Rinnovabili 100% (prima parte)
Utilizare l’energia elettrica da fonti rinnovabili per tutto il fabbisogno e, secondo alcuni studi, un’ipotesi praticabile sul lungo periodo. Ma per questo processo è necessario investire su un nuovo sistema di trasmissione e distribuzione dell’energia basato su Super Grid e Smart Grid. La prima parte dell’articolo di Andrea Fidanza, dell’ufficio studi Enea, pubblicato sulla rivista QualEnergia.
Recenti studi prefigurano scenari che vedono le fonti rinnovabili soddisfare interamente il fabbisogno energetico elettrico europeo fino a garantire una produzione che consentirebbe all’Europa di smarcarsi, in ogni settore, dalle fonti fossili.
Nell’ultimo decennio si è assistito a una crescita spettacolare delle rinnovabili a livello internazionale. In particolare nei Paesi della UE la capacità installata per la produzione elettrica è cresciuta del 54% dal 1997 al 2007 portando al 16,4% la quota di copertura dei consumi elettrici da fonte rinnovabile e negli ultimi due anni (2008-2009) la nuova capacità in impianti alimentati da rinnovabili è stata non solo superiore a quella delle altre fonti ma ha addirittura superato il 50% delle nuove installazioni. Nel 2009 infatti il 61% delle nuove installazioni è stato destinato allo sfruttamento di energie rinnovabili contro il 14% del 1995. Questa crescita è destinata a non arrestarsi se accompagnata da uno sviluppo dei sistemi di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica in grado di sfruttare appieno l’enorme potenziale che queste fonti offrono, altrimenti il rischio che si corre è quello di un sottoutilizzo della loro capacità produttiva.
Negli scenari considerati l’obiettivo di una, seppur forte, decarbonizzazione del settore energetico attraverso lo sviluppo delle rinnovabili, non è necessariamente vincolato a significativi breaktrough tecnologici nell’arco di tempo considerato (2010-2040), ma piuttosto a una significativa riduzione dei costi e a un miglioramento delle performance delle tecnologie che già esistono o sono in fase di sviluppo. In un sistema energetico completamente “verde”, infatti, non si può prescindere dalla piena competitività delle fonti rinnovabili su quelle fossili.
L’elevato grado di crescita delle rinnovabili presuppone inoltre che l’utilizzo di una specifica tecnologia avvenga in quei luoghi dove è più idonea la sua applicazione; in altre parole, al fine della massimizzazione della produzione ottenibile, è fondamentale ottimizzare dal punto di vista geografico il mix di energia da fonti rinnovabili. Ciò significa sfruttare la risorsa eolica nella ventosa regione del Mare del Nord, le biomasse nell’Est europeo, il solare a Sud, l’idroelettrico sulle Alpi, ecc. L’ottimizzazione geografica, inoltre, non deve esser limitata al territorio europeo, anzi l’allargamento dello sfruttamento di risorse rinnovabili alle regioni vicine alla UE è un’opportunità da cogliere appieno, dato l’enorme potenziale di produzione d’energia verde che questi Paesi offrono. Si tengano presenti in tal senso, ad esempio, le risorse geotermiche di Islanda e Turchia o l’enorme potenziale per il solare e l’eolico del Nord Africa (NA). Proprio quest’ultima zona si distingue particolarmente per lo sfruttamento ottimale del solare termico a concentrazione (CSP), principalmente nell’area sahariana, in quanto la tecnologia richiede allo stesso tempo la disponibilità di ampi spazi in pianura e un’elevata insolazione diretta.
La scelta ottimale dei luoghi per l’installazione d’impianti alimentati a energia rinnovabile su scala internazionale, porta con sé un elevato grado di diversificazione delle fonti e delle tecnologie di sfruttamento oltre a una produzione energetica sia di tipo centralizzato, ad esempio attraverso grandi impianti CSP o parchi eolici di tipo off-shore, e sia di tipo decentralizzato, attraverso impianti di piccola taglia come sistemi fotovoltaici montati sul tetto delle case o piccoli impianti a biomasse. Tutti questi sono elementi strettamente interdipendenti tra loro e in grado di favorire maggiormente la sicurezza degli approvvigionamenti energetici, la mitigazione del clima e la competitività delle rinnovabili.
L’allargamento all’area nord africana, considerato negli studi, per l’importazione di energia in Europa (la quota d’import è allineata e compresa tra 15 e 20%) e l’ottimizzazione geografica dello sfruttamento delle risorse disponibili, nella visione al 2050, aprono la strada verso la creazione di un mercato unificato UE-NA per un libero ed efficiente scambio di energia tra i Paesi (a oggi in UE pari al 10% del totale di elettricità consumata). Questa struttura di mercato è il risultato finale di un processo graduale e costante nel tempo di crescita organica e di unificazione dei singoli mercati regionali e tale assetto è coerente nell’ottica del superamento degli ostacoli legati alla frammentazione dei mercati nazionali e ai differenti livelli di interconnessione tra Paesi vicini.
L’internazionalizzazione del mercato e l’elevato grado di decentralizzazione della produzione d’energia in Europa favorirebbero inoltre l’aumento del numero degli operatori e riduzioni nei prezzi dell’energia, evitando allo stesso tempo atteggiamenti monopolistici di tipo price-setter e distorsioni nel mercato UE-NA.
Prerequisito chiave, comune agli studi individuati, per la transizione verso una produzione energetica al 100% basata su fonti rinnovabili entro il 2050, è lo sviluppo di un sistema di trasmissione e distribuzione dell’energia basato su Super Grid e Smart Grid. Tale approccio è fondamentale nell’ottica della decarbonizzazione del settore energetico ed è funzionale alla maggior integrazione dei mercati. Il presente assetto delle reti elettriche, progettate in una prospettiva nazionale, è concepito essenzialmente per il trasporto di energia dai grandi impianti di produzione centralizzata verso i consumatori finali. Sia la rete elettrica europea, sia quella nord africana, oggi sono basate quasi esclusivamente su tecnologia AC, presentando una limitata capacità d’interconnessione dei singoli mercati oltre a problemi di congestione
ai confini nazionali. Nonostante nella UE l’elettricità generata da rinnovabili abbia priorità rispetto alle altre fonti, quello dell’accesso alla rete rimane tuttora un forte freno allo sviluppo delle tecnologie low-carbon, specialmente a causa degli elevati costi e dei lunghi tempi richiesti per la connessione di un impianto (circa 30 mesi). Questo problema tra l’altro genera incertezza e rende gli investimenti in nuove infrastrutture meno attraenti.
La Super Grid permetterà di interconnettere impianti a fonti rinnovabili anche molto distanti tra loro e consentirà il trasferimento di grandi quantitativi di energia attraverso l’installazione di diverse migliaia di chilometri di cavi sottomarini di nuova capacità di trasmissione ad alta tensione in corrente continua (HVDC) e il rafforzamento di quella ad alta tensione in corrente alternata (HVAC).
La Super Grid ottimizzerà i flussi energetici, trasferendo energia elettrica dalle aree che si trovano in eccesso di offerta verso quelle che si trovano nella situazione opposta.
La Smart Grid offrirà la possibilità di gestire in maniera ottimale la volatilità connessa a una generazione di energia di tipo decentralizzato e basata interamente su fonti a disponibilità intermittente quali le rinnovabili. Essa concederà maggiore versatilità e flessibilità all’intero sistema energetico che nel complesso sarà in grado di far incontrare domanda e offerta di energia attraverso sistemi “intelligenti” per il controllo e la distribuzione dei flussi energetici e permetterà di individuare, grazie al ruolo attivo e partecipativo dei consumatori finali, le soluzioni costo-efficienti migliori. Un forte incremento del livello d’integrazione e d’interconnessione fra l’Europa e il NA per lo scambio di energia sono aspetti dai quali non si può prescindere anche solo ai fini del raggiungimento del livello di decarbonizzazione del sistema energetico richiesto per il 2020. Tra l’altro la possibilità di ricorrere a progetti di collaborazione per lo scambio di energia tra Paesi UE e Paesi terzi è stata già prevista dalla Direttiva 2009/28/CE in vista degli obiettivi del pacchetto “20-20-20”. Gli investimenti realizzati oggi produrranno effetti per i prossimi 50 anni ed è per questo che è importante fare ora le scelte giuste che condizioneranno il futuro del sistema energetico internazionale.
L’ipotesi della realizzazione di un sistema energetico integrato per il libero scambio di energia prodotta in maniera decentralizzata, è avvalorata dall’esistenza di diversi progetti già in corso come ad esempio Desertec, nato a luglio 2009 da una collaborazione tra Paesi europei, mediorientali (Middle East) e nordafricani (North-Africa) con l’obiettivo di installare centrali solari termodinamiche ed eoliche localizzate nei deserti della regione MENA. L’elettricità prodotta permetterà di fornire energia sia ai Paesi MENA e sia di trasportarla fino in Europa attraverso un’enorme e complessa rete trans-europea HVDC. Un altro esempio è il Piano solare per il Mediterraneo, nato a luglio 2008 che mira a installare 20 GW di nuova capacità entro il 2020 con tecnologie rinnovabili, il rafforzamento della rete elettrica, e il trasferimento di tecnologie nei Paesi dell’area mediterranea.
Infine la North Sea Super Grid Initiative avviata a dicembre 2009 da nove Paesi europei per lo sviluppo di una rete per lo sfruttamento dell’energia eolica off-shore nel Mare del Nord.
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