Come hanno fatto le energie rinnovabili a diventare super-competitive in pochi anni?

Perché gli impianti eolici e solari, in molte aree geografiche, producono elettricità a costi più bassi delle fonti convenzionali (carbone, gas, nucleare)?

Le risposte sono riassunte in una serie di grafici pubblicati dal sito web Our World in Data, in un articolo che mostra l’evoluzione delle tecnologie pulite a livello mondiale nell’ultimo decennio e il loro contributo alla transizione energetica “verde”.

Il punto, osserva l’autore dell’articolo, Max Roser, è che le fonti rinnovabili seguono le cosiddette “curve di apprendimento” (learning curves), vale a dire, ogni volta che raddoppia la capacità cumulativa installata in una fonte rinnovabile, il costo di quella stessa fonte si riduce sensibilmente.

Per i combustibili fossili è diverso perché i loro costi dipendono essenzialmente da due fattori: il prezzo del combustibile (gas, carbone, petrolio) e il costo operativo per mantenere in esercizio gli impianti.

Le rinnovabili, invece, utilizzano un “combustibile” totalmente gratuito (il sole, il vento) e hanno dei costi di esercizio inferiori rispetto alle centrali fossili, di conseguenza il fattore determinante nelle curve di apprendimento è il costo della tecnologia (ad esempio quelli dei pannelli fotovoltaici).

In sostanza, produrre energia elettrica con le rinnovabili è diventato così economico perché negli ultimi anni sono calati rapidamente i prezzi dei pannelli solari e delle pale eoliche, oltre che degli altri componenti utilizzati per realizzare un nuovo parco fotovoltaico o un nuovo parco eolico.

Il grafico sotto evidenzia che dal 1976 il prezzo dei moduli FV è crollato del 99% (in dollari per watt) con una riduzione media del 20% ogni volta che è raddoppiata la capacità installata nel mondo.

Diversi elementi hanno reso possibile una discesa così marcata, tra cui, in particolare, le economie di scala, le attività di ricerca e sviluppo che hanno incrementato l’efficienza dei pannelli, i miglioramenti dei processi produttivi, la diminuzione dei costi di capitale, senza dimenticare incentivi/sussidi statali che hanno contribuito a schiacciare verso il basso i prezzi del fotovoltaico.

Con il prossimo grafico si vede che produrre energia elettrica con le rinnovabili è diventato molto più conveniente in confronto ai combustibili fossili nel giro di una decina d’anni.

I valori sono espressi con la formula LCOE: Levelized Cost of Energy che include i costi per costruire un nuovo impianto, oltre ai costi del combustibile e per l’esercizio dell’impianto per tutta la sua vita utile (eventuali sussidi non sono compresi).

Il fotovoltaico – si parla di grandi installazioni a terra utility-scale – è passato da 359 dollari per MWh nel 2009 ad appena 40 $ come media globale nel 2019 (-89%), mentre l’eolico onshore è sceso da 135 $ a 41 $/MWh (-70%) nello stesso periodo.

Si veda questo articolo per i dati del fotovoltaico aggiornati allo scorso novembre (Iea, Lazard).

Il carbone è rimasto sostanzialmente stabile a 111-109 $ per MWh, mentre i cicli combinati a gas hanno visto diminuire i valori LCOE del 32% grazie alla riduzione dei prezzi del combustibile (il gas naturale), senza però riuscire a battere l’eolico e il fotovoltaico che sono le tecnologie più competitive.

Con il terzo e ultimo grafico vediamo la relazione tra aumento della capacità totale installata in una tecnologia e riduzione del prezzo dell’energia elettrica generata con quella stessa tecnologia.

I valori sono sempre espressi in termini LCOE, ma nel caso delle rinnovabili differiscono da quelli visti nel grafico precedente, perché la fonte utilizzata è diversa (non più Lazard ma Irena).

Il dato LCOE riportato da Irena per il fotovoltaico, ad esempio, è ben più alto rispetto a Lazard: 68 dollari/MWh vs 40 $/MWh e si parla in entrambi i casi di medie globali senza sussidi per impianti di grande taglia. Va detto però che Irena, nel rapporto da cui sono tratti questi dati, spiega che nelle aste più recenti i valori LCOE erano scesi su livelli analoghi a quelli rilevati da Lazard.

Il punto, a ogni modo, è che l’energia elettrica generata con le rinnovabili diventa più economica all’aumentare della capacità globale installata – ad esempio il prezzo dell’elettricità da fotovoltaico è sceso in media del 36% ogni volta che la capacità è raddoppiata – ma questo non avviene per il carbone e il nucleare (quest’ultimo ha visto addirittura un aumento dei costi).

Anche i prezzi dell’elettricità generata con il gas, evidenzia infine Our World in Data, sono calati negli ultimi dieci anni ma sul lungo periodo gli impianti a gas non stanno seguendo una curva di apprendimento al pari delle rinnovabili, perché il calo dei prezzi elettrici è dovuto al minor costo del combustibile e questo è più elevato di 20-30 anni fa.