Un'Europa verde senza importazioni di energia
I ricercatori dell'ETH di Zurigo e del TU Delft presentano centinaia di opzioni per rendere il sistema energetico europeo verde e autosufficiente entro il 2050. Stanno sviluppando una piattaforma interattiva che consente di illustrare meglio queste opzioni e i relativi compromessi.
L'Europa importa più della metà della sua energia dall'estero. La maggior parte di questa energia proviene da combustibili fossili come petrolio e gas. Dall'attacco russo all'Ucraina in poi, è diventato chiaro che questa dipendenza non solo mette a rischio il clima, ma anche la sicurezza dell'Europa.
Ma l'Europa è in grado di soddisfare il proprio fabbisogno energetico in futuro esclusivamente con le proprie fonti di energia rinnovabile, come l'energia eolica e solare, rinunciando completamente alle importazioni di energia? In un nuovo studio, il ricercatore dell'ETH Bryn Pickering e i suoi due coautori del TU Delft dimostrano che questo non solo è possibile, ma che ci sono oltre 400 opzioni economicamente e tecnicamente fattibili per creare un sistema energetico europeo autosufficiente e senza emissioni di carbonio entro il 2050.
"Il percorso verso un sistema energetico verde e indipendente in Europa è molto più flessibile di quanto si pensasse", spiega Pickering. Per quanto questi percorsi possano essere diversi nei dettagli, hanno una cosa in comune: richiedono una massiccia e rapida espansione delle fonti di energia rinnovabile - in particolare l'energia eolica e solare - e una serie di tecnologie flessibili di conversione, stoccaggio e distribuzione. Una volta sfruttato questo potenziale, non sarà più necessaria energia supplementare da combustibili fossili.
Un modello energetico dell'Europa accessibile al pubblico
Per visualizzare la varietà di opzioni, i ricercatori hanno sviluppato un modello energetico europeo ad alta risoluzione e accessibile al pubblico. Questo modello rappresenta sia la domanda che l'offerta di fonti di energia rinnovabile, basate su tecnologie collaudate e già disponibili in commercio, Chi siamo, in diversi settori e regioni. Il modello integra flussi fluttuanti orari di elettricità, calore, idrogeno, idrocarburi sintetici e biocarburanti per 35 Paesi.
Un sito accessibile al pubblico pagina esternaPiattaforma online consente a decisori, analisti e ricercatori di confrontare le numerose opzioni. Per far fronte alle fluttuazioni della produzione di energia elettrica da fonte eolica e solare, gli utenti della piattaforma possono decidere autonomamente quanto il sistema debba fare affidamento su tecnologie flessibili e meccanismi di bilanciamento come la capacità di stoccaggio, i biocarburanti, l'elettrificazione dei trasporti e del calore o la distribuzione dell'energia in Europa. "Consentendo agli utenti di variare questi fattori a piacimento, si rendono visibili i diversi obiettivi in conflitto e le complesse interrelazioni nel sistema energetico", afferma Stefan Pfenninger, uno dei co-autori della TU Deflt.
Rendere visibili gli obiettivi in conflitto
Se, ad esempio, si decidesse di limitare l'uso dei biocarburanti, ciò significherebbe che sia la fornitura di calore che i trasporti dovrebbero essere in gran parte elettrificati e i veicoli elettrici dovrebbero essere caricati principalmente quando è disponibile elettricità sufficiente.
Se invece ipotizziamo che sia possibile elettrificare solo la metà dei trasporti, la domanda di carburanti sintetici prodotti da biocarburanti o di idrogeno generato elettricamente aumenterà drasticamente. Per soddisfare la domanda nel modo più conveniente possibile, i carburanti sintetici dovrebbero essere prodotti principalmente dove l'elettricità è più economica, ad esempio nel Regno Unito, in Irlanda o in Spagna. Poiché ciò porterebbe a una concentrazione della generazione di energia e della produzione di combustibili sintetici in alcune regioni, la maggior parte dei Paesi dovrebbe importare energia prodotta in Europa.
Tuttavia, se i singoli Paesi si sforzano di essere il più possibile autosufficienti dal punto di vista energetico, è consigliabile elettrificare quasi completamente i trasporti e organizzare gli orari di ricarica in modo tale che la domanda di energia sia meglio coperta da un'offerta fluttuante.
Flessibilità negli scenari regionali
Il modello mostra anche che esiste un'ampia gamma di opzioni continentali e regionali quando si tratta di stabilire dove l'energia rinnovabile e i combustibili sintetici possono essere prodotti in modo economicamente vantaggioso. Ad esempio, è ipotizzabile uno scenario in cui la limitazione delle capacità di stoccaggio e lo scarso utilizzo dei biocarburanti richiedono una forte espansione dell'energia eolica e della produzione di idrogeno nel Regno Unito e in Irlanda. Per distribuire l'energia prodotta nel resto d'Europa, le reti di trasmissione dovrebbero essere notevolmente ampliate (vedi figura seguente).
In alternativa, la necessità di capacità di stoccaggio e di biocarburanti potrebbe essere ridotta espandendo l'energia solare nell'Europa meridionale, a condizione che sia integrata da energia eolica proveniente da tutta Europa. Ciò richiederebbe una divisione della produzione di idrogeno in centri meridionali e settentrionali e un'espansione equilibrata delle reti di trasmissione continentali.
Una migliore comprensione dei possibili sistemi energetici
Il modello e la piattaforma online permettono a ricercatori e decisori di comprendere meglio le condizioni, le opzioni e i compromessi di un sistema energetico europeo verde e autosufficiente e di analizzarli in modo più efficiente di quanto fosse possibile in precedenza. Ad esempio, i vantaggi e gli svantaggi di una produzione energetica concentrata in poche regioni possono essere meglio confrontati con le opzioni decentrate.
"Le ipotesi di base di questo modello sono soggette ad alcune incertezze. Le 441 opzioni illustrano principalmente possibili scenari futuri che i responsabili delle decisioni possono utilizzare come guida e non devono essere intesi come previsioni", afferma Pickering.
Letteratura di riferimento
Pickering B, Lombardi F, Pfenninger S. Diversità delle opzioni per eliminare i combustibili fossili e raggiungere la neutralità del carbonio nell'intero sistema energetico europeo. Joule, 2022. DOI: pagina esterna10.1016/j.joule.2022.05.009