riparazione, la ristrutturazione e il riciclaggio dei materiali e dei prodotti esistenti il più a lungo possibile. In questo modo, il ciclo di vita dei prodotti viene esteso. In pratica, ciò implica la riduzione al minimo dei rifiuti. Quando un prodotto raggiunge la fine del suo ciclo di vita, i suoi materiali vengono mantenuti all’interno dell’economia, ove possibile, grazie al riciclo. Questi possono essere riutilizzati in modo produttivo, creando così ulteriore valore.

Si tratta di un netto distacco dal modello economico tradizionale, lineare, che si basa sul modello “prendi, produci, consuma e getta”. Questo modello si basa su grandi quantità di materiali ed energia a basso costo e facilmente accessibili. Fa parte di questo modello anche l’obsolescenza programmata, quando un prodotto è stato progettato per avere una durata limitata per incoraggiare i consumatori a ricomprarlo.

L’attuale Direttiva sulla progettazione ecocompatibile 2009/125/CE ha una lunga esperienza nel fornire vantaggi alle imprese, ai consumatori ed all’ambiente. Solo nel 2021, l’impatto delle attuali misure di progettazione ecocompatibile, che abbracciano 31 gruppi di prodotti, ha consentito di risparmiare 120 miliardi di euro di spesa energetica per i consumatori dell’UE e ha portato a un consumo energetico annuo inferiore del 10% da parte dei prodotti interessati. la direttiva per includere l’economia circolare.

Nel marzo 2022 la Commissione ha pubblicato una proposta per un nuovo regolamento sulla progettazione ecocompatibile dei prodotti sostenibili (ESPR). La proposta stabilisce un quadro per la definizione di requisiti di progettazione ecocompatibile per specifici gruppi di prodotti al fine di migliorarne significativamente la circolarità, le prestazioni energetiche e altri aspetti di sostenibilità ambientale. Tra i requisiti aggiuntivi si segnalano la durabilità, la riutilizzabilità, l’aggiornabilità e la riparabilità dei prodotti, di cui si discute da più di cinque anni. La consultazione pubblica aperta si è svolta da gennaio a maggio 2023 ed è ora in fase di discussione per un’adozione prevista nel primo trimestre 2024.

In anticipo sulle future normative

Tra i prodotti aggiuntivi che dovevano essere coperti dal regolamento UE sulla progettazione ecocompatibile c’erano i server ed i prodotti di archiviazione dati [Regolamento UE 2019/424]. L’obiettivo del regolamento era quello di limitare l’impatto ambientale di questi prodotti con una serie di regole sull’efficienza energetica, come l’efficienza minima delle unità di alimentazione, l’efficienza minima del server in stato attivo, il consumo massimo in stato di inattività e le informazioni sulla temperatura di funzionamento del prodotto. Il regolamento prende in considerazione anche aspetti di economia circolare come l’estrazione di componenti chiave e di materie prime critiche, la disponibilità di funzionalità per la cancellazione sicura dei dati e la fornitura delle ultime versioni disponibili del firmware.

Sebbene l’entrata in vigore fosse originariamente prevista per il gennaio 2023, a causa della crisi di approvvigionamento globale di chip per semiconduttori causata dalla pandemia COVID-19, che ha portato i produttori di alimentatori a dover affrontare tempi più lunghi di quelli inizialmente previsti per la consegna di componenti critici, nel dicembre 2022 la Commissione ha pubblicato una comunicazione [2022/C 469/03] che rinviava la data di attuazione al gennaio 2024.

Fig. 2: Ecodesign dei server e dell’alimentazione per l’archiviazione dei dati, regolazione dell’efficienza energetica (PRBX/Iftikhar-Alam/Vecteezy)

La direttiva Ecodesign dell’UE per l’efficienza energetica nei data center è simile alla 80 PLUS e il livello è simile al Titanium per le uscite singole e al Platinum per le uscite multiple, pur notando che il valore del correttore del fattore di potenza di 0,95 non è definito nelle stesse condizioni di carico.

Considerando l’aumento della domanda di data center legata allo sviluppo dell’Intelligenza Artificiale, la commissione di regolamentazione potrebbe considerare di rafforzare il livello dei requisiti, che i produttori di alimentatori stanno prendendo in considerazione adottando semiconduttori Wide Band Gap e nuovi metodi di controllo adattivi. In vista delle future normative, i produttori di semiconduttori WBG stanno già offrendo kit di riferimento e supporto applicativo per superare i requisiti 80 PLUS Titanium e EU Ecodesign 2019/424, come ad esempio il Navitas Semiconductors CRPS185.

Fig. 3: Progetto di riferimento per server Navitas Semiconductors CRPS185 da 3.200 W “Titanium Plus” (per gentile concessione di Navitas Semiconductor)

Quale sarà il prossimo passo?

L’efficienza energetica è stata la priorità, ma come abbiamo detto, la progettazione ecocompatibile dell’UE riguarda lo sviluppo di un’economia circolare e dà la priorità al prolungamento della vita dei prodotti, alla possibilità di ripararli, al riutilizzo del più possibile e al cambiamento del modo di lavorare da “dalla culla alla tomba” a “dalla culla alla culla”. Come abbiamo presentato nel 2017 e condiviso nel nostro libro bianco “Will the power supply industry adopt the cradle-to-cradle business model?”, stiamo facendo buoni progressi e l’European Green Deal/Ecodesign contribuirà a far sì che le cose accadano.

Riferimenti:

Powerbox (PRBX) https://www.prbx.com/

Progettazione ecocompatibile dell’UE https://commission.europa.eu/energy-climate-change-environment/standards-tools-and-labels/products-labelling-rules-and-requirements/sustainable-products/ecodesign-sustainable-products-regulation_en

Il Green Deal europeo https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en

Registro europeo dei prodotti per l’etichettatura energetica https://eprel.ec.europa.eu/screen/home

Il settore degli alimentatori adotterà il modello di business cradle-to-cradle? https://www.prbx.com/literature/white-papers/#WP012

Navitas Semiconductor https://navitassemi.com/

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