obiettivo 100% energia rinnovabile entro il 2050!

Entro il 2050, l’Italia potrebbe effettivamente arrivare a un sistema energetico completamente rinnovabile. Secondo uno studio condotto dall’Università La Sapienza di Roma e pubblicato sulla rivista Energy, questa trasformazione è tecnicamente realizzabile e potrebbe anche risultare competitiva in termini di costi, rispetto agli scenari che continuano a fare affidamento sulle fonti fossili. La ricerca esplora 12 diversi scenari di decarbonizzazione, che includono una combinazione di fonti rinnovabili, elettrolizzatori per idrogeno, biocombustibili e soluzioni Power-to-X.

Gli autori, Lorenzo Mario Pastore e Livio de Santoli, dichiarano che:

Questo studio dimostra la fattibilità tecnica ed economica di un sistema energetico carbon neutral in Italia, riconoscendo al contempo le sfide verso la completa decarbonizzazione e sottolineando l’importanza di una pianificazione energetica integrata.

L’Italia, per raggiungere la completa decarbonizzazione entro il 2050, dovrà tener conto dei seguenti punti:

• Le soluzioni Power-to-X saranno cruciali per gestire l’intermittenza della produzione rinnovabile e per ridurre la dipendenza dalla biomassa.
• Il 90% della produzione di energia elettrica potrebbe essere soddisfatta grazie a fotovoltaico ed eolico, sia terrestre che offshore.
• L’efficienza energetica e la decarbonizzazione sono promosse da azioni come il risparmio energetico, l’espansione del teleriscaldamento e l’elettrificazione del settore edilizio e dei trasporti leggeri, attraverso tecnologie come pompe di calore e veicoli elettrici.
• I combustibili alternativi rivestono un ruolo cruciale: idrogeno, biocarburanti ed elettrocarburanti giocheranno un ruolo determinante, in particolare nei settori dei trasporti pesanti e nell’industria. In scenari con forte domanda di idrogeno, il Power-to-Gas aiuterà a ridurre la necessità di sistemi di accumulo elettrico.
• La disponibilità di biomassa è un fattore chiave per garantire la sostenibilità del sistema energetico, influenzando la sua configurazione ottimale.
• Infine, la flessibilità della domanda offrirà importanti benefici sia sul piano energetico che economico, facilitando l’integrazione delle rinnovabili ed abbattendo i costi legati all’accumulo

Lo studio evidenzia che il fotovoltaico diventerà la principale fonte di energia elettrica in Italia, con il potenziale di coprire fino al 60-70% della produzione totale in determinati scenari. Il paese vanta un elevato potenziale solare, con molte regioni che registrano oltre 1.500-1.800 ore di pieno carico annuali. Tuttavia, la variabilità del solare durante le diverse stagioni e nel corso della giornata richiede soluzioni di accumulo per garantire l’equilibrio della rete. Per quanto riguarda l’eolico, sia terrestre che offshore, si prevede che possa soddisfare circa il 20-30% del fabbisogno elettrico nazionale. Pur avendo un potenziale inferiore rispetto al solare, l’eolico offre una produzione più distribuita durante la giornata e le stagioni, riducendo così la necessità di sistemi di accumulo rispetto al fotovoltaico. Un aspetto rilevante dell’analisi è che l’ottimizzazione dimostra come sia fondamentale sfruttare appieno il potenziale installabile di impianti eolici onshore e offshore per ridurre i costi e l’energia non utilizzata.

La biomassa può avere un ruolo importante nella transizione energetica italiana, ma il suo utilizzo deve essere ben bilanciato per evitare impatti negativi. I principali problemi riguardano la disponibilità, l’efficienza della conversione e l’impatto ambientale. Lo studio suggerisce che le soluzioni che combinano biomassa ed idrogeno (e-fuel) sono le più equilibrate, riducendo la pressione sulle risorse naturali e migliorando l’efficienza complessiva, ma aumentando la domanda di elettricità pulita per alimentare gli elettrolizzatori. Vengono esaminate diverse applicazioni, come la produzione di biocombustibili, biometano, e l’idrogenazione della biomassa. Tuttavia, non tutte le soluzioni sono tecnicamente praticabili o desiderabili a causa degli squilibri che possono causare. La disponibilità sostenibile di biomassa in Italia è stimata tra 170 e 425 TWh/anno, ma in alcuni scenari il consumo supera questa capacità.

Per quanto riguarda lo stoccaggio, sono previste diverse soluzioni di accumulo e tecniche di gestione dell’energia:

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• Batterie agli ioni di litio (EBs): fondamentali per lo stoccaggio a breve termine, con una capacità che varia tra 20 e 50 GWh, a seconda degli scenari considerati.
• Power-to-X: l’idrogeno prodotto tramite elettrolisi funge da sistema di accumulo a lungo termine, permettendo di immagazzinare l’energia in eccesso da fonti rinnovabili. Gli elettrolizzatori sono dimensionati con una capacità cinque volte superiore alla domanda minima per garantire la massima flessibilità.
• Teleriscaldamento con accumulo termico: utilizzato per regolare la domanda di calore ed elettricità, riducendo la necessità di un’elettrificazione diretta.

Queste soluzioni, dimostrano che il sistema energetico può funzionare senza ricorrere a centrali alimentate da fonti fossili o nucleari.

Lo studio esamina la possibilità di creare un sistema energetico italiano interamente alimentato da fonti rinnovabili, analizzando due scenari distinti di flessibilità.

Nel primo scenario, con bassa flessibilità, solo una piccola parte della domanda elettrica (circa il 2%) può essere adattata tramite strategie di gestione della domanda. Il 40% dei veicoli elettrici sfrutta lo smart charging, caricandosi quando la produzione di energia rinnovabile è abbondante, mentre il resto della domanda rimane invariato, senza modifiche significative nel comportamento degli utenti. Questo approccio è facilmente realizzabile, richiedendo solo alcuni aggiornamenti infrastrutturali, ma con la necessità di un rafforzamento nelle capacità di accumulo dell’energia.

Nel secondo scenario, che prevede maggiore flessibilità, circa il 10% della domanda elettrica è regolabile attraverso l’adattamento dei processi industriali e domestici in base alla disponibilità di energia rinnovabile. La percentuale di veicoli elettrici che utilizza lo smart charging sale al 70%, con l’aggiunta di un 10% di veicoli elettrici che impiegano la tecnologia Vehicle-to-Grid (V2G), restituendo energia alla rete durante i picchi di domanda. Questo scenario riduce la necessità di sistemi di accumulo e dell’uso dell’idrogeno per la stabilizzazione, ma richiede investimenti significativi in infrastrutture digitali e nel potenziamento del sistema V2G.