1
Giuseppe Zollino
La Transizione Energetica sostenibile
2
Per ~1 milione di anni concentrazione CO2 tra 200 p.p.m. (perioso freddo) e 280 p.p.m. (periodo caldo) Dalla rivoluzione industriale in circa 200 anni salita a 420 p.p.m. (+50%) Temperatura media terrestre aumentata di circa 1 grado (CO2 è efficace gas serra)
Con mutazioni delle condizioni climatiche già in atto e rischio di drastico peggioramento 3
Contrasto al cambio climatico secondo :
Persistenza della CO2 in atmosfera: oltre 200 anni https://climate.nasa.gov/news/2915/the-atmosphere-gettinga-handle-on-carbon-dioxide/
Folle non ridurre emissioni aspettando prova empirica della responsabilità umana Ma se azzerassimo stanotte quelle di TUTTO il MONDO, non solo ~0,8% IT o ~8% UE Concentrazione tornerebbe a livelli pre-industriali in NON MENO di 200 ANNI
1. 2.
piano di ADATTAMENTO al cambio climatico di tutte le nostre infrastrutture; strategia di RIDUZIONE delle emissioni: a) in tempi compatibili con quelli tecnici ed economici di sostituzione tecnologica; b) usando TUTTE le tecnologie della tassonomia verde UE.
NO! negazionismi irresponsabili NO! obiettivi insostenibili e pregiudizi tecnologici 4
Scenari energetici a bassa emissione di CO2 Elettrificazione spinta in tutti i settori di consumo
UNITED NATIONS ECONOMIC COMMISSION FOR EUROPE Life Cycle Assessment of Electricity Generation Options (ultimo aggiornamento 2022) Emissioni di gas serra nel ciclo di vita, grammi di CO2 equivalente per kWh generato
Per
impiegando il giusto mix di rinnovabili e nucleare
660 MW
Elettricità da generare senza emissioni di CO2
5
Soddisfare istante per istante la domanda elettrica con sole e vento è complicato, perchè sole e vento sono
VARIABILI (NON PROGRAMMABILI)
SINCRONI 6
Domanda e generazione elettrica in Italia in 10 giorni di dicembre 2018 (Domanda annuale 320 TWh) In evidenza le fonti prive di emissioni di CO2 Import – nucleare 5.2 GW (44 TWh) Must run (Geo + rifiuti + Bio + idroelettrico fluente) 3.3 GW eolico ~10 GW installati fotovoltaico: ~20 GW installati
generatori modulabili: - idroelettrici a bacino; - termoelettrici
DOMANDA
7
Supponiamo di voler soddisfare la domanda con sole fonti rinnovabili • • •
Zero fossili e Zero nucleare (basta inport); Aumentiamo potenza impianti eolici e fotovoltaici in modo che generazione annuale = domanda annuale (320 TWh) Non si riesce a coprire la domanda ora per ora, perchè eolico e fotovoltaico sono variabili eolico: 22 GW installati: generazione annuale = ~44 TWh fotovoltaico: 200 GW installati: generazione annuale = ~260 TWh
DOMANDA
8
Serve molto di più: ecco un mix ottimizzato di sole fonti rinnovabili Soluzione OTTIMIZZATA Minimo costo del Sistema, cioè per tutto l’insieme di impianti di generazione e accumulo Idroelettrico a bacino: 12.5 GW (già presenti) Turbine a bio-metano: 17 GW (35 TWh) Accumulo indro a pompaggio: 8 GW (già presenti) Nuovi accumuli (batterie, ecc) : 38 GW – 300 GWh DOMANDA
9
Situazione in 10 giorni di giugno 1/2 Must run (geo + rifiuti + idro fluente): 3.3 GW eolico: 22 GW accumuli idro a pompaggio
fotovoltaico: 200 GW batterie
In estate non servono generatori di backup modulabili (a biomassa o idroelettrici): eolico, solare e accumuli coprono l’intera domanda.
DOMANDA
Ora dell’anno
10
Situazione in 10 giorni di giugno 2/2 • Non tutta l’energia in eccesso sarebbe usata per caricare i sistemi di accumulo (scaricati poi di notte). • Una parte rimarrebbe inutilizzata (curtailment) Pompaggi
Batterie
Ora dell’anno
11
Ridurre le emissioni con sole rinnovabili variabili molto difficile
Percentuale energia elettrica generata da fonti fossili in alcuni Paesi UE 100%
Polonia
90% 80%
Meglio con tutte le tecnologie a bassa emissione
70%
Italia
60%
Germania
50%
EU
40% 30%
Lo mostrano non solo simulazioni di scenario ma soprattutto le misure
20%
2019
2015
2011
2007
2003
1999
1991
1987
1983
1979
1975
1995
Francia
10%
1971
Tassonomia Verde UE: rinnovabili, nucleare e gas (in transitorio)
Emissioni di CO2 del settore elettrico nel 2022, g/kWh
12
Tassonomia verde UE, va ora trasferita in direttive e regolamenti… e direttive e regolamenti verso Zero Emissioni rivisti profondamente Fit for 55 al 2030: -Emissioni gas serra -55% su1990; -Quota rinnovabile consumi finali 42,5% (~40% IT)
OBIETTIVI REALISTICI, cioè economicamente e socialmente SOSTENIBILI? Vediamo EUROSTAT: • Emissioni UE (e IT) gas serra: 2022 -30% su 1990; • Tra 2014 e 2022 (8 anni) calate con tasso medio -1% annuo (2 anni di fermo per lockdown); • -55% al 2030 prox 8 anni tasso -5,4% (5,4x) • Quota rinnovabile consumi finali: • Tra 2014 e 2022 in IT cresciuta da 17,1% a 19% circa 2 punti in più; • 40% al 2030
prox 8 anni 21 punti in più (11x)
Cosa implicherebbe tutto questo in valore assoluto si ricava da analisi di scenario 13
Implicazioni pacchetto “Fit for 55” per l’Italia 1/4
Intensità energetica ridotta del 22% (tasso -3% all’anno tra 2021 e 2030) •
Secondo l’Agenzia Internazionale dell’energia, dal 1990 al 2019 si è ridotta in Italia del 17,2% (tasso dello 0,65 % all’anno, 4,6 volte inferiore a quello che sarebbe ora necessario;
•
Il grosso si ipotizza conseguito riducendo consumi energetici degli edifici (cfr costi superbonus 110%)
14
Implicazioni del pacchetto “Fit for 55” per l’Italia 2/4
Consumi finali di energia rinnovabile aumentati dell’80 % (tasso 6,8% all’anno) • •
Negli ultimi 9 anni sono cresciuti con tasso medio dello 0,8% (servirebbe 8,5 volte di più); Dei 40 Mtep al 2030, 18,3 Mtep di rinnovabili non elettriche (+60% su 2021), più difficili da aumentare: calore ambientale da pompe di calore (+4,5 milioni di pompe) + p.e. biometano (produzione 10x)
15
Implicazioni del pacchetto “Fit for 55” per l’Italia 3/4
Elettrificazione dei consumi finali dal 21,7 al 28,2% • •
Riscaldamento con pompe di calore (circa 6 milioni al 2030; oggi 1,4 milioni); 7-8 milioni di veicoli elettrici (~ 1 milione di immatricolazioni/anno) + relative infrastrutture di ricarica;
•
Modifica curva carico elettrico: aumento consumi invernali (riscaldamento) e notturni (carica veicoli).
16
Implicazioni del pacchetto “Fit for 55” per l’Italia 4/4
Produzione nazionale lorda di 281 TWh di energia elettrica rinnovabile • • •
Produzione elettrica nazionale rinnovabile all’83% contro il 40% di oggi; 167 TWh rinnovabili in più da generare sostanzialmente solo con fonti variabili (fotovoltaico ed eolico); Affinché siano disponibili ai carichi 281 TWh occorre generarne 308 (curtailment e perdite accumulo)
17
Potenza ed energia elettrica oggi e al 2030 “Fit for 55” 1) Domanda 373 TWh; generazione 400 TWh: • 8 TWh dissipati in carica e scarica dei sistemi di accumulo (80 GWh di impianti idroelettrici a pompaggio esistenti + 160 GWh addizionali – p.e. batterie); • 18 TWh inutilizzabili (curtailment). 2) Capacità rinnovabile: +107 GW (~13 GW/a): • + 87 GW fotovoltaico; • + 16,5 GW eolico onshore; • + 3,8 GW eolico offshore; 3) 2,7 TWh da impianti modulabili a zero emissioni, per cui servono 6 TWh di biometano (da sommare a quello per usi non elettrici): o in alternativa di gas naturale con cattura della CO2 (~1300 ton CO2/anno).
18
Fit for 55 al 2030 in Italia impossibile
1) Efficienza energetica economicamente conveniente (rrvisione profonda direttiva prestazioni energetiche edifici) 2) Rinnovabili in comunità energetiche
Necessario negoziare rinvio (a dopo 2035)
3) Fotovoltaico su coperture e Agrivoltaico;
Rigettare ulteriori rialzi degli obiettivi (Repower-EU)
4) Biometano integrato in aziende agricole e zootecniche;
4) grandi impianti (fotovoltaici ed eolici) solo su aree idonee, definite con criteri oggettivi; STOP autorizzazioni in deroga;
5) Trasporti pubblici e mobilità cittadina (p.e. car sharing) elettrificati;
Nel frattempo realizzare tutto il possibile
6) Nuova programmazione e regolazione per sviluppo razionale di grandi impianti low-carbon (rinnovabili e nucleari) 19
Se è così complicato ridurre le emissioni del 55% con sole fonti rinnovabili come si possono azzerare del tutto nel lungo termine (circa 2050)?
20
Strategia italiana di lungo termine per la riduzione delle emissioni di gas serra (pubblicata a gennaio 2021)
Riduzione del 40% dei consumi finali di energia, rispetto al livello attuale Elettrificazione spinta in tutti i settori di consumo (da 21% di oggi a oltre 55%) Domanda elettrica cresce a 650 TWh - trasporti elettrici +100 TWh - riscaldamento e cottura elettrici +70 TWh - produzione H2 verde +140 TWh
Cambia curva oraria della domanda a causa delle nuove tipologie di carichi 21
3 possibili scenari elettrici CO2-free ottenuti con simulazione oraria della domanda e della generazione rinnovabile In tutti gli scenari è simulato anche accumulo stagionale Power to H2 (con elettricità generata in eccesso d’estate si produce idrogeno che viene immagazzinato e quindi alimenta d’inverno pile a combustibile che generano elettricità; rendimento del ciclo ~50%)
Potenza installata [GW]
Scenari elettrici italiani CO2-free al 2050 – Potenza Installata
100% Rinnovabili + Rinnovabili + rinnovabili 36Rinnovabili GW nuke 53Rinnovabili GW nuke Solo rinnovabili 36 GW nuke 53 GW nuke
22
Energia elettrica generata e Costo totale dell’energia Perdite nei sistemi di accumulo
- nelle simulazioni non sono inclusi i costi della rete (che tuttavia pesano di più nello scenario 100% RES)
Energia generata [TWh]
- include i costi di tutti gli impianti di generazione e di accumulo presenti, addebitandoli ai 650 TWh della domanda;
Costo totale dell’energia elettrica €/MWh
Il costo dell’energia elettrica riferito all’intero sistema:
100% rinnovabili
Rinnovabili 36 GW nuke
Wind onshore
Rinnovabili 53 GW nuke 23
Interconnessioni e distribuzione della nuova capacità rinnovabile simulate Capacità VRES aggiuntiva [GW] Fotovoltaico = 87,4 Eolico onshore = 17
56,5
Ogni «zona» è rappresentata come una lastra di rame
Eolico offshore = 3,8
0,25
9,8
0,25
16,6 3,1 4,8 8,5 1,2 2,2 1,6
Portate di interconnessione simulate (piano di sviluppo Terna 2023)
1,2
5,5
3 1,3
24
Per azzerare davvero le emissioni servono insieme Rinnovabili e Nucleare Della migliore tecnologia già disponibile e in futuro delle nuove che verranno
o Impatto su territorio:. Centrale con 4 reattori da 1,4 GW su ~200 ettari stessa energia di: • 29 GW di impianti PV a inseguimento su 45.000 ettari; • 3500 aerogeneratori, diametro 160 m, altezza 200 m, distribuiti su 230.000 ettari;
Rinnovabili + nucleare è infatti il mix più sostenibile
o Materiali impegnati:. Secondo UNECE, una centrale nucleare, a parità di energia generata, impiega 7 volte meno materiali di un impianto fotovoltaico e 3,5 volte meno di uno eolico;
Per consumo di suolo, impiego di materiali, costo
o Costo «reale» del kWh: Considerati tutti gli impianti di generazione e di accumulo necessari 25
SICUREZZA SCORIE TEMPI COSTI 26
Sicurezza degli impianti nucleari già oggi disponibili, gen 3 e 3+ 1/2 Dopo che CCR UE esaminato tutta la filiera Nucleare a fissione inserito in Tassonomia verde UE ”Le analisi non hanno rivelato alcuna
prova scientifica che il nucleare faccia più danni alla salute umana o all’ambiente rispetto ad altre tecnologie di produzione di energia elettrica incluse nella tassonomia verde europea” 27
Sicurezza degli impianti nucleari già oggi disponibili, gen 3 e 3+ ”L’esposizione radiologica media annua della popolazione, dovuta agli effetti della produzione di energia elettronucleare, è di 0,2 micro-Sievert, cioè diecimila volte inferiore alla dose media annua dovuta alla radiazione naturale di fondo”
2/2
Tasso di mortalità per incidenti gravi su tutta la filiera di diverse tecnologie di generazione elettrica decessi per GWh generato
”In caso di grave incidente, il tasso di mortalità attribuibile a centrali elettronucleari di terza generazione è il più basso tra tutte le tecnologie di generazione elettrica” 28
Rifiuti radioattivi a bassa e ad alta attività e lunga vita (cd “scorie”)
Il deposito geologico è stato quasi completato in Finlandia ed è in costruzione in Svezia e Francia
cioè un cubo di lato 1,2 m
1,2 m
1,2 m
3,8 m
”Rifiuti radioattivi ad alta attività e vita lunga, le cd scorie, presenti nell’uranio usato in un reattore, vanno smaltiti in formazioni geologiche profonde”
Reattore da 1 GW di 3^ generazione in 60 anni di vita, produce 1,5 m3 di ”scorie” *
1,2 m
”Gestione e smaltimento sicuro dei rifiuti radioattivi è una fase del ciclo di vita di tutte le applicazioni nucleari (medicina, industria, ricerca, energia nucleare) in tutto il mondo sviluppato”
36 GW, un cubo di lato 3,8 m
3,8 m
*con riprocessamento dell’uranio dopo l’uso
3,8 m 29
Tempi per la costruzione delle centrali Secondo Agenzia Internazionale Energia Atomica, dal 2000 sono stati collegati in rete 103 reattori
1/2
Mediana tempo di costruzione per anno collegamento in rete
Mediana del tempo di costruzione ~7 anni Assumiamo al 2050-’55 36 GW nucleari, su 7 centrali, ciascuna con 3 o 4 reattori da 1,4 GW E che un reattore sia costruito in Italia in media in 8-10 anni
Mediana ~7 anni
mesi 30
2/2
FONDAMENTALE
Tempi per la costruzione delle centrali
31
Tempi di costruzione di tutti gli impianti per Zero Emissioni 100% rinnovabile
Rinnovabili & nucleare
32
Costi Costi di investimento scenario Net Zero Agenzia Internazionale dell’Energia
Costi di investimento su 60 anni
Costo nucleare = 5000 €/kW; 36 GW costano agli investitori € 180 mld e generano per 60 anni 290 TWh, a ~65 €/MWh, da remunerare con contratti a 2 vie che riconoscano i vantaggi della continuità di servizio (riduzione costi di sistema) Scenario rinnovabili+nucleare, impianti eolici e solari costano € 140 mld e impianti accumulo € 200 mld, con vita media 20 anni
33
Nostra mozione su mix energetico con nucleare – approvata 9/5/2023 Impegna il governo: A considerare l’adozione di ogni iniziativa di carattere legislativo e normativo per favorire la diffusione nel nostro Paese di tutte le tecnologie a bassa emissione di CO2 incluse nella tassonomia europea, valorizzando le caratteristiche di ciascuna, inclusi reattori a fissione della migliore tecnologia disponibile, ovvero la terza generazione evoluta e successivamente ogni ulteriore sviluppo, dai reattori di piccola taglia modulari a quelli di quarta generazione, in modo che nel più breve tempo possibile, tutte concorrano ad un mix elettrico ottimale, che aumenti la sicurezza energetica del Paese e consenta la transizione verso gli obiettivi «net zero» al 2050, in modo pienamente sostenibile, cioè con il minore costo complessivo del sistema elettrico, la minore occupazione di suolo e il minore impiego di materiali 34
Sondaggio condotto tra 9 e 11 Maggio 2023 (4200 interviste)
35
