Fonti di energia rinnovabile e sistemi di accumulo, un loro uso sapiente potrebbe rendere l'Italia autonoma e funzionante

Lo sviluppo delle tecnologie legate alle FER (Fonti di Energia Rinnovabile) e dei sistemi di accumulo (sia ad uso domestico che industriale) sta concretizzando la possibilità di un futuro privo di combustibili fossili, ma non di tutte quelle comodità cui siamo abituati.

Una prospettiva che in Italia potrebbe concretamente realizzarsi, secondo quanto viene delineato nello scenario energetico ipotizzato da Aspo Italia (sezione italiana dell'associazione scientifica che studia il picco del petrolio) e dal CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), che potete scaricare a questo link.

Luca Pardi, ricercatore del CNR e autore "corrispondente" per lo studio, durante un'intervista rilasciata alla testata QualeEnergia, ha voluto spiegare i dettagli della ricerca e anche sottolineare come essa non abbia "l'ambizione di proporre un piano energetico" quanto più uno scopo "didattico ed esemplificativo… Si tratta di uno studio di sensibilità, per comprendere meglio come i diversi interventi previsti nella transizione energetica potrebbero contribuire alla copertura del fabbisogno".

Pardi parte spiegando come si è arrivati a prendere 700 Twh/anno di domanda energetica italiana (che andrebbe a coprire ogni attività svolta): Aspo e CNR si sono avvalsi del diagramma del Lawrence Livermore National Laboratory per l'anno 2017, sono definiti "Energy Services".

Con questa definizione si intende l'energia necessaria per riscaldare e illuminare gli ambienti, muovere persone e merci e far funzionare le macchine da cui siamo circondati (insieme che comprende le macchine industriali, gli elettrodomestici e i computer).

Il valore è da considerarsi privo di perdite, quindi è la metà circa di quella che normalmente è definita "energia per usi finali", pari a 1.460 TWh per l'Italia nel 2017. Dalla metà, pari a 697 TWh, per approssimazione si arriva a 700 TWh.

Una volta stabilita la base di partenza, la si dimezza, ovvero si riducono i consumi della metà, arrivando a 350 Twh/anno, tramite alcuni interventi spiegati da Pardi:

"Gli interventi [finalizzati al dimezzamento della domanda energetica] saranno oggetto della seconda parte dello studio, che è in fase preliminare. Posso solo dire che alcuni interventi imprescindibili riguarderanno l'efficientamento di tutto il patrimonio edilizio (secondo le direttive Ue), l'uso generalizzato dei sistemi più efficienti di consumo e, infine, tutte le misure che incentivino l'inversione della logica attuale in cui la generazione insegue il consumo".

Una volta portati "al minimo" i consumi, FER e sistemi di accumulo potrebbero più facilmente coprire tutta la domanda, ma solo lavorando in sinergia. Dal momento che le FER non possono produrre un quantitativo costante di energia, gli accumuli svolgono due funzioni: fornire elettricità nei momenti di bassa produzione, oppure incamerarla nei momenti di picco.

Lo studio si concentra in particolare sui sistemi di accumulo stagionali, ovvero che possono mantenere l'energia stoccata per diversi mesi senza subire perdite, come accade invece con le batterie quando le temperature si abbassano. Al contrario, sistemi di stoccaggio come l'idrogeno, garantiscono la conservazione dell'energia anche durante la stagione invernale.

Nel caso in esame, parliamo della tecnologia P2M2P (Power-to-methane-to-Power) che sfrutta il metano di sintesi per alimentare le centrali a gas, utilizzate per coprire gli ammanchi di energia notturni e invernali.

"La nostra scelta, che non è un matrimonio, nel senso che siamo disposti a cambiare idea, si basa sul fatto che, almeno in Italia, il costo di stoccaggio di grandi quantità di idrogeno dal surplus estivo per l'inverno, sarebbero proibitivi (si stima che nel resto d'Europa vi siano ampie prospettive di stoccaggio dell'idrogeno nelle caverne di sale, ma queste non sono presenti in Italia). Il metano permetterebbe inoltre di utilizzare infrastrutture già esistenti, in particolare, gli stoccaggi, alcuni dei gasdotti e alcune centrali turbogas", ha spiegato Luca Pardi, aggiungendo che la ricerca ha previsto l'uso di metano verde, ottenuto dalla metanazione della CO2 con idrogeno verde, a sua volta ricavato dal surplus estivo di energia fotovoltaica.

Incalzato su questo aspetto, che vedrebbe l'Italia restare strettamente dipendente dal gas, il ricercatore ha deciso di fare ulteriore chiarezza:

"L'Italia è un paese industrializzato e di media latitudine: se non viene totalmente stravolta la sua struttura energetica, economica e, quindi, sociale, a transizione avvenuta avremo ancora bisogno di energia chimica per produrre energia elettrica. È nostra convinzione che il sistema paese avrà bisogno di grandi infrastrutture interconnesse. Serviranno una rete gas, degli impianti chimici di produzione e conversione dei gas, dei cospicui sistemi di stoccaggio, parecchie centrali elettriche a gas (per una potenza complessiva non molto diversa da quella installata attualmente) e una ancor più potente rete di trasporto dell'energia elettrica."

Sul lato batterie, Pardi ha spiegato come - secondo gli autori dello studio - queste non potranno mai avere altro uso se non come sistema di accumulo circadiano (di 24 ore) a causa del loro prezzo, ammortizzabile solo tramite numerosi utilizzi, ovvero cicli di carica/scarica.

"Come ricercatori siamo apertissimi a nuove soluzioni, ma una cosa ci sembra ineludibile. Il costo in conto capitale (capex) di sistemi di stoccaggio che funzionano potenzialmente due volte l'anno deve essere basso. È difficile immaginare che l'accumulo in batterie diventi concorrenziale con quello dell'accumulo sotto forma di combustibile", ha concluso Pardi.

Il tema della mobilità elettrica è stato a sua volta toccato, seppur lo studio non lo abbia approfondito particolarmente: al consumo per il trasporto sono stati "assegnati" 370 PJ/anno, pari a circa 100 TWh annuali.

"Abbiamo inoltre assunto (in modo molto rozzo) un consumo costante a carico del trasporto, corrispondente alla potenza di 10 GW. Ovviamente, questa approssimazione può essere passabile su base mensile, molto meno su base settimanale, assolutamente irrealistica su base oraria. Perciò su questo punto è senz'altro necessario un approfondimento. Ma a questo livello di analisi, allo scopo di indagare l'effetto di varie misure su un sistema elettrico interamente basato sulle rinnovabili, l'approssimazione ci è sembrata sufficiente."