Rinnovabili 100% (seconda 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 seconda parte dell’articolo di Andrea Fidanza, dell’ufficio studi Enea, pubblicato sulla rivista QualEnergia
In futuro l’integrazione di un numero sempre più elevato di impianti alimentati a fonti rinnovabili e un aumento della loro capacità produttiva, considerate anche le caratteristiche di variabilità e intermittenza della loro produzione, dovranno essere supportati da investimenti nelle reti di trasmissione. L’allocazione di risorse sulla rete elettrica dovrà puntare da un lato al rafforzamento delle capacità di stoccaggio e riserva dell’energia prodotta- al fine di garantire sicurezza agli approvvigionamenti - e dall’altro all’aumento delle capacità di scambio di grandi quantitativi di elettricità tra paesi e aree limitrofe. Se da un lato l’incremento della quota variabile di energia prodotta da rinnovabili porterà nel breve termine a un rafforzamento del ruolo del gas, dall’altro gli investimenti nelle infrastrutture del sistema elettrico serviranno a rafforzare la capacità e flessibilità della rete nel rispondere in maniera efficiente e adattarsi in tempo reale, grazie anche all’introduzione di tecnologie smart grid, ai mutamenti della domanda e dell’offerta di energia.
Di cruciale importanza è quindi una disponibilità a investire per la realizzazione di un sistema di trasmissione e distribuzione dell’energia di dimensioni transnazionali e trans-europee, in grado di supportare il nuovo modello di generazione distribuita dell’energia che si sta sviluppando, sempre più basato su un massiccio ricorso alle tecnologie low-carbon. È possibile ritenere che in futuro l’evoluzione del sistema energetico internazionale verterà verso un modello di produzione dell’energia di tipo complesso e decentralizzato e che i costi per lo sviluppo delle infrastrutture di rete per la trasmissione e distribuzione dell’energia saranno altrettanto elevati quanto quelli di investimento in nuovi impianti di produzione.
Il costo finale dell’energia elettrica agli utenti finali è superiore rispetto al costo di generazione dell’energia in quanto comprende anche una quota per le attività di trasporto e distribuzione (T&D) dell’energia che mediamente, per utenti a basso voltaggio, incide sul prezzo dell’elettricità per un valore che oscilla tra 5,5 e 8 $/MWh, ossia circa il 5-10% del costo dell’elettricità. La voce di costo T&D, inoltre, aumenta all’aumentare della quota di energia persa durante le attività sulla rete che mediamente a livello mondiale si aggira intorno all’8,8% del totale dell’energia prodotta (in UE-27 6,7%). Se a questo valore si sommano gli usi diretti di energia negli impianti di produzione la quota sale a circa 14% (in UE-27 circa 12%). Un maggiore investimento nelle reti HVDC è avvalorato dal fatto che durante le fasi di T&D, pur trasportando energia ad alto voltaggio e coprendo lunghe distanze, le perdite in linea sono notevolmente ridotte rispetto a un sistema HVAC (Tabella 1), in particolare durante il trasporto sottomarino, con un conseguente effetto positivo sui costi. Tra l’altro le linee HVDC, oltre a consentire l’ottimizzazione geografica del mix di fonti rinnovabili, presentano anche il vantaggio di essere più facili da controllare.
Va tenuto presente che esistono differenze di costo tra le due tecnologie di trasmissione dell’energia elettrica, che portano sotto questo aspetto la tecnologia HVDC a pesare inizialmente più di quella HVAC. Spese di investimento per la realizzazione di una nuova rete HVDC diventano economicamente convenienti solo per estensioni molto elevate della rete stessa e se finalizzate allo sfruttamento di risorse ad ampio potenziale localizzate anche in aree remote, come ad esempio il CSP in Africa o l’eolico nel Mare del Nord in Europa.
Con riferimento a quest’ultima tecnologia, ad esempio, i costi aggiuntivi di una linea HVDC per il trasporto dell’elettricità lungo una distanza superiore a 2.000 km risultano essere compresi tra 0,02 e 0,03 $/kWh. Il costo della tecnologia HVDC raggiunge la parità (Break Even Point) con quello di una di tipo HVAC solo attorno agli 800 km di estensione. È difficile che un Paese sia sufficientemente vasto da giustificare da solo un simile investimento e per questo è basilare che la questione della realizzazione di una rete trans-europea e ancor di più di una UE-NA venga affrontata a livello internazionale.
Il problema principale è che oggi viene investito ancora troppo poco in infrastrutture di collegamento per il trasporto di energia a livello transnazionale, mediamente infatti solo il 5% (200 milioni di € circa) degli investimenti totali annui nelle reti elettriche di Paesi UE, Norvegia, Svizzera e Turchia viene destinato all’aumento della capacità di trasporto transfrontaliera delle reti elettriche. A oggi nel Mondo la quasi totalità dell’elettricità viene trasmessa attraverso linee HVAC e solo il 2% attraverso reti HVDC. La transizione nel lungo termine del sistema energetico verso una produzione sempre più basata su fonti rinnovabili non è un’ipotesi irrealizzabile. Innanzi tutto sarà fondamentale in questo senso la rapidità con la quale verranno prese le decisioni e avviate le azioni necessarie a questo cambiamento. Per il raggiungimento dell’obiettivo, inoltre, non si potrà prescindere dall’ammontare degli investimenti, sia pubblici che privati, ch e dovranno essere destinati, da un lato, a sostenere le attività di R&S per accelerare la competitività economica delle tecnologie per lo sfruttamento delle risorse rinnovabili sia in fase di sviluppo che più mature e, dall’altro, ad aumentare la capacità di risposta dei diversi settori industriali delle rinnovabili alla domanda di tecnologie.
Innovazione e progresso tecnologico sono elementi indispensabili ma non sufficienti per affrontare le sfide sempre più urgenti e improrogabili che i cambiamenti climatici, l’aumento delle emissioni di gas serra, il problema della sicurezza degli approvvigionamenti e la recente crisi economica pongono a livello mondiale. Il sistema energetico globale richiede oggi sempre più, oltre a un consumo più razionale dell’energia stessa (efficienza energetica), un ricorso alle fonti rinnovabili che sia sostenuto da un modello di produzione dell’energia distribuito sul territorio, per avvicinare il luogo di produzione a quello di utilizzo finale (generazione distribuita).
La cornice infrastrutturale, elemento indispensabile allo sviluppo del sistema energetico del futuro, sarà la rete di trasporto e distribuzione dell’energia “verde” prodotta nei luoghi con maggior disponibilità di risorse. L’infrastruttura attuale dovrà evolvere sia verso un rafforzamento delle strutture già esistenti e sia verso un allargamento trans-nazionale delle nuove “super” reti (Super Grid) in cui i flussi di energia saranno gestiti, grazie anche all’introduzione di tecnologie dell’ICT, in maniera più intelligente (Smart Grid).
Le decisioni politiche e le azioni strategiche per la transizione dell’attuale sistema energetico, basato su un mix di quasi tutte fonti fossili, verso uno a zero emissioni, non possono più essere affrontate esclusivamente a livello Paese, ma necessitano di essere definite e avviate in un contesto di portata internazionale in quanto le più urgenti questioni a carattere energetico e ambientale sono esse stesse un problema di portata mondiale.
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