Foto di Copertina: Alice in Wonderlund, regia di Clyde Geronimi, 1951

Every seconds counts è la nostra più recente campagna di sensibilizzazione. Significa che in ogni secondo ed in ogni decisione che prendiamo si nasconde l'opportunità di accelerare la decarbonizzazione dell'energia. Se vogliamo raggiungere gli obiettivi di Net Zero, le decisioni devono essere rapide e le politiche devono cambiare per accelerare la transizione verso sistemi di energia più sostenibili.

Come abbiamo avuto più volte l’opportunità di raccontare, anche su queste pagine, l’elettricità prodotta da fonti rinnovabili rappresenta la via primaria scelta dall’Europa per attuare la decarbonizzazione entro il 2050, ma la strada ha davanti a sé diversi ostacoli.

L'inflessibilità dei sistemi energetici attuali combinata con l'aumento delle fonti rinnovabili nel mix di generazione e con il cambiamento delle condizioni climatiche (ondate di calore, freddo estremo, incendi e alluvioni) ha portato a sfide crescenti. Lo vediamo in tutto il mondo. Dal Sudafrica all’Australia, dagli Stati Uniti all’Europa, interruzioni non programmate di energia elettrica e picchi di prezzo estremi si sono verificati con preoccupante frequenza.

Allo stesso tempo, gli accordi internazionali hanno fissato obiettivi ambiziosi di "net zero" che richiedono l’aggiunta di quantità significative di energia rinnovabile ai sistemi energetici dei diversi paesi (ad esempio l’Europa prevede almeno 1.100 GW di capacità rinnovabile entro il 2030!).

Tuttavia, le fonti rinnovabili sono di natura intermittente e le loro fluttuazioni possono causare instabilità nella rete, che richiede che altre fonti energetiche rispondano ai vuoti di approvvigionamento in modo rapido e frequente. 

Quando i sistemi energetici non riescono a raggiungere un equilibrio adeguato, l'instabilità provoca un aumento dei prezzi dell'elettricità, blackout ricorrenti e vulnerabilità a condizioni meteorologiche estreme. Per questo la flessibilità è più importante oggi di quanto non lo fosse in passato.

Ma come può un sistema elettrico diventare flessibile ed in  grado di adattarsi alle condizioni mutevoli in tempi rapidi? Esistono diversi modi per aggiungere flessibilità ai sistemi elettrici combinando fattori tecnologici ad impostazioni di mercato.

Un primo passo lo si ottiene premiando la flessibilità nei mercati dell’energia.

Come abbiamo detto, l'energia rinnovabile non è sempre disponibile, quindi il bilanciamento dell'energia è essenziale per garantire la continuità delle forniture. Per garantire la sicurezza dell'approvvigionamento energetico in tutte le condizioni, è necessario disporre di energia flessibile da motori o batterie. Tuttavia, senza mercati dell'energia flessibili che sostengano gli investimenti in questo tipo di capacità di bilanciamento, l'obiettivo di una produzione di elettricità a zero emissioni di carbonio non potrà essere raggiunto in modo economicamente vantaggioso né per gli investitori né per i consumatori finali.

Per incoraggiare gli investimenti utili alla decarbonizzazione  riteniamo siano necessari tre elementi:

1) Creare un mercato della capacità: questi mercati sono la chiave per sbloccare la produzione flessibile di energia a sostegno delle rinnovabili in quanto possono dare una adeguata certezza sul ritorno dell’investimento anche se un impianto funziona solo in modo intermittente per bilanciare la domanda. 

2) Utilizzare i prezzi in tempo reale: la determinazione dei prezzi in tempo reale è comune nei mercati liberalizzati, ma in genere viene eseguita con intervalli di  un’ora. L'utilizzo di una risoluzione temporale di un'ora nel mercato intraday aveva senso quando la produzione era per lo più stabile tuttavia, quando la produzione fluttua rapidamente,  l'incontro tra domanda e offerta diventa molto più difficile. Un periodo di regolazione dello squilibrio di 15 o 5 minuti migliorerebbe anche l'accuratezza delle previsioni e consentirebbe di controllare più efficacemente il bilancio energetico con una minore necessità di riserve e quindi una riduzione dei costi. I prezzi di mercato guiderebbero l'equilibrio tra produzione e consumo, in quanto i produttori possono offrire risorse di bilanciamento in modo più accurato.

È chiaro il vantaggio per la generazione flessibile e, in particolare, per i motori a combustione in grado di rispondere molto bene alle fluttuazioni di tensione e frequenza ed in grado di consentire agli operatori della generazione di catturare i picchi di prezzo nel mercato in tempo reale. È chiaro anche il vantaggio per le fonti rinnovabili che si troverebbero a operare in un mercato in grado di tenere conto della variabilità in tempo reale nei sistemi ad alta intensità di rinnovabili del futuro.

3) Potenziare il  mercato dell'energia e, in particolare, dei servizi ausiliari  collegati ad una crescente presenza di  fonti di generazione intermittenti. Un nostro studio recente ha evidenziato che le reti elettriche potrebbero trarre vantaggio dall'acquisto congiunto di energia e servizi ausiliari co-ottimizzazione nello stesso mercato del giorno prima e in tempo reale, rendendo più severe le regole di adeguatezza delle risorse. I produttori di energia elettrica ne traggono vantaggio perché lo stesso impianto di generazione può essere utilizzato per i servizi ausiliari e per l'energia, liberando risorse per ulteriori investimenti.

Nel complesso, questi cambiamenti  incoraggerebbero gli investimenti nelle energie rinnovabili e nelle tecnologie ausiliarie. Ciò contribuirebbe a garantire una capacità di bilanciamento flessibile sufficiente per continuare a integrare grandi quantità di energia rinnovabile nella rete, un aspetto necessario alla decarbonizzazione della produzione di energia e la riduzione delle emissioni del settore energetico.

Ovviamente, scegliere le tecnologie giuste per il proprio portafoglio è una decisione fondamentale per raggiungere un equilibrio ottimale tra costi, prestazioni e impatto ambientale. L'ottimizzazione dei sistemi energetici del futuro richiede una combinazione di tecnologie e strategie in grado di migliorare efficienza, affidabilità, sostenibilità e flessibilità. L'integrazione delle fonti rinnovabili nei sistemi energetici aggiunge complessità e richiede il supporto di una potenza di bilanciamento flessibile.

Sebbene le centrali con motori possano fornire una capacità di "peaking" tradizionale, questi attributi di flessibilità sono il motivo per cui le centrali a motori  dovrebbero essere considerate come "bilanciatori" delle fonti rinnovabili piuttosto che come semplici "peaker" tradizionali. Forniscono un'opzione economica, altamente affidabile e altamente dispacciabile per i servizi di backup e integrazione per mantenere l'adeguatezza delle risorse quando le rinnovabili non sono disponibili.

Un ruolo rilevante lo avranno, ovviamente, anche tutti i nuovi combustibili di base idrogeno, di sintesi o bio che renderanno ulteriormente sostenibili gli impianti a motori per il bilanciamento. Ma, affinché siano una effettiva risorsa, saranno necessari meccanismi che ne permettano un reale sviluppo in termini di disponibilità per il mercato.

Il bicchiere mezzo pieno: le tecnologie per la decarbonizzazione sono in realtà già disponibili oggi. Fonti rinnovabili, centrali di bilanciamento, batterie e nuovi combustibili possono sostenere la transizione del nostro sistema energetico verso una sua versione più sostenibile sia dal punto di vista economico, ambientale e sociale ma non dobbiamo perdere tempo perché ogni secondo è importante.