La decarbonizzazione passa sul filo della corrente

L’elettrificazione dei consumi e l’integrazione delle fonti rinnovabili saranno cruciali per azzerare le emissioni climalteranti. Richiederanno però grandi investimenti e un nuovo modo di pensare all’energia.

 di Francesco Graziano

La transizione energetica non è una novità nella storia dell’uomo. In passato abbiamo già attraversato diversi passaggi epocali: dal legno al carbone, dal petrolio al gas e al nucleare. Ora siamo impegnati in un massiccio spostamento verso le rinnovabili e questa volta il cambiamento è motivato non dai costi o dalle tecnologie ma dal clima.

Per il settore energetico questa transizione è un’impresa a dir poco complicata. Eppure – volendo riassumere la direzione da prendere – potremmo dire: elettrifichiamo tutto, subito.

Gli scenari per scongiurare gli effetti peggiori del cambiamento climatico implicano infatti l’elettrificazione di quasi tutto ciò che ora funziona con combustibili fossili e il passaggio a un sistema elettrico che funzioni con energia pulita, vale a dire prodotta da fonti a emissioni zero.

È possibile farlo in modo efficiente, rapido e affidabile?

Elettricità vs resto del mix (energetico)

Pensiamo alle tecnologie energetiche come essenzialmente divise in due tipi:

1. quelle che funzionano con l’elettricità, ovvero tutto ciò che si collega alla corrente o ha una batteria, e
2. quelle che bruciano direttamente combustibili, come petrolio, benzina, carbone e gas naturale.

Se cerchiamo degli esempi, vuol dire confrontare una pompa di calore con una caldaia a gas, un’auto elettrica con un veicolo a benzina, un impianto fotovoltaico con accumulo rispetto ad un generatore diesel.

Da un lato, abbiamo ormai diverse opzioni su come azzerare le emissioni della generazione elettrica: eolico, solare, nucleare, idroelettrico, geotermico. Certo, è vivace il dibattito su quale sia il mix più opportuno tra queste fonti ma non c’è dubbio che le tecnologie attuali permettono già di decarbonizzare completamente l’elettricità. Lo stesso non si può dire dei combustibili, che rischiano anzi di apparire sempre più “fuori tempo massimo” nel mondo moderno. Non importa quanto sia efficiente una caldaia a gas, non potrà mai azzerare le proprie emissioni climalteranti. 

I consumi energetici oggi e domani: “a dieta” di combustibili fossili

Circa l’80% del consumo energetico primario globale – pari a 136.000 terawattora nel 2019 – proviene da combustibili fossili. E sappiamo che ogni tonnellata di petrolio, carbone e gas rilascia in atmosfera anidride carbonica e altri gas climalteranti.

Consumo globale di energia primaria, per fonte – Fonte: Our World in Data

Senza dubbio la quota di fonti rinnovabili e a emissioni zero è in netta crescita in Italia, in Europa e nel mondo. Ma c’è un problema: anche la domanda totale di energia è in aumento e anzi cresce più rapidamente della generazione solare ed eolica.

Quota di energia primaria da fonti a basse emissioni di carbonio nel 2020 – Fonte: Our World in Data”

Consumo di energia primaria nel mondo, per fonte – Fonte: Our World in Data

È per questo che le emissioni di gas serra del settore energetico a livello globale non si sono ridotte: l’unica speranza per limitare le emissioni è una “rimonta” dell’energia ricavata da fonti alternative ai combustibili fossili.

Ecco perché accelerare l’elettrificazione può rappresentare un cruciale punto di svolta: avendo già ridotto significativamente le proprie emissioni climalteranti per mezzo delle fonti rinnovabili, il sistema elettrico può soddisfare la crescente domanda energetica globale senza far crescere parallelamente le emissioni di gas serra (anzi riducendole attraverso la transizione).

Non a caso, lo scenario Remap dell’International Renewable Energy Agency (IRENA) prevede che la quota di elettricità sul consumo totale di energia dovrà raddoppiare entro il 2050 per rispettare gli obiettivi di Parigi, con le rinnovabili che si attende cresceranno dal 25% a circa l’85% del mix elettrico.

Consumi elettrici per settore negli anni 2018, 2030 e 2050 nello scenario 1,5° (TWh/anno) – Fonte: IRENA

L’elettricità è già nelle nostre case e nei nostri uffici

L’elettricità ha un altro vantaggio: tocca già quotidianamente tutte le nostre vite. 

Nel mondo sviluppato, la maggior parte dei consumatori ottiene la propria energia dalla rete elettrica. Ciò vuol dire che la nostra impronta ecologica è strettamente correlata a quella del sistema elettrico a cui siamo connessi. E ogni volta che riduciamo le emissioni a monte – ad esempio con solare e eolico – rendiamo più “verdi” i consumi di tutti gli utenti connessi alla rete. 

Ecco perché le reti elettriche sono così rilevanti: ogni dispositivo, elettrodomestico o veicolo che funziona con elettricità beneficia dei miglioramenti incrementali della rete.

Non sarà facile come collegare la spina

Certo non mancano le sfide. A differenza delle fonti di energia convenzionali, eolico e solare subiscono forti oscillazioni in base alle condizioni meteo (vanno e vengono con il vento e il sole). Ciò può mettere alla prova l’equilibrio tra integrazione delle fonti rinnovabili ed esigenze di gestione in sicurezza del sistema elettrico.

Una parte importante della soluzione verrà naturalmente dallo sviluppo tecnologico ma anche da un’adeguata cornice regolatoria a supporto delle cosiddette smart grids e da sistemi elettrici nazionali sempre più interconnessi e coordinati a livello europeo.

In aggiunta, l’elettrificazione dei consumi energetici su scala globale richiede importanti investimenti che rappresentano due particolari sfide e potenziali criticità economiche e politiche:

1. l’approvvigionamento delle materie prime come ferro, rame, acciaio e ancora litio e cobalto necessari agli accumuli, e
2. l’espansione di interi comparti industriali (es. turbine eoliche) e la riconversione delle filiere produttive e di smaltimento dei materiali usati (es. batterie).

Ecco perché “spostare” i consumi energetici verso l’elettricità non sarà l’unico modo per decarbonizzare l’economia ma dovrà accompagnare un ripensamento complessivo di tutti i settori (inclusi ad esempio i trasporti e le costruzioni) e un ricorso all’efficienza energetica per limitare l’impatto della crescente domanda globale.

Costi – Transizione che stavolta non viene dal mercato

L’attuale transizione energetica è guidata dalla consapevolezza collettiva circa i cambiamenti climatici ed è stata innescata più dai sistemi governativi di incentivazione che dalle forze di mercato. Tuttavia, il ritmo dell’innovazione tecnologica e la diminuzione dei costi stanno creando spazio affinché le dinamiche del mercato rafforzino questa tendenza.

In passato, il costo ridotto aveva concesso a gas, petrolio e carbone un vantaggio rispetto alle fonti energetiche alternative, che non potevano espandersi ulteriormente (come l’energia idroelettrica) o erano molto più costose (come l’eolico e il fotovoltaico). Ora la situazione è cambiata.

Il costo medio di generazione del fotovoltaico è ad esempio diminuito di oltre il 70% nel giro di un decennio. Si è giunti così anche in Italia ad una sostanziale neutralità per cui eolico, solare e altre fonti risultano in competizione tra di loro secondo logiche puramente economiche.

Trend del costo livellato dell’elettricità (Levelized Cost of Electricity – LCOE) per il fotovoltaico – Fonte: dati elaborati a partire da grafico Terna

Conclusioni: need for speed

I segnali incoraggianti per la decarbonizzazione del settore energetico ci sono: un ruolo centrale dell’elettricità come vettore energetico, il costo sempre più basso delle tecnologie rinnovabili, il crescente appetito industriale per l’elettrificazione. È probabile che queste tendenze non siano lineari e abbiano tassi di accelerazione potenzialmente esponenziali, soprattutto se coordinate a livello globale da un quadro normativo coerente.

Nonostante ciò, la vera sfida che affrontiamo in questa transizione non è il potenziale ma il tempo. La frequenza e l’intensità degli eventi meteorologici estremi legati ai cambiamenti climatici continuano a fornire prove che il ritmo di riduzione delle emissioni di gas serra dovrà accelerare. In altre parole, il tempo è la risorsa di cui siamo più a corto.

Per fermare il riscaldamento globale, si attende quindi un sostanziale addio ai combustibili fossili nel giro di una generazione, sostituiti in gran parte da una generazione elettrica da fonti a emissioni zero. 

La transizione ecologica, insomma, è appesa al filo della corrente. Si tratta di una sfida enorme ma, in questo caso, partire presto è già parte della soluzione.