Parliamo di Energia (2)

di Paolo De Lucia.

Viste due prospettive inaccettabili riguardo la transizione energetica, come anticipato nel mio articolo precedente, rimane da discutere la mia visione. Questa si innesta su un’interpretazione pragmatica e cosciente delle esigenze tecniche del campo energetico e di quelle personali di chi, per vivere, ci deve avere a che fare. In questo senso sarà fondamentale una rapida descrizione su come si produca e distribuisca l’energia nel mondo e in particolare in un paese ad economia avanzata. Senza entrare troppo nei dettegli del mercato energetico e nella fisica stretta, i vincoli su cui ruota o deve ruotare la transizione energetica sono legati alle fonti energetiche, alle esigenze di rete e a quelle che possiamo chiamare esigenze di mercato e prospettive. Cambiamenti in uno di questi punti possono comportare cambiamenti, più o meno rilevanti, negli altri e sono così intrecciati da non permettere una trattazione distinta. Quindi, prima di ogni successiva valutazione etico-politica, dobbiamo analizzare due settori di massimo interesse per la transizione energetica per l’intensità di emissione di CO₂ ad essi collegata: la produzione di potenza e la mobilità. 

L’energia elettrica è prodotta, in un paese ad economia avanzata, da un mix di fonti, tra cui le principali sono: carbone, nucleare, gas naturale e fonti rinnovabili. Quanto ad emissioni di CO₂ il carbone è tra le peggiori di queste fonti. Infatti, nonostante negli anni le centrali a carbone siano diventate sempre più pulite, tanto che quelle di ultima generazione, su disegno cinese, hanno un impatto minimo in fatto di inquinanti, la riduzione delle emissioni di CO₂ nei fumi non è ancora economicamente o tecnicamente sensata e il tasso di produzione di anidride carbonica dalla combustione del carbone non può essere ridotto. Per questo, nei paesi con obiettivi più stringenti sull’abbandono del carbone, si è indirizzati a preferire alle centrali a carbone quelle a gas in ciclo combinato, che riuscirebbero a garantire una potenza comparabile con caratteristiche di offerta simili (andrebbero cioè a coprire anch’esse la così detta base-load) a un tasso di emissione di CO₂ più che dimezzato e senza bisogno di complesse linee di trattamento fumi per ridurre gli inquinanti. Quanto alle centrali nucleari, queste non emettono CO₂ o altri inquinanti quando in esercizio, ma sono generalmente associate ad un carico indiretto di anidride carbonica legato all’enorme quantità di cemento necessaria alla loro costruzione e messa in sicurezza. Questo fattore le rende poco interessanti agli attivisti, per quanto da un punto di vista strettamente tecnico, soprattutto con il grado di modularità raggiunto di recente nel disegno dei reattori, le centrali nucleari rimangano tra i migliori sostituti delle centrali a carbone. 

Veniamo allora alle fonti rinnovabili. Una centrale idroelettrica è un impianto con vantaggi tecnici enormi e capace di produrre anche quantità di energia superiori a quelle di una centrale a carbone. Ma per raggiungere simili obiettivi sono necessarie opere di dimensioni a dir poco faraoniche (con proporzionale produzione di CO₂ collegata a cemento e macchinari impiegati) che oltretutto non sono economicamente sensate, come il caso della diga delle Tre Gole in Cina dimostra. Le altre fonti rinnovabili per raggiungere una produzione comparabile a centrali convenzionali hanno bisogno di soluzioni tecniche di grande complessità che le rendono meno economiche (in particolare energia solare a concentrazione ed eolico off-shore) o di occupare aree di territorio vastissime, che sarà pur possibile in paesi a bassa densità abitativa, ma lo è molto meno in paesi, come quelli europei, ad elevata occupazione di suolo. Rimane poi per le fonti rinnovabili (a parte, in generale, idroelettrico e geotermico) il problema della volatilità della fonte, cioè producono solo quando possono. Questa criticità è collegata alla necessità fondamentale del bilancio della rete elettrica e alla disponibilità dell’energia, cioè l’energia serve quando serve non quando Dio vuole (con tutto il rispetto). Ma sulle problematiche del legame tra mercato energetico e fonti rinnovabili rimando chi sia interessato alla Nota Tecnica in fondo all’articolo. Ultimo punto cui vorrei accennare sulle rinnovabili, è quello delle prospettive di impiego che il settore delle energie rinnovabili offre. Confrontato con i settori di produzione energetica convenzionali il numero di impiegati per MW installato delle rinnovabili è paragonabile, se non superiore (mi riferisco alla tabella 3 e successive valutazioni di questo rapporto UE), ma, almeno per operazione e gestione, i valori assoluti sarebbero più espliciti. Infatti, come nota il rapporto stesso, il lavoro sulle rinnovabili è delocalizzato o, meglio, legato a aree di una certa vastità servite da un centro di controllo e da un certo numero di manutentori che si occupano di diversi impianti (esclusi campi eolici off-shore che hanno problematiche molto più caratteristiche). Questo dettaglio è fortemente rilevante da un punto di vista politico. Primo perché limita l’impatto locale di grandi progetti nell’aumentare il reddito medio. Secondo perché (come nota questo recente articolo di Reuters) la delocalizzazione rende più difficile l’interazione tra impiegati, riducendo le opportunità di sindacalizzazione e quindi indebolendo la leva per ottenere aumenti salariali. Queste criticità rendono poco appetibile, al momento, un lavoro nel campo delle rinnovabili, nonostante la stabilità che questo potrebbe offrire essendo, nella maggior parte dei casi, un lavoro specializzato.

Forse, dal punto di vista delle emissioni, quello del trasporto automobilistico è oggi, tra tutti i settori industriali, un osservato speciale. Le ragioni sono due: la mobilità è tra i primi settori in fatto di emissioni clima-alteranti e sembra ormai tecnicamente possibile passare ad un trasporto a basse emissioni. Ma su una futura mobilità elettrica aleggiano diverse problematiche. La prima in rilevanza per le case produttrici è la complessità della linea di approvvigionamento delle materie prime necessarie per le batterie e la scarsa disponibilità di chip e semi conduttori, a questo si collega la difficoltà nel disegno della linea di assemblaggio. Infatti, le batterie di ultima generazione richiedono principalmente litio, cobalto e nichel; mentre la domanda globale è stata già sufficiente a portare a sviluppare una produzione del litio conveniente ed etica (soprattutto grazie all’impegno del governo australiano in questo senso), i mercati di cobalto e nichel presentano ancora gravi criticità, sia nella disponibilità del prodotto che nell’eticità della produzione. Quanto alla manifattura di chip, mentre fino ad ora era concentrata in Cina, negli ultimi tempi Intel sta spingendo molto sulla apertura di centri manifatturieri negli USA e il senato americano sta valutando di passare una legge per favorire questa mossa di rilevante valore strategico (molte informazioni a riguardo in questo articolo del FT e in questo articolo di Reuters, quanto agli interventi del senato USA sui semi-conduttori rimando a questo articolo di Reuters). Altro tratto critico sta poi nella disponibilità di energia elettrica per servire una crescente flotta di veicoli elettrici che in specifiche ore del giorno vengono messi in carica. Questo porterà ad un aumento medio nella domanda di energia elettrica rispetto a quella corrente e poi anche ad una variazione della curva di domanda e quindi del mercato della fornitura e delle abitudini individuali. Per far fronte a questo incremento di domanda sarà necessario aumentare la produzione di energia elettrica, soprattutto con centrali a combustibili fossili (con produzione prevedibile, di grande intensità e priva di particolari vincoli di localizzazione), o vincolare l’utilizzo individuale della rete elettrica alle esigenze della produzione o alle pretese ambientaliste dei governi. La prima opzione potrebbe vanificare le speranze di riduzione delle emissioni di CO₂ legate ad una transizione energetica nella mobilità o almeno ridurle sensibilmente (per dati riguardo le emissioni di CO₂ collegate ad un’auto elettrica dal minerale alle 100'000 miglia percorse rimando a questo articolo del Wall Street Journal). La seconda sfiora il distopico e l’impraticabile, soprattutto per la crescente necessità di strumenti elettronici alimentati a batteria o collegati alla rete per la conduzione della propria professione, per la gestione della propria abitazione o per esigenze personali e politiche (nel limite del valore politico che hanno informazione, critica e organizzazione), in questo senso, in un paese ad alta densità di tecnologie, la disponibilità dell’elettricità può essere quasi considerata una libertà individuale fondamentale per garantire la piena autodeterminazione personale e la vita democratica.

Avendo, così, visto quali siano le condizioni e le prospettive principali della transizione energetica, posso passare alla discussione attorno alla mia prospettiva a riguardo. Come anticipato, questa è profondamente pragmatica, ispirata da un atteggiamento pacato e realista riguardo le capacità umane -e quindi scientifiche- e guarda al potere politico non come a uno strumento per raggiungere un fine, ma come un buon mezzo per velocizzare la transizione purché rispetti i diritti individuali, difenda e permetta l’affermazione dell’interesse nazionale.

Entrando nel dettaglio, la scienza presenta una grande quantità di soluzioni e possibilità da impiegare per rendere più pulita la produzione di energia, così come altri processi industriali e il settore del trasporto. Ma, ad oggi, la teoria scientifica non regge di fronte alle possibilità tecniche reali e alle esigenze del mercato e non si può pensare che un cambiamento delle abitudini in massa possa rendere meno dura questa realtà o che un intervento statale, non sproporzionato, possa portare a sensibili cambiamenti. Il cambiamento climatico è una realtà, il suo collegamento all’attività umana è stato provato, ma quanto alla sua inevitabilità e all’impossibilità di invertirlo sarei molto più cauto. Sarò pur pragmatico ma credo che l’umanità e la scienza abbiano le carte in regola per risolvere pressoché ogni problema, semplicemente ci vorrà del tempo e in questo periodo dovremo affrontare le conseguenze del cambiamento climatico, che, pare, potrebbero essere drammatiche. Ciò non significa che le dovremo subire, le dovremo affrontare, perché l’esistenza dell’uomo sulla Terra è un bene, perché l’umanità dà un senso a questo pianeta che oltrepassa la vile soggezione alle leggi di Darwin e Malthus. Quindi la speranza dell’uomo è l’umanità e la speranza della Terra è l’uomo, la sua sopravvivenza e la sua moltiplicazione, perché più persone non significa solo più inquinamento, ma significa soprattutto più menti pensati, più possibilità di successo in qualunque campo. Quindi, in questa prospettiva far figli torna ad essere quello che è sempre stato: un bene.

Quindi, ispirati dal pragmatismo, è indispensabile che anche l’azione politica e governativa sia indirizzata in questo senso. Bisognerà sempre ricordare che si è contribuenti e pretendere che i nostri soldi vengano spesi bene. Bisognerà, quindi, spenderli in sicurezza e pronte risposte in caso di fenomeni metereologici eccezionali, ma prima di tutto bisognerà restringere la definizione di eccezionale. Si dovrà pretendere che lo Stato non si improvvisi attivista spendendo i nostri soldi in progetti che non offrono sicure speranze di successo (economico, prima di tutto, e poi anche in fatto di riduzione delle emissioni), ma investa pesantemente in ricerca. Bisognerà pretendere il contenimento del prezzo dell’elettricità, non con politiche interventiste o di controllo dei prezzi, ma chiedendo assicurazioni sulla disponibilità dell’offerta. Bisognerà difendere il libero utilizzo dell’elettricità, senza dover sottostare alle esigenze della rete e senza che la rete abbia a disposizione un’ingente quantità di dati relativi al nostro consumo. È fondamentale che lo Stato interpreti e garantisca la possibilità di crescita economica nonostante la conseguente crescita di domanda energetica, permettendo, se necessari, anche progetti meno “puliti” per sostenere le possibilità di crescita. È indispensabile che le prospettive di impiego di un progetto rinnovabile vengano tenute da conto quando se ne considera l’impatto. 

Questa, in generale e in semplici indicazioni pratiche, è la declinazione della mia visione sulla transizione energetica. Ma permettetemi di sperare che questa non sia stata una sterile esposizione, la mia è una proposta, non pretendo appoggi pieni o entusiastici, ma credo sia valida, credo sia sensata e razionale, credo soprattutto che proponga di assumersi delle responsabilità importanti e costruttive, non vane, distruttive e disumane. Penso, infine, che restituisca dignità alla persona, al suo agire nel mondo come individuo e come cittadino, senza il bisogno di rigettare le strutture di razionalità scientifica che costituiscono la modernità.

Nota Tecnica: L’energia elettrica è una forma estremamente versatile di energia per la facilità con cui può essere trasformata in altre forme (meccanica, termica, etc.).  La complessità relativa all’elettricità sta però nel produrla e commercializzarla. Il mercato energetico è, generalmente, diviso in produzione, trasmissione e distribuzione, ovvero una centrale elettrica produce energia, la trasmette attraverso una rete e vende a chi si attacca alla rete. Ma come fa una centrale a sapere che le verrà chiesta una certa quantità di energia, soprattutto se quella centrale deve competere per la vendita con altre centrali di diverse società? Beh, c’è un mercato e questo mercato è gestito da un “banditore”: in origine l’operatore del sistema di trasmissione (TSO dall’inglese Transmission System Operator), che venne sostituito, dopo la liberalizzazione, dall’operatore indipendente del sistema (ISO dall’inglese Independent System Operator). 

Finché il mercato dell’energia è stato in condizioni di monopolio, privato o statale (in Italia dal 1962 al 1999/2007, ovvero dopo le leggi Bersani), la stessa società (ENEL per l’Italia) gestiva produzione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Con la liberalizzazione il monopolio è stato “spacchettato”: produzione e distribuzione sono state aperte ad un vasto numero di aziende, mentre la trasmissione rimane un monopolio (gestito da Terna in Italia). A questo punto del processo di liberalizzazione venne creato un mercato dell’energia che permettesse ai diversi produttori di vendere giorno per giorno la loro capacità di produzione elettrica, e per far questo serviva un ISO, ovvero un’entità che potesse gestire la vendita dell’energia senza avere alcun diretto interesse nel mercato elettrico, se non quello di assicurarsi che chi chiede energia la riceva e che chi la produce la possa vendere. Il mercato energetico è però vincolato dalle esigenze fisiche dell’elettricità, cioè bisogna che domanda ed offerta siano costantemente bilanciate perché non è possibile, ad oggi, immagazzinare energia elettrica. È però possibile prevedere, grossomodo, giorno per giorno quale sarà la domanda di energia grazie a curve storiche e tendenze consolidate, la curva di domanda è talmente prevedibile da essere la ragione per i contratti della fornitura domestica con le tre fasce di prezzo. Così le centrali partecipano al “Mercato del Giorno Prima” (MGP), in cui cioè competono per vendere la propria capacità in diverse fasce orarie del giorno successivo. Inoltre, il TSO può sapere qual è, pressoché ad ogni istante, la domanda di energia e, in caso di sbilanciamenti, può contattare le centrali con potenza residua e permettere loro la possibilità di fornire alla rete energia addizionale a un prezzo di vendita maggiorato. Uno sbilanciamento in questo equilibrio porta ai blackout. A grandi linee, questo è come funziona il mercato elettrico.

Quanto alle fonti di energia, in un’economia avanzata l’energia elettrica è prodotta principalmente da centrali a carbone, centrali nucleari, centrali a gas semplici o a ciclo combinato, centrali idroelettriche, fonti rinnovabili (in primis solare, eolico e geotermico). In genere, centrali a carbone, nucleari e a gas in ciclo combinato producono energia in continuazione coprendo la fascia di domanda elettrica base (base-load), questa è una tecnica consolidata legata alle grandi inerzie termiche di queste centrali (che possono impiegare anche più di un giorno ad arrivare alla potenza di regime) e a ragioni di sicurezza (i riavvi delle centrali a carbone richiedono particolare delicatezza e le centrali nucleari devono mantenere costantemente raffreddato il nucleo, è quindi per queste più conveniente impiegare il fluido di raffreddamento per produrre energia che per sole ragioni di sicurezza). Le centrali a gas semplici forniscono, in genere, energia in periodi di picco della domanda o per bilanciare la rete grazie ai brevi tempi che richiedono per andare a regime. Le grandi centrali idroelettriche possono essere un’enorme risorsa perché, per la maggior parte, possono essere impiegate sia per rispondere alla domanda di base sia per rispondere molto rapidamente ad esigenze di bilanciamento, non richiedendo tempi per il riscaldamento delle macchine. Ora, le centrali idroelettriche rientrano -come quelle geotermiche- tra le fonti rinnovabili, ma il loro impiego è consolidato nell’industria (in Italia le più grandi centrali idroelettriche sono state costruite agli inizi del Novecento) e non presentano caratteristiche paragonabili alle più recenti fonti rinnovabili, come solare ed eolico. Infatti, queste fonti rinnovabili comportano grandi difficoltà nella gestione della rete. Come abbiamo visto la rete elettrica segue la domanda, ma le fonti rinnovabili producono quando possono (quando c’è vento o quando c’è sole), a causa dell’impossibilità di conservare l’energia prodotta, il gestore della rete ha quindi l’obbligo di dare precedenza all’energia prodotta dalle fonti rinnovabili cercando costantemente di bilanciare la rete per evitare blackout. Questo è un lavoro delicato ed estremamente complesso che è stato, per esempio, all’origine di lunghi blackout giusto l’estate scorsa in California. La speranza per superare questa complessità in futuro è lo sviluppo di batterie capaci di conservare grandi quantità di energia o l’impiego di “contatori intelligenti” che riescano a comunicare ad un sistema centrale quale sia in ogni momento la domanda energetica (al netto della produzione decentrata legata a piccole installazioni come quelle domestiche). Queste problematiche e debolezze rendono molto complessa la valutazione sulla competitività delle fonti rinnovabili. Infatti, per quanto negli anni recenti il costo dell’energia rinnovabile abbia raggiunto -per la maggior parte delle tecnologie- la competitività con le fonti fossili (Figura ES.1 in Rapporto Irena), in molti paesi queste non hanno ancora raggiunto la grid-parity o market-parity. Il costo dell’energia è il rapporto tra costi attualizzati (d’investimento ed operativi) ed energia prodotta in un anno, il confronto tra quello di fonti tradizionali e rinnovabili dà delle prime indicazioni sulla competitività, ma bisogna ricordare la forte presenza di campagne di incentivazione sui costi di investimento di progetti rinnovabili. Per quanto riguarda la market-parity è un concetto più raffinato che effettua invece il confronto tra i costi di energia tenendo conto nel calcolo del costo dell’energia rinnovabile dei costi di gestione e di miglioria della rete che questa richiede (costi che possono essere sostanziali). La market-parity per questo è un indicatore molto più vincolato alla singola area geografica e meno facile da rispettare. Ma anche su questo fronte ci sono buone speranze di competitività delle fonti rinnovabili nei prossimi anni, soprattutto grazie allo sviluppo di migliori economie di scala nella produzione e alla manifattura specializzata di pannelli solari in paesi a basso costo della manodopera (Cina in particolare).

Paolo De Lucia

Originario di Como, cresciuto in Salento, Paolo De Lucia (in arte Bino) è laureato magistrale in ingegneria energetica al Politecnico di Milano. Avido lettore di storia e di filosofia, ha praticato kung fu finché non ha mandato un poveretto in ospedale. Ha un'opinione su qualunque cosa e non mancherà di fartelo notare.