Il percorso verso un sistema energetico a bassa emissione di CO2

In futuro avremo bisogno di molta più energia di oggi, e dobbiamo produrla in modo ecologico: La sola domanda di elettricità del Paese aumenterà dal 10 al 50% verso la metà del secolo, come stimato dall'Energy Science Center (ESC) dell'ETH di Zurigo nello studio del 2011 "Switzerland's Energy Future" [1].

Dal punto di vista attuale, la situazione con un orizzonte temporale fino al 2035 è la seguente: Nei prossimi 20 anni, anche se la domanda rimarrà invariata, dovremo costruire capacità sostitutive per le centrali nucleari esistenti per un totale di 25 terawattora (TWh). Ciò corrisponde a circa il 40% del consumo totale di elettricità nel 2015. Allo stesso tempo, la Svizzera deve anche ottimizzare i settori del riscaldamento degli edifici e dei trasporti con tecnologie il più possibile rispettose del clima, ossia sistemi di riscaldamento e di azionamento che siano almeno parzialmente a emissioni di CO₂-a basso contenuto di carbonio (ad esempio per le pompe di calore e la mobilità elettrica). Il problema è che la domanda di elettricità rinnovabile supererà notevolmente l'offerta nazionale. Da dove arriverà l'elettricità per questo compito erculeo e dove la useremo nel modo più efficace?

Colmare il gap nucleare con le rinnovabili

Presso il Laboratorio di Aerotermochimica e Sistemi di Combustione abbiamo analizzato i fatti [2]: Dal momento che le emissioni di CO₂-Poiché l'impronta di carbonio della produzione di elettricità in Svizzera è già oggi molto bassa, ha senso far funzionare le centrali nucleari con emissioni di CO₂-elettricità gratuita da fonti rinnovabili domestiche: Il fotovoltaico può compensare circa la metà del divario causato dal phase-out del nucleare - in modo compatibile con il sistema; il resto può essere fornito da impianti di cogenerazione biogenici (cogenerazione di calore ed energia), dall'aumento della produzione di energia idroelettrica ed eventualmente di energia geotermica ed eolica [1].

Qualsiasi domanda aggiuntiva di elettricità, soprattutto per l'elettrificazione dei settori del riscaldamento e dei trasporti, richiederà quindi o importazioni di elettricità dall'UE o nuove centrali elettriche a gas a ciclo combinato o nuovi impianti di cogenerazione. Il mio argomento principale è che ogni chilowattora (kWh) disponibile di CO₂-Il settore dei PF ritiene che l'elettricità a basse emissioni di carbonio debba essere privilegiata nel settore energetico dove ha il maggiore effetto di sostituzione sul clima: Questa sostituzione potrebbe includere il riscaldamento degli edifici, il trasporto di passeggeri e merci su strada e, non da ultimo, le peggiori centrali elettriche europee a carbone.

Sostituire dove il clima ne trae maggiore beneficio

La nostra analisi [2] fa l'ipotesi semplificativa che la sostituzione dei combustibili nei settori del riscaldamento e dei trasporti (a) con combustibili a relativa emissione di CO₂(a) elettricità da centrali a gas a ciclo combinato e (b) importazioni aggiuntive di elettricità dall'UE, e ha analizzato quali emissioni di CO₂-Gli effetti di riduzione si manifestano in ogni caso (si veda il grafico seguente). Non consideriamo l'elettricità rinnovabile a questo scopo, in quanto a nostro avviso deve essere interamente decisa per sostituire le centrali nucleari - in alcuni casi anche in tutta Europa; altrimenti un ulteriore miglioramento nei settori dei trasporti e del riscaldamento comporterebbe un corrispondente peggioramento dell'attuale quasi "zero emissioni di CO₂"Emissioni dalla produzione di elettricità in Svizzera.

Dal grafico possiamo estrarre le seguenti affermazioni chiave:

• La CO₂-effetto di riduzione con elettricità proveniente da centrali a gas a ciclo combinato (con un fattore di emissione di circa 350g CO₂/kWh) varia di almeno un fattore 10 a seconda del settore energetico e della tecnologia sostituita. Per fare un confronto: una vecchia centrale elettrica a lignite emette circa 1.200 g di CO₂/kWh.
• La CO₂-con l'elettricità del mix UE (con un fattore di emissione di 550 g CO₂/kWh) è generalmente molto più piccolo e, soprattutto nel caso delle moderne auto ibride, da inesistente a nettamente negativo.
• Nel settore dei trasporti, le emissioni specifiche di CO₂-sono gli effetti di riduzione più ridotti. Tuttavia, per sfruttare il potenziale assoluto relativamente elevato dell'elettrificazione dei trasporti, in Svizzera si dovrebbe prevedere un'elevata domanda aggiuntiva di elettricità, pari a circa 15 TWh (o circa due centrali nucleari delle dimensioni di G?sgen).

Conclusione: scegliere il percorso ottimale

Quando si tratta di sostituire i combustibili fossili nel settore del riscaldamento e dei trasporti con la CO₂-Se vogliamo sostituire ogni chilowattora disponibile con elettricità a basse emissioni di carbonio, dobbiamo procedere con cautela. Se si considera la protezione del clima come fattore decisivo, nei prossimi decenni si otterrà un rapporto qualità-prezzo ottimale se si sostituiscono prima le peggiori centrali europee del settore elettrico e poi le centrali a CO₂-I sistemi di riscaldamento a maggior consumo di petrolio devono essere sostituiti e, infine, il trasporto privato motorizzato deve essere (parzialmente) elettrificato. Sia nel settore dei trasporti che in quello dell'edilizia, nel medio termine è economicamente più sensato raccogliere sistematicamente i "frutti a portata di mano": Si tratta degli aumenti di efficienza che possono essere realizzati già oggi attraverso una consistente ibridazione dei trasporti e il passaggio dal petrolio al gas naturale insieme a ristrutturazioni energeticamente efficienti nel settore dell'edilizia.