L’azzeramento netto delle emissioni di CO2 nel settore energetico entro il 2050 non richiede necessariamente concetti scientifici nuovi o scoperte paragonabili a quelle del fotovoltaico, dell’eolico o delle batterie.
Tuttavia, l’innovazione gioca ancora un ruolo importante: circa il 35% delle riduzioni delle emissioni di CO2 necessarie al 2050, nello Scenario Net Zero Emissions (NZE) dell’Agenzia internazionale dell’energia (Iea), arriverà da tecnologie ancora in fase di sviluppo e che non hanno raggiunto ancora i mercati.
È questo, in sintesi, il senso di una recente analisi della Iea.
Alcuni insegnamenti storici sull’innovazione
Sappiamo che l’innovazione nel comparto delle energie pulite può essere lenta. Ad esempio, mentre l’effetto fotovoltaico è stato scoperto alla fine degli anni ’30 del XIX secolo e il primo prototipo di cella fotovoltaica risale al 1880, il progresso tecnologico ha subito un’accelerazione solo molto più tardi, negli anni ’50 del secolo scorso.
L’energia fotovoltaica ha raggiunto l’1% della produzione globale di elettricità solo nel 2015. Allo stesso modo, la prima turbina eolica è stata costruita nel 1880, ma l’energia eolica ha raggiunto l’1% della produzione nazionale di energia elettrica in Danimarca solo un secolo dopo e l’1% della produzione globale di energia elettrica ancora più tardi, nel 2008.
Il funzionamento della batteria è stato dimostrato nel 1800, ma le batterie agli ioni di litio di oggi sono state prototipate solo negli anni ’80 e hanno raggiunto il mercato di massa nel 2010.
In molti casi, la sfida consiste nel portare le nuove tecnologie su scala commerciale in tempo per garantire una transizione energetica accessibile, secondo la visione della Iea.
Naturalmente, possono sempre emergere idee completamente nuove, tali da portare a nuovi concetti tecnologici o materiali che potrebbero accelerare ulteriormente la transizione verso l’energia pulita e ampliarne la portata.
L’innovazione sta avanzando rapidamente
Negli ultimi anni sono stati compiuti notevoli progressi nell’innovazione, con conseguenti miglioramenti della capacità tecnologica. Ciò si è riflesso nel recente aggiornamento dello Scenario NZE della Iea.
Solo due anni fa, infatti, cioè nel 2021, l’agenzia calcolava che la quota di riduzione delle emissioni di CO2 al 2050 derivante da tecnologie non ancora presenti sul mercato fosse del 46%. Oggi, come accennato e come mostra il grafico, la percentuale è scesa al 35%, identificata nella somma dei segmenti “prototipi” e “dimostrazioni”.
Qui alcuni esempi di progressi:
- Trasporto su strada: nel 2022, le auto elettriche rappresentavano quasi il 15% delle vendite totali di auto, poco più di un decennio dopo la loro prima commercializzazione. Dopo 40 anni di piccoli passi nella ricerca e sviluppo dai primi prototipi degli anni ’80, l’innovazione nelle batterie agli ioni di sodio, che non contengono minerali critici, ha visto un’accelerazione alla fine del 2010 e le prime auto elettriche agli ioni di sodio stanno arrivando sul mercato quest’anno, con la rapida creazione di nuove catene di approvvigionamento.
- Energia: la Iea cita l’inizio della costruzione di primi piccoli reattori nucleari modulari commerciali, la cui operatività è prevista per il 2026 (e qui staremo a vedere se saranno realmente installati in gran numero, ma il dubbio c’è). I parchi eolici offshore galleggianti stanno diventando sempre più grandi e potrebbero superare la soglia di 1 GW nel 2026. I primi moduli fotovoltaici dotati di celle di perovskite con un’efficienza vicina al 30% stanno raggiungendo i mercati.
- Industria pesante: nel 2021 è stato prodotto per la prima volta acciaio privo di combustibili fossili utilizzando il 100% di idrogeno elettrolitico, con l’intenzione di dimostrare la produzione su scala industriale. Nel 2023 sono state prese le decisioni di investimento per portare i dimostratori di cattura del carbonio su scala commerciale nella produzione di cemento. La prima produzione commerciale di alluminio senza carbonio è prevista per il 2026, dopo che la tecnologia è stata dimostrata per la prima volta nel 2021.
- Trasporto a lunga distanza: sono in fase di sviluppo aerei completamente elettrici a corto raggio per un massimo di 20 passeggeri, che potrebbero raggiungere l’uso commerciale entro il 2026. La produzione di carburanti sintetici per l’aviazione a base di idrogeno sta avvenendo su scala più ampia e il primo impianto industriale per convertire il biogas in gas naturale bio-liquefatto a basse emissioni per sostituire l’olio combustibile nel trasporto marittimo potrebbe entrare in funzione all’inizio del 2024.
Nonostante gli incoraggianti progressi, il successo dell’innovazione non deve essere dato per scontato, ha avvertito la Iea. Esiste un lungo elenco di battute d’arresto dell’innovazione negli ultimi decenni, con tecnologie abortite, ritardi e fallimenti.
Ad esempio, i prototipi di batterie allo stato solido hanno subito ritardi nella produzione; i veicoli elettrici a celle a combustibile non hanno raggiunto il potenziale di mercato un tempo previsto dai grandi operatori del settore; e la generazione di elettricità da combustibili fossili da parte di impianti dotati di cattura del carbonio, un’area in cui sono presenti diverse tecnologie attualmente in fase di dimostrazione, si sta muovendo molto più lentamente di quanto previsto solo pochi anni fa.
Necessario un aumento della domanda
La crescente domanda di tecnologie per l’energia pulita potrebbe abbreviare ulteriormente le fasi critiche del percorso di innovazione, secondo la Iea. In molti casi l’innovazione, infatti, rimane lenta e rischiosa finché non si rafforza la domanda per la tecnologia.
Ad esempio, la forte domanda dell’industria aerospaziale statunitense ha stimolato l’innovazione del fotovoltaico. La crisi petrolifera degli anni ’70 ha suscitato preoccupazioni per la sicurezza energetica a livello globale e, in paesi come la Danimarca, il forte interesse per le fonti le energie alternative ha consentito un più rapido sviluppo della tecnologia eolica.
La rapida affermazione della microelettronica a partire dagli anni ’90 e della mobilità elettrica dal 2010 hanno sostenuto l’industria delle batterie al litio.
La spesa per ricerca e sviluppo
La spesa pubblica per la ricerca e sviluppo (R&S) energetica è salita a quasi 44 miliardi di dollari a livello globale nel 2022, di cui oltre l’80% è stato destinato all’energia pulita.
Per allineare i progetti dimostrativi allo scenario NZE, 16 governi ne hanno impegnati più del doppio, cioè 94 miliardi di dollari, fondi destinati a progetti di dimostrazione su larga scala da realizzarsi entro il 2026.
Anche i principali sviluppi politici degli ultimi anni, come l’Inflation Reduction Act negli Stati Uniti, il Net Zero Industry Act nell’Unione Europea e l’ultimo Piano quinquennale della Cina, avranno un impatto sull’innovazione e sullo sviluppo tecnologico dell’energia pulita, ha auspicato la Iea.
Per quanto riguarda le aziende, la spesa in R&S per l’energia delle società quotate in borsa a livello globale dovrebbe aver superato 130 miliardi di dollari nel 2022, con un aumento del 10% rispetto all’anno precedente e un ritorno alla traiettoria pre-Covid.
La spesa delle società che sviluppano energie rinnovabili è aumentata in media del 25% all’anno tra il 2020 e il 2022, rispetto ad appena il 5% nel periodo 2010-2020; mentre i budget per la R&S delle società del settore petrolifero e del gas sono rimasti stabili nel periodo 2010-2022.
Anche il ruolo delle start-up è in espansione. Gli investimenti in capitale di rischio nel settore dell’energia pulita sono quasi raddoppiati tra il 2010 e il 2020, per poi raddoppiare nuovamente dopo il Covid-19, raggiungendo 7 miliardi di dollari per le start-up in fase iniziale e 35 miliardi di dollari per quelle in fase di crescita nel 2022.
