Energie rinnovabili: dalla penetrazione nel mercato all'integrazione in rete senza soluzione di continuità

Il panorama energetico sta subendo una trasformazione senza precedenti a livello globale, spinta dalle tendenze di decarbonizzazione, decentralizzazione e digitalizzazione.

Per eliminare completamente i combustibili fossili e affrontare il riscaldamento globale, è necessario un importante cambiamento di comportamento. Diversi Paesi hanno obiettivi propri con tempistiche diverse, guidati dall'Unione Europea con la sua strategia per un'Europa neutrale dal punto di vista climatico entro il 2050 e da varie legislazioni e politiche nazionali e internazionali. Ad esempio, la Germania dovrebbe spostare il consumo di energia primaria da oltre l'80% a meno del 10% e sostituirlo con alternative rinnovabili. Il Regno Unito ha recentemente approvato una legge storica che prevede l'azzeramento delle emissioni di carbonio entro il 2050. Tuttavia, per farlo in modo sostenibile sarebbe necessario sostituire completamente le fonti di combustibile fossile con le energie rinnovabili. Abbiamo visto il solare fotovoltaico entrare in una nuova era, diventando il leader indiscusso delle energie rinnovabili e garantendo una crescita della capacità. Parallelamente, si prevede che le fonti rinnovabili continueranno a crescere e potrebbero rappresentare il 63% della produzione totale di elettricità a livello mondiale entro il 2040, secondo lo Scenario di Sviluppo Sostenibile. Allo stesso tempo, i Paesi asiatici stanno facendo un balzo in avanti, con Cina e India che dovrebbero rappresentare oltre il 40% delle aggiunte nette di energia rinnovabile entro il 2040.

Ma cosa succede quando la produzione di energia eolica e solare è in eccesso rispetto alla domanda o quando l'elettricità prodotta non è sufficiente a soddisfare i picchi di domanda?

L'instabilità della rete può causare gravi perdite finanziarie alle aziende industriali, soprattutto in caso di blackout. Come possiamo integrare le energie rinnovabili con la rete elettrica esistente e storicamente consolidata, evitando questi problemi? Per realizzare un futuro veramente decarbonizzato, sarà fondamentale una perfetta integrazione nella rete delle fonti rinnovabili e delle altre tecnologie emergenti. Il superamento dei vecchi paradigmi è un passo fondamentale per guidare il cambiamento e garantire una transizione rapida ed efficiente alle energie rinnovabili.

Al 4° Solar Impulse Foundation Experts' Challenge di Monaco di Baviera, esperti del settore provenienti da diversi Paesi si sono riuniti per discutere di questo problema e sono emersi 3 temi principali:

• Tendenza verso un sistema decentralizzato che comprende le energie rinnovabili, le reti intelligenti e i veicoli elettrici, abilitati dai dati e dalle tecnologie intelligenti.

Con l'aumento delle tecnologie rinnovabili decentralizzate e distribuite (solare, eolico, accumulo, ecc.) si presentano le sfide di affrontare l'intermittenza, stabilizzare la rete e ottimizzare i numerosi asset distribuiti. Le reti intelligenti possono consentire una gestione più efficiente e affidabile della domanda e dell'offerta e ottimizzare l'uso dell'energia attraverso l'applicazione dei dati e della digitalizzazione.

"I veicoli elettrici (EV) avranno una grande influenza sulla stabilizzazione della rete elettrica e su un trasporto efficiente dal punto di vista energetico".
Schekeb Fateh - Sviluppo aziendale di Miromico.

Con la crescita esponenziale dei veicoli elettrici e le tendenze all'elettrificazione del calore, le tecnologie intelligenti possono svolgere un ruolo cruciale nella gestione della domanda aggiuntiva sulle reti elettriche dovuta ai veicoli elettrici e alle pompe di calore. Tuttavia, i veicoli elettrici sono essenzialmente batterie su ruote e possono liberare ulteriore flessibilità per la rete e creare nuove opportunità di guadagno. Tra gli esperti si è discusso se nel tempo le batterie miglioreranno le prestazioni e si ridurranno i costi in modo tale da poter essere integrate con profitto nelle reti elettriche. È stato inoltre sottolineato che le batterie potrebbero seguire una tendenza simile a quella osservata nel settore fotovoltaico, con un calo significativo dei prezzi nel corso degli anni.

Ciononostante, si è convenuto che le batterie dei veicoli elettrici potrebbero contribuire a mantenere la stabilità della rete e a ridurre la necessità di costruire batterie statiche su larga scala. Come esempio pratico, le batterie consentiranno ai clienti di immagazzinare l'energia prodotta dai pannelli solari e di utilizzarla durante i periodi di picco della domanda per ridurre i costi energetici e, potenzialmente, monetizzarla attraverso la risposta alla domanda (DSR) e il vehicle-to-grid (V2G).

• Necessità di soluzioni basate su meccanismi di mercato e maggiori investimenti.

Per consentire mercati dell'energia decarbonizzati e decentralizzati a lungo termine, è necessario sviluppare soluzioni basate su meccanismi di mercato, riducendo al minimo il rischio di asset incagliati. Tuttavia, per raggiungere questi obiettivi, oggi sono necessari investimenti per ridurre i costi, incorporare nuove innovazioni e stimolare la crescita economica. Ma chi pagherà per l'interruzione del mercato dell'energia? Ricevere investimenti consistenti è stata talvolta una sfida e sono necessari modelli di finanziamento innovativi e azioni governative/normative (ad esempio, attraverso una tassa sul carbonio o un commercio esaustivo di certificati di CO2) per ridurre il rischio degli investitori.

• Emersione di nuovi modelli di business e nuove innovazioni.

Oggi assistiamo a un passaggio da sistemi basati su comunità e asset a mercati energetici incentrati sul cliente e basati su piattaforme. Man mano che il mondo diventa più connesso e digitalizzato, anche i dati e i sistemi intelligenti svolgeranno un ruolo maggiore nei sistemi energetici. Le startup e i nuovi operatori stanno sviluppando modelli di business innovativi, piattaforme di servizi che sfruttano l'IoT e i dati e nuove tecnologie. Tuttavia, gli esperti non hanno trovato un accordo sul ruolo specifico che i dati svolgeranno nel settore energetico. Anche gli operatori storici e i nuovi operatori del settore energetico stanno rivalutando i loro ruoli nei futuri mercati dell'energia per determinare quali ruoli possono svolgere. Ad esempio, il settore dell'energia e quello dei trasporti stanno vivendo una maggiore sovrapposizione con l'aumento dei veicoli elettrici, che può consentire una pletora di nuove opportunità e casi d'uso che potrebbero non esistere ancora.

In conclusione, il panorama energetico è in fase di transizione in tutto il mondo. Per creare un sistema energetico a basse emissioni di carbonio perfettamente integrato, è necessario concentrarsi maggiormente sulla flessibilità per gestire e ottimizzare con successo i vari asset energetici distribuiti. Ciò richiede un approccio collaborativo tra le diverse industrie, poiché vi è una crescente convergenza tra i settori dell'energia, dei trasporti, del calore e del digitale. Attraverso la collaborazione intersettoriale possiamo sbloccare collettivamente nuove opportunità e accelerare il nostro cammino verso un futuro a basse emissioni di carbonio.

I seguenti autori hanno contribuito a questo articolo:

• Schekeb Fateh - Business Development presso Miromico e Advisory Expert presso Solar Impulse Foundation.
• Dr. Thomas Walter - Amministratore delegato di Easy Smart Grid GmbH
• Jakob Kretzinger - Ingegneria energetica e amministrazione aziendale presso l'EPFL.
• Sabrina Cipullo - Coordinatore della valutazione degli esperti presso la Fondazione Solar Impulse.