L’elettrificazione spinta non vuol dire decarbonizzazione

ll processo di elettrificazione dei consumi di energia in atto potrebbe favorire lo status quo energetico, con un mix di fonti dove prevalgono fossili e nucleare, oltre ad altre implicazioni negative per il sistema. Il tema è affrontato da un position paper delle associazioni europee delle rinnovabili termiche.

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Il solare termico, ritenuta una tecnologia matura, ha manifestato invece insufficiente capacità di riduzione dei costi e di innovazione tecnologica. E’ dunque necessario uno sforzo, anche dei produttori e installatori, per assicurare a questa opzione un ruolo non marginale, anche alla luce delle opportunità offerte dalla normativa sulla quota minima di fonti rinnovabili negli edifici nuovi o sottoposti a ristrutturazioni rilevanti”.

Questa è l’unica frase, e anche piuttosto negativa, che merita il solare termico nella Strategia Energetica Nazionale. Nonostante il settore sconti delle carenze organizzative e, a volte, professionali, la tecnologia è ancora una soluzione ottimale per la produzione di acqua calda sanitaria (in Italia 7-8 mesi di acs gratuita) ed è molto interessante in alcuni casi per il contributo fornito al riscaldamento e alla produzione di calore a bassa e media temperatura, anche in sinergia con altre tecnologie.

La SEN colloca poi anche le biomasse per il riscaldamento in un ruolo marginale “per i loro impatti emissivi” su scala locale, con una conseguente limitazione delle installazioni ex-novo nelle aree più interessate dal problema delle emissioni, anche se viene evidenziato che si richiederà che gli impianti siano ad “alta qualità ambientale”.

Insomma, la tendenza è quella di puntare, come abbiamo più volte sottolineato, sull’elettrificazione dei consumi e del riscaldamento anche con il contributo delle pompe di calore. In Italia  questo assetto sembrerebbe prendere forma anche dalla recente riforma delle bollette elettriche domestiche che toglie l’elemento della progressività.

Un recente position paper di alcune associazioni europee di categoria del settore delle rinnovabili termiche (vedi allegato in basso), la European Biomass Association (AEBIOM), la European Geothermal Association (EGEC) e la European Solar Thermal Association (ESTIF), ha voluto innanzitutto mettere in evidenza che il consumo di energia nell’ambito del riscaldamento (ambienti residenziali, vapore industriale, district heating e di acqua calda sanitaria), è di circa 2 volte rispetto a quello dei consumi elettrici e dei trasporti: 493 Mtep per le fonti termiche rinnovabili contro i 273 Mtep dei consumi elettrici e 295 Mtep dei trasporti.

Per questo motivo, si avverte, una elettrificazione dei consumi per il riscaldamento e il raffrescamento, oltre che del settore dei trasporti, dovrebbe essere realizzata in modo più attento, se si vogliono diffondere concretamente le energie rinnovabili e ridurre le emissioni.

Questo processo di elettrificazione dei consumi di energia, cioè, non dovrebbe favorire lo status quo energetico, mantenendo l’esistente struttura di generazione elettrica basata soprattutto su fonti fossili e nucleare.

Il nostro sistema energetico deve essere considerato – spiegano le associazioni – nel suo insieme, combinando in modo efficiente riscaldamento e raffrescamento, trasporti ed elettricità. L’obiettivo è progettare reti energetiche intelligenti dentro un sistema che proceda verso una vera decarbonizzazione.

A tal proposito, si spiega, fino ad una temperatura di circa 100 °C, con applicazioni che vanno dal settore residenziale a quello industriale, le rinnovabili termiche potrebbero mantenere un ruolo importante anche nel futuro. Pensiamo, oltre al riscaldamento, anche alle applicazioni nel terziario (riscaldamento, climatizzazione e acs) e in alcuni processi industriali dove basterebbe un calore a bassa e media temperatura.

Insomma, utilizzare l’elettricità, anche se in modo efficiente, per produrre calore a basse temperature, resta uno spreco di risorse che andrebbero invece dedicate ad altri impieghi.

Quindi, non sempre elettrificare questi consumi significa poi utilizzare energia pulita, visto che ancora la maggior parte della generazione proviene da fonti fossili e nucleari, spesso risorse importate. Il sistema elettrico, dal canto suo, dicono le associazioni, dovrebbe invece procedere con un passo più rapido verso un mix crescente di rinnovabili, un percorso che ancora è lontano dall’essere completato. Anzi, da noi in Italia su questo versante c’è da registrare un leggero arretramento.

Nel position paper si ricorda che la domanda di energia termica ha solitamente un picco in inverno e nelle ore serali. Se questa dovesse essere coperta dall’elettricità non consentirebbe, ad esempio, di sfruttare al meglio gli impianti fotovoltaici (anche se dotati di accumuli), che hanno la loro maggiore produzione, al contrario, nelle ore diurne e in estate.

Un approccio “full electric” per la copertura dei consumi potrebbe portare a una sovracapacità nei mesi più caldi. Solo per fare un esempio limitato all’Italia, nei mesi che vanno da dicembre a febbraio, tutte rinnovabili insieme ancora non arrivano a coprire il 28% del fabbisogno elettrico nazionale. Quindi una quota di elettricità superiore al 72% è in quei tre mesi ancora da fonti fossili e proveniente da importazioni (nucleare incluso).

Nel grafico è rappresentata la domanda di energia termica (tracciato arancione) in Gran Bretagna nel corso del 2010 e quella di energia elettrica (tracciato grigio). Da questa rappresentazione, si può desumere che se si dovesse soddisfare tutta la domanda di calore con l’elettricità, l’offerta di quest’ultima dovrebbe essere aumentata di diverse volte, con costi per il sistema molto elevati e con una conseguente overcapacity nei mesi estivi.

Se vogliamo, con le dovute differenze e su scala molto piccola, è anche un po’ quello che accade a chi decide di alimentare il più possibile una pompa di calore elettrica con il fotovoltaico: sarebbe costretto a sovradimensionare il proprio impianto solare per trarne un maggiore beneficio in inverno, visto il minore rendimento di queste apparecchiature con temperature esterne basse, sperando poi di sfruttare in estate la notevole produzione da solare per il condizionamento. Con un simile approccio a volte questi progetti non sempre hanno ritorni economici interessanti.

Nel position paper non vengono escluse a priori le pompe di calore elettriche tra il novero dei sistemi più efficienti, ma si afferma che, proprio per quanto detto sopra, esse dovrebbero avere un coefficiente di prestazione stagionale (SCOP) superiore a 3 (garantito dalla pdc geotermiche), cioè andrebbe considerata la loro resa reale (in inverno però anche molto inferiore a 3), invece del semplice COP.

Nel grafico si veda l’andamento del fabbisogno termico di un edificio (linea blu) e quello elettrico della pompa di calore (linea rossa) in funzione della temperatura dell’aria esterna. Con la riduzione della temperatura esterna, il fabbisogno elettrico aumenta più che proporzionalmente rispetto al fabbisogno termico dell’edificio. Con una temperatura esterna a -5 °C la richiesta di energia elettrica può aumentare anche di di 10 volte rispetto al fabbisogno a 12 °C, mentre il fabbisogno di calore aumenta di 3 volte.

Tornando su una scala nazionale, con questo position paper le associazioni intendono quindi spiegare che un’elettrificazione massiva del modello energetico metterebbe sotto pressione l’intero sistema, soprattutto nei momenti di picco produttivo.

Il sistema energetico francese, basato sul nucleare e con una elettrificazione molto diffusa del riscaldamento domestico, ogni anno nei mesi più freddi, con la domanda di elettricità in forte aumento, porta a richiedere ai cittadini di alcune aree del paese di diminuire i propri consumi. Per questo motivo stiamo osservando di recente in Francia ad un lento ma progressivo processo di de-elettrificazione del settore del riscaldamento degli ambienti.

Secondo un’altra analisi in Austria si è valutato che, prendendo in considerazione le temperature medie giornaliere del 2013 e del 2014, l’insieme delle pompe di calore installate nel paese alla fine del 2014, ha comportato un aumento del picco di potenza elettrica richiesta tra 175 e 200 MWe, cioè circa il 2% della richiesta totale della rete elettrica, una potenza corrispondente a quella di una centrale termoelettrica austriaca

Tra i motivi che dovrebbero spingere a una maggiore attenzione verso alle rinnovabili termiche (biomasse, geotermia e solare termico) c’è il semplice fatto che esse hanno il vantaggio di produrre calore direttamente.

Una parte rilevante dei notevoli investimenti nella produzione, trasmissione e distribuzione dell’elettricità potrebbero essere evitati grazie all’uso delle FER termiche. Vanno considerate anche le perdite del sistema elettrico lungo la filiera, tanto che ad esempio, si sottolinea, che per produrre un 1 kWh termico, sarebbero necessario 2,81 kWh di carbone, ma solo 1,25 kWh di biomasse (vedi figura).

Inoltre, le FER termiche sono spesso anche più economiche dell’elettricità, o quanto meno hanno prezzi più stabili, in molti paesi europei e possono rappresentare una buona opzione per affrontare la cosiddetta povertà energetica.

Infine, si legge nel report delle associazioni delle rinnovabili termiche, i consumatori dovrebbero poter decidere sempre in modo autonomo e personalizzato su come soddisfare i proprio bisogni di energia termica. Qualsiasi soluzione imposta direttamente o indirettamente secondo un approccio dall’alto verso il basso (elettrificazione spesso centralizzata) rischia di non essere in sintonia con il principio del rafforzamento e della responsabilizzazione del consumatore (produzione decentralizzata di calore).

Un approccio bottom-up – dicono le associazioni – dovrebbe essere preferibile, anche per favorire sul mercato la competizione e l’innovazione delle tecnologie.

Concludendo, sarebbe utile affrontare questo passaggio epocale dei nostri sistemi energetici con maggiore attenzione e gradualità, analizzando tutte le implicazioni in gioco, sia su scala collettiva che individuale.

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