Energy Transition: quanto conosci la rivoluzione del campo dell'energia di cui tutti parlano?

In questo post mi piacerebbe guidarvi nel mondo dell'energia. Si tratta di un viaggio breve, ma affascinante (a mio modestissimo parere, ma sono un ingegnere, quindi diverto con poco). Il punto di arrivo sarà definire il concetto di "Energy Transition". Ne avrete sentito parlare, o forse no, ma non fa niente, è questo il momento giusto allora. Partiremo però da alcune definizioni, che sono utili a capire quanto sia vasto il mondo dell'energia. 

È una "quantità" fondamentale della Fisica (da buon ingegnere parto sempre dalla Fisica). È interessante come tutti i concetti fondamentale della Fisica siano molto inquadrabili in definizioni chiare ed esaustive (Perchè in fondo cos'è l'Energia nessuno lo sa. E una forza cos'è? Per non parlare poi di concetti più impegnativi come la "Potenza Reattiva", ma non divaghiamo). Potrebbe sembrare una questione di poco conto, ma è anche vero che “Se non riesci a spiegarlo a un bambino di 6 anni, allora non l’hai capito” (Einstein).

Tutti noi sappiamo dalle scuole di Superiori che l’energia è un “qualcosa” correlato alle variazioni di volume, velocità, posizione, temperatura ecc ecc. Quindi se si vuole innalzare la temperatura di un corpo bisogna spendere un qualcosa, appunto,  l’energia. Non ho mai interiorizzato questa definizione. La devi studiare e dopo un pò la impari. Ma non è un concetto che rimane nella tua testa in modo limpido. È sempre offuscata da un velo di perplessità.

Cerchiamo quindi un’altra definizione. 

Da un punto di vista storico, il calore è una delle forme di energia più importanti. Il calore è molto più vicino al senso comune. Molto più facile da capire. Se hai due corpi a contatto e a diverse temperature, il corpo a temperatura più alta scalderà il corpo più freddo. Seguendo un’analogia usata spesso in fisica, è come se ci fosse un fluido invisibile che scorre dal corpo più caldo al corpo più freddo, così come due bacini d’acqua posizionati ad altezze diverse e messi in comunicazione si scambiano dell’acqua che scorre dall’alto verso il basso. Il fluido invisibile in questo caso è calore, quindi energia.

Un mio professore dell’università una volta diede questa definizione di energia:

“Energia è tutto ciò che diventa calore a bassa temperatura”

È una definizione molto elegante, ma poco chiara per chi non ha una conoscenza approfondita delle leggi della termodinamica.

L’energia è anche una delle voci di spesa più importante per le famiglie (bolletta di energia elettrica e gas), città e stati.

Il mercato energetico è uno dei più grandi mercati al mondo. Basti pensare che per vendere energia, nazioni, unioni di nazioni e multinazionali hanno costruito dei gasdotti per migliaia di chilometri. 

Energia, quindi, significa anche soldi, opportunità e guerre, ahimè.

L’energia, il consumo energetico per essere più precisi, è uno degli indicatori di ricchezza delle nazioni. Infatti maggiore il consumo di energia pro capite, maggiore è il reddito pro capite di una nazione (non sempre vero soprattutto per i paesi industrializzati).

Quindi, se vogliamo che i paesi non industrializzati o in via di sviluppo aumentino la loro ricchezza, il consumo di energia mondiale deve crescere. Nonostante tutti gli accordi per la riduzione delle emissioni e dei consumi, la domanda di energia nei prossimi anni continuerà a crescere nei prossimi anni.

Se pensiamo agli scorsi decenni, il sistema elettrico globale è profondamente cambiato. Da grandi centrali termoelettriche, stiamo via via passando a piccole centrali, maggiormente distribuite sul territorio che sfruttano fonti di energia rinnovabili. La penetrazione delle rinnovabili è aumentata in tutti i paesi sviluppati. PV ed eolico sono oggi una valida alternativa alla generazione convenzionale.

In Europa, come in tutti gli altri paesi industrializzati, siamo abituati a fare affidamento su una rete elettrica affidabile e  ad avere un costo dell’energia elettrica relativamente basso. 

Nel resto del mondo, invece, ad esempio Africa e Sud-Est Asiatico, il costo dell’energia è più alto e la generazione è affidata a centrali convenzionali a diesel o gasolio, che immettono energia su una rete elettrica modesta a causa di difficoltà logistiche, mancanza di stabilità politica e di fondi per investimenti. In questo contesto, le potenzialità delle fonti rinnovabili sono immense. Le fonti di energia rinnovabili permetterebbero l’accesso all’elettricità a milioni e milioni di persone. E sappiamo che accesso all’energia significa uno stile di vita migliore.

Tuttavia, l’Europa ha sperimentato in questi anni che un’elevata penetrazione delle rinnovabili, PV e eolico soprattutto, crea non pochi problemi sulla rete elettrica nazionale. Infatti il PV e l’eolico stressano la rete elettrica in quanto sorgenti non programmabili e intermittenti.

Quindi, assumendo che una rete elettrica interamente affidata a fonti rinnovabili siano difficilmente fattibili in reti molto deboli come quelle nei Paesi in via di sviluppo, come si può, da un lato, sfruttare le risorse energetiche rinnovabili e, dall'altro, attenuare gli effetti che le fonti intermittenti inducono sulla rete?

La risposta è un nuovo modello di rete elettrica.

Una rete di trasmissione così come la conosciamo è insostenibile nei paesi Africani. Quindi è necessario passare da un modello centralizzato a uno distribuito. Questo implica che le centrali di generazione devono essere distribuite e connesse attraverso piccole Micro-reti a cui viene data la necessaria flessibilità attraverso dei sistemi di accumulo di energia elettrica (Energy Storage System).

Quindi riassumendo, il nuovo paradigma sarà:

Micro-grid composta da un parco di generazione con un’alta penetrazione di rinnovabili e centrali convenzionali ibridizzate con dei sistemi di accumulo.

Questo cambio radicale del sistema elettrico a livello globale, è ciò che viene chiamato “Energy transition”.

L'ho semplificata molto, lo so. Ma credetemi, è un cambio epocale che andrà a stravolgere il mondo dell'energia nei prossimi decenni. Infatti, questa vera rivoluzione nel mondo energetico è stato identificato dai tutti gli analisti del mondo, come uno dei più importanti mega-trend dei prossimi decenni.