Scenari per un’Italia “tutta rinnovabile”

È possibile immaginare per il nostro Paese una transizione completa verso le fonti di energia rinnovabili? I motivi, sempre più urgenti per una transizione energetica – che significa a tutti gli effetti una transizione ecologica – sono ormai noti a tutti: ma è concretamente fattibile?

Se lo sono chiesti un gruppo di ingegneri e tecnici di ASPO (sezione italiana dell’Association for the Study of Peak Oil) e ricercatori/tecnologi dell’Istituto per i Processi Chimico-Fisici del Consiglio Nazionale delle Ricerche e ne è venuto fuori uno studio – liberamente scaricabile a questo link – che analizza diversi possibili scenari. Lo scopo principale di questa analisi è valutare la generale fattibilità di un sistema energetico italiano completamente basato su fonti energetiche rinnovabili. In particolare, si sono volute quantificare le dimensioni necessarie per l’apporto di fotovoltaico ed eolico, e le problematiche legate alla intermittenza di queste fonti, sia su scala circadiana che annuale. Si è confrontato quindi un ipotetico profilo di produzione, basato sui dati reali di produttività degli impianti esistenti per ciascuna delle 8760 ore che compongono un anno, con il profilo di consumo derivato, con alcune assunzioni, da quello reale del 2019. Il confronto è basato su un modello e su assunzioni differenti in relazione alle possibili strategie per affrontare il problema.

Una delle precisazioni a cui gli autori tengono è che lo studio non è da considerarsi un piano energetico o il progetto di un sistema energetico reale, ma solamente uno strumento per fornire indicazioni quantitative sulle dimensioni attese e sui problemi che questo sistema dovrà affrontare. La prima assunzione fatta riguarda la completa elettrificazione dei consumi, utilizzando le tecnologie più efficienti oggi disponibili. In questo modo è possibile ottenere la stessa energia finale (calore, movimento, servizi) utilizzando annualmente 700 TWh (miliardi di kWh) di energia elettrica anziché i 1.800 TWh di energia primaria (quella contenuta soprattutto in combustibili fossili) che utilizziamo oggi.

Una delle prime evidenze che risultano dall’analisi è che non è realisticamente possibile realizzare sistemi di accumulo, soprattutto stagionale, in grado di coprire questi consumi in modo continuativo. Non solo: uno dei principali “insegnamenti” di questa analisi è che sarà necessario ridurre i consumi in modo importante, attraverso misure di sobrietà, efficienza e risparmio. Infatti, l’unica simulazione in cui è stata verificata una copertura totale dei consumi prevede un fabbisogno annuo di 350 TWh, cioè, cioè la metà del fabbisogno attuale. Il solo incremento dell’efficienza energetica non basta, occorre dimezzare la domanda finale di energia.

Per coprire questi fabbisogni servirà una massiccia installazione di impianti fotovoltaici ed eolici, come dettagliato nel report. L’intermittenza giorno-notte, soprattutto del fotovoltaico, può essere coperta disponendo di sistemi di accumulo per circa 4 kWh ad abitante. Per quanto si possano utilizzare gli attuali sistemi idroelettrici a doppio bacino, la maggior parte dell’accumulo deve essere realizzata con batterie. Questo richiede, con la tecnologia attuale (batterie agli ioni di litio), circa 650 grammi di litio ad italiano che, distribuiti sulla durata attesa delle batterie, è molte volte superiore all’attuale produzione mondiale per abitante della Terra.

Occorrerà quindi prevedere un aumento della produzione, e un efficiente riciclo delle batterie a fine vita. Il problema potrà essere in buona parte risolto dall’avvento delle batterie a ioni di sodio, attualmente in fase avanzata di studio e sperimentazione. Anche con un efficiente sistema di accumulo giorno-notte, le variazioni stagionali comportano un esubero di produzione estivo e un ammanco invernale. Periodi estivi con assenza di vento provocano ammanchi notturni anche nei mesi estivi. È quindi necessario un sistema di accumulo stagionale. L’accumulo idroelettrico non è assolutamente adatto, e comunque è più efficacemente utilizzato per l’accumulo nel breve periodo. Lo studio ipotizza quindi, a questo scopo, l’utilizzo di gas metano di sintesi, accumulato negli attuali stoccaggi per il gas naturale e utilizzato per produrre energia elettrica nelle attuali centrali turbogas. Il metano verrebbe prodotto dall’esubero estivo di energia (processo Sabatier) a partire da idrogeno “verde” e anidride carbonica catturata dai camini delle centrali. Il processo è differente da quello attualmente suggerito (stoccaggio diretto dell’idrogeno), ma le rese finali, includendo tutte le perdite, e le capacità di accumulo sono confrontabili. Anche utilizzando tutti i depositi geologici disponibili sul nostro territorio, nella situazione in cui si mantenga il fabbisogno di energia finale attuale si verificherebbero ammanchi di energia per il 20% del tempo totale, concentrati in particolare nelle ore notturne dei mesi invernali. Come indicato sopra, sono pertanto necessarie misure importanti di riduzione dei consumi energetici.

In conclusione, se un sistema basato su rinnovabili è fattibile, per garantire la copertura dei fabbisogni in ognuna delle 8760 ore che compongono un anno serve uno sforzo notevole su molti fronti, ma la posta in gioco è il nostro futuro.

Autore: Luciano Celi, Presidente di ASPO Italia