Il futuro delle energie (tutto il mondo è paese)

Il futuro delle energie (tutto il mondo è paese)

Ore 18:30 - Questo articolo è un adattamento di La sfida tra le tecnologie energetiche del prossimo futuro, di Jacopo Gilberto, pubblicato su Il Sole 24 Ore il 6 maggio 2021.

La sfida fra le tecnologie energetiche si gioca su molti piani in competizione fra loro e finora —in Italia, in Messico e nel mondo— l’unico insieme di tecnologie che offre mille dubbi —ma anche mille e una certezze— è il settore delle fonti rinnovabili, in particolare solare ed eolico.

Di sicuro, il domani dell’energia si muoverà soprattutto con le fonti pulite. Soprattutto, ma non soltanto.

Vento e sole e il problema dell’incostanza

Le fonti rinnovabili che piacciono di più, cioè vento e sole, hanno due problemi più rilevanti di altri. Il primo problema è l’incostanza. Vi sono giornate di bonaccia in cui le eliche non si spostano di mezzo giro e giornate di cielo coperto in cui i pannelli fotovoltaici non rilasciano alcun flusso di corrente. Si chiamano “rinnovabili intermittenti”, in contrapposizione con le “programmabili” come le biomasse o l’idroelettrico con la diga, le quali invece possono essere modulate secondo il fabbisogno dei consumatori.

Ma i consumatori e le fabbriche —e tutto il resto del mondo che ha bisogno di elettricità: i frigoriferi, i computer, i fari sulla costa, i semafori, gli acquedotti— non possono dipendere dall’incostanza del vento e delle nuvole. Per questo motivo le rinnovabili più apprezzate, cioè eolico e solare, esigono di essere affiancate da sistemi che rendano certa la continuità di fornitura, come centrali peaker a metano che s’accendono in pochi istanti e si spengono non appena la nuvola smette di ombreggiare i pannelli.

Gli impianti aggiuntivi che sarebbero necessari

Se si volesse utilizzare energia rinnovabile al 100%, in Italia sarebbero necessari —dicono le stime degli esperti— impianti aggiuntivi altamente flessibili per una potenza oltre gli 87mila megawatt. Nel dettaglio, servono 73mila megawatt sotto forma di stoccaggio di energia (per ora realizzare un tale stoccaggio sotto forma di accumulatori elettrici pare fantascienza) e oltre 14mila megawatt di piccole centrali elettriche istantanee a gas, biocombustibili o a idrogeno. Il gruppo tecnologico finlandese Wärtsilä —presente in Italia con alcuni grandi stabilimenti come la fabbrica Grandi Motori di Trieste— ha sviluppato enormi motori a cilindri e pistoni simili alle macchine delle navi; sono capaci di di generare più di 10 megawatt in due minuti e possono essere tarati per usare idrocarburi non fossili di sintesi oppure biocarburanti, oppure idrogeno.

Il secondo problema che hanno le fonti rinnovabili d’energia è la loro bassa densità energetica, lo stesso problema posto dagli accumulatori di tecnologia attuale nel rallentare l’adozione delle automobili elettriche. La bassa densità energetica significa che le fonti rinnovabili hanno bisogno di ampie estensioni di terreno per produrre l’energia che gli idrocarburi concentrano in pochissimo spazio e che il nucleare condensa in spazi ancora più compatti. Le centrali idroelettriche con la diga hanno bisogno di allagare intere vallate, i pannelli solari impongono l’occupazione di superfici vastissime, l’eolico può rappresentare una servitù ingombrante per il paesaggio. Questa caratteristica rende difficile uno sviluppo pieno delle rinnovabili in Italia, un Paese con spazi fittamente occupati dalle attività antropiche, da interessi economici e sociali, da paesaggi vincolati oppure da una natura da tutelare.

I sostenitori e i contestatori

Mentre in Messico le fonti rinnovabili sono state messe in secondo piano dalle strategie del governo guidato dal presidente López Obrador per favorire la partecipazione statale nella generazione di energia, in Italia queste stesse tecnologie trovano tanti sostenitori entusiasti, ma anche tante contestazioni ai singoli progetti. Non c’è iniziativa eolica nel Bel Paese che non abbia un comitato di contestazione né un sindaco (un funzionario, una comunità montana, un assessore e così via) che si metta di traverso. Entusiasti sostenitori dell’energia pulita, pugnaci difensori dell’ambiente, tenaci propugnatori della sostenibilità, purché non qui, perché «devasterà questo territorio vocato per il turismo culturale e l’agricoltura di qualità» (la frase-tipo più ricorrente).

Il caso più recente è quello dell’Abruzzo che vieta con una legge regionale gli impianti rinnovabili dove là ci sono colture di pregio (non esiste spicchio d’Abruzzo in cui un orticello non racchiuda una coltura di pregio) o beni paesaggistici da difendere (non esiste angolo d’Abruzzo dove non vada tutelato il sublime paesaggio).

Le previsioni del green deal della Ue per l’Italia e la situazione in Messico

Il green deal della Ue, cui sono legati i finanziamenti del piano di ripresa, impone all’Italia di installare impianti alimentati a fonti rinnovabili (vento, sole, acqua e così via) per una potenza complessiva di 120mila megawatt, 6.500 megawatt l’anno. Secondo l’Osservatorio Fer realizzato da Anie Rinnovabili, associazione di Anie Federazione, sulla base dei dati Gaudì di Terna del 2020, le nuove installazioni di fotovoltaico, eolico, idroelettrico e bioenergie raggiungono complessivamente 785 megawatt di potenza (-35% rispetto al 2019) con andamenti diversificati: positivo per l’idroelettrico (+60%), negativo per fotovoltaico (-15%), eolico (-79%) e bioenergie (-59%). In altre parole, nota amareggiato il presidente dell’associazione confindustriale Elettricità Futura, «di questo passo l’Italia raggiungerà non prima del 2085 l’obiettivo europeo previsto per il 2030».

In Messico, la legge sulla transizione energetica approvata dal Parlamento nel 2015 prevede che il Paese debba raggiungere il 35% della generazione da fonti pulite entro il 2024, da un punto di partenza del 20%. Se nel 2020 tale percentuale era salita al 27%, grazie soprattutto all’aumento della capacità installata di solare ed eolico (+11 GW dal 2016), secondo IHS Markit le nuove disposizioni del governo del presidente López Obrador —dato che CFE, stando agli ultimi dati completi relativi al 2019, produce energia da fonti rinnovabili per non più del 30% del totale— determineranno una crescita molto più lenta nei prossimi anni, e nel 2024 non sarà raggiunta che la quota del 30%.

Il metano fossile e gli idrocarburi non fossili

Il petrolio è destinato a rimanere in uso ancora a lungo, soprattutto per alimentare le automobili e i camion nei Paesi meno innovativi e per gli aeroplani. E continuerà anche l’uso del metano, sebbene contestato per le perdite fuggitive di gas dai giacimenti, lungo i metanodotti e negli impianti. È il combustibile di transizione perché, tra gli idrocarburi, è il meno indigesto.

Ma qualcosa di interessante accade su altri idrocarburi: quelli che non vengono estratti dai giacimenti, e quindi sono a neutralità climatica. Il biometano ottenuto facendo fermentare letame o rifiuti, i combustibili liquidi come l’alcol ricavato da materie prime vegetali, ma anche gli idrocarburi di sintesi ricavati facendo reagire (i trattini sono voluti) idro-geno con il carb-onio della CO2 e ricreando così l’idro-carburo.

L’idrogeno a colori

Soprattutto le società del gas puntano sull’idrogeno, che sempre gas è. Ma che colore ha l'idrogeno? Oggi lo definiamo con diversi colori, secondo la sua origine. Beninteso, non si tratta della tonalità reale dell'elemento: l'idrogeno è del tutto trasparente e invisibile. Il colore viene assegnato per definire con semplicità immediata il modo in cui viene estratto dalle molecole in cui è combinato, che è il solo modo per ottenerlo e per questo processo serve energia. L’idrogeno può essere strappato dal metano o dagli altri idrocarburi, oppure può essere estratto dall'acqua scomponendola nei due elementi costitutivi, cioè idrogeno e ossigeno.

Come si estrae l’idrogeno dall’acqua? Facendo passare un flusso molto potente di corrente elettrica attraverso il liquido che, gorgogliando a bolle, si scompone nei due elementi costitutivi, ossigeno e idrogeno. Per produrre quella corrente elettrica, però, si può usare una centrale a carbone, una centrale alimentata dal sole o dal vento, una centrale nucleare e così via. Poiché ciascuna delle diverse tecnologie ha un impatto diverso di emissione di CO2, ecco i diversi colori adottati per definire il modo in cui l’idrogeno viene ottenuto.

L'idrogeno “nero” è estratto dall’acqua usando la corrente prodotta da una centrale elettrica a carbone o a petrolio. È “grigio” più del 90% dell'idrogeno oggi prodotto da altri cicli industriali. Viene definito “blu” l’elemento estratto da idrocarburi fossili dove —a differenza del “grigio”— l’anidride carbonica che risulta dal processo non viene liberata nell’aria bensì viene catturata e immagazzinata. L'idrogeno “viola” viene estratto dall’acqua usando la corrente prodotta da una centrale nucleare, cioè a zero emissione di CO2. L'idrogeno “verde” viene estratto dall’acqua usando la corrente prodotta da una centrale alimentata da energie rinnovabili, come idroelettrica, solare o fotovoltaica. Va fatta chiarezza sul fatto che l’idrogeno estratto dal biometano (impatto neutrale sulla CO2) o con elettricità da biomasse è verde.

Il nucleare non è morto

Quando in tutto il mondo si realizzano centrali di terza generazione a cominciare dai reattori rossi e da quelli cinesi modellati sull’Epr francese, quando si cerca di ridurre le dimensioni dei reattori fino a poterli mettere sotto il cofano di un’auto elettrica, la tecnologia nucleare non è morta a dispetto dei costi impegnativi e delle paure di molti. Si stanno sviluppando reattori che riducono le scorie, come gli autofertilizzanti al sodio.

Se durante la produzione i costi del chilowattora prodotto sono competitivi, il primo ostacolo dell’energia atomica è soprattutto il costo della sicurezza, che impone investimenti molto alti per il funzionamento, ma anche per tutto il ciclo del combustibile nucleare, dalla ricerca mineraria fino alla gestione infinita delle scorie. Per questo motivo il nucleare si presta soprattutto là dove ci sono forti garanzie del sistema pubblico. Ma le nuove minicentrali a basso costo come quelle proposte da Bill Gates potrebbero cambiare le prospettive.