Vanessa Santiago (Oakland, CA, United States) - Future Leaders of Clean Energy

 

Panoramica delle fonti energetiche in Italia e Piano Nazionale

di Vincenzo Rampolla

 

Il mix energetico Italia attinge a fonti attive consolidate e a risorse nuove e in via di sviluppo, come appare dal primo grafico sulla disponibilità energetica.

Per un paniere di 12 fonti viene proposta una scheda sintetica individuale con stato dell’arte, investimenti e criticità, il fine essendo disporre di una visione complessiva, propedeutica al Piano Nazionale.

Il secondo grafico evidenzia poi il contributo di 7 fonti basilari con il peso di ognuna rispetto al totale delle Fonti di Energia Rinnovabile (FER) e aiuta ad averne una panoramica immediata.

 

                         

Energia fossile - petrolio

L’estrazione di petrolio in Italia è modesta, molto frammentata e con pozzi spesso a grandi profondità oppure offshore, rendendo difficile localizzazione e sfruttamento. L'Italia è il 49° produttore di petrolio nel mondo. I più importanti giacimenti sono Ragusa, Val d'Agri (PZ) e Porto Corsini (RA). La ricerca è attiva dal 1956, con produzione stimata a 80.000 barili/giorno, picco di produzione nel 1997 e attuale velocità di esaurimento pari a 3,1%. Il fabbisogno nazionale di energia per circa un terzo dipende dal petrolio, 7% è di produzione nazionale e 93% importato. L’estrazione è molto costosa e ha un elevato impatto ambientale per le esplorazioni sismiche, perforazioni, incidenti, scarti altamente inquinanti e dragaggi che alterano i fondali ricchi di alghe essenziali per la catena alimentare marina. Il Centro Olio di Viggiano (PZ) è fermo per manutenzione e l’Eni non prevede di perforare nuovi pozzi né di ampliare impianti. La situazione in Val d’Agri, dopo più di 20 anni di estrazioni, si è degradata sul piano socio-economico, ambientale e sanitario, con inquinamento locale pari a quello di una metropoli.

Energia fossile - carbone

Nel 2020 l’Italia ha prodotto circa 11,4 TWh da carbone, pari al 3,8% del fabbisogno elettrico italiano. Sono 7 le centrali a carbone attive in Italia: Liguria, Veneto, Friuli VG, Lazio, Sardegna (2) e Puglia. Secondo i piani del Governo: chiusura centrali entro il 2025 o loro conversione a gas. Poco più del 6% dell’elettricità usata è oggi prodotto con carbone; qualche confronto: in Polonia è 70 %, in Germania 24%, in UK circa 2%. Dopo 10 anni, praticamente dimezzata la quota italiana, mentre Enel ha dato istruzioni a Istituzioni Statali e Territoriali per la conversione in centrali a gas. Forti critiche rivolte a tali progetti, coinvolti lavoratori e loro impatto ambientale causa minore richiesta manodopera per gas distribuito nei gasdotti. La scadenza 2025, da obiettivo perentorio diviene un target potenziale, vincolato da tempi burocratici e tecnici dei nuovi investimenti nel sistema elettrico. Per adeguamento alla decarbonizzazione (free carbon future) sono richiesti €180 Mld (pompaggi, reti di distribuzione, rete di trasmissione e batterie).

Energia fossile - gas naturale

L'Italia possiede modesti giacimenti di gas naturale a Piacenza, in Basilicata e in Sicilia mentre l’Alto Adriatico ne detiene immensi depositi e consente facili estrazioni; con essi nel 2009 ha coperto circa il 15% del fabbisogno nazionale. Con il Decreto Sviluppo di gennaio 2019, il Governo ha bloccato 80 piattaforme di ricerca nelle acque territoriali italiane. Estrazione gas bloccata quindi in Adriatico mentre la Croazia trivella oltre 90 Mld m³ di gas dal mare italiano, saliti a 120 Mld m³ con le risorse potenziali da accertare. Risultato: produzione in discesa: -20,7% su 2020. Nonostante nel 1° semestre 2021 il fabbisogno sia cresciuto di 10,8% rispetto al 2020, permane una discesa di 5,4%, rispetto al 2019. Le importazioni di gas nel primo semestre 2021 salgono di 9,4% sul 2020. In forte aumento l’import dall’Algeria, da inizio anno +190% sul 2020. Dal gasdotto TAP (Trans Adriatic Pipeline) prelevati 2,7 Mld m³.

 

Energia idroelettrica  

 

L’Italia fra produzione e importazioni in un anno necessita, di sola energia elettrica, di 360 TWh di cui ne perde 13 TWh per consumo nelle centrali, 20 TWh sulle linee elettriche e 7 TWh assorbiti dai pompaggi. Alla fine il fabbisogno dell’utenza ammonta a circa 320 TWh/anno, con 40-50 TWh di energia elettrica importati. Di questi, ad esempio, 68 TWh finiscono nelle case degli italiani (Settore domestico).

Anno di riferimento: 2020, con stime dei dati anno 2021, ove disponibili.

Secondo i dati di Terna, nel 2020 il fabbisogno annuale di energia elettrica è stato di 301,2 TWh con una contrazione di 5,8% rispetto al 2019. Domanda soddisfatta dalla produzione nazionale per una quota pari all’89,3%, con valore complessivo di 269 TWh, il restante 10,7% coperto dalle importazioni. Per il 2021 è previsto un bilancio in forte ripresa, coperto per 64% dalla produzione da fonti non FER, per 28% da FER e 8% restante da saldo estero. Recupero del 60% dei consumi persi nel 2020 e crescita della domanda superiore a quella del PIL (+5,8% secondo il FMI). Nel 2021, 37 nuovi interventi di Terna sono mirati allo sviluppo della rete elettrica per un valore di oltre €1 Mld.

Idrogeno

Elemento più abbondante nell’universo. Non disponibile allo stato libero, è derivato per il 95 % da gas naturale con vapore acqueo, processo che produce 9 kg di CO₂ per ogni kg di H₂ prodotto. La produzione annuale di H₂ ammonta a 9 Mt con tasso di crescita stimato di 10% anno. Obiettivo è decarbonizzarla per essere inserita tra le FER, secondo il piano approvato dalla CE a gennaio 2022 rendendo verde l’idrogeno. Se prodotto da FER, come l'energia eolica e solare, attraverso un elettrolizzatore (cella elettrolitica – fuel cell)), il suo unico sottoprodotto è acqua, quasi privo di emissioni, tale da attirare l'interesse di politici, scienziati e investitori. All’H₂ sono assegnati circa €20 Mld del Recovery Plan uniti a investimenti fino a €10 Mld nella filiera dell’idrogeno, tra produzione (5-7 Mld), strutture di distribuzione, stazioni di rifornimento e mezzi (2-3 Mld), ricerca e sviluppo di tecnologie (€1 Mld). Tale Piano può portare a 200.000 nuovi posti di lavoro temporanei e 10.000 fissi oltre a un apporto di €27 Mld al Pil.

Energia eolica

Dai dati di Terna al 30 giugno 2021 la potenza eolica installata è di circa 11 GW, poco più di 6% della produzione nazionale, con circa 90% degli impianti eolici concentrato a Sud e isole. In 30 mesi installati l’equivalente di poco meno di 1 GW; oggi si hanno 3 GW in più rispetto a

10 anni fa (capacità operativa nel 2012 pari a 8 GW).

In Italia funzionano 5.725 impianti/centrali eolici per oltre 7.000 aerogeneratori di varie classi di potenza, il 90% nelle 6 regioni meridionali).  Nel 2020 la capacità eolica ha coperto la domanda elettrica nazionale per il 6 %.

Nei piani trasmessi a Bruxelles l’eolico raddoppia entro il 2030, fino ai 20 GW con incremento medio annuale di 1GW. Emergono criticità di particolare rilievo:

• Soprintendenze e Ministero della Cultura richiedono in media 4 anni e 9 mesi per approvare i progetti sull’eolico, con gli investitori stranieri in attesa.
• La qualità delle connessioni rete a terra pesa sull’efficienza produttiva di un impianto. È primario che lo Stato investa per potenziarla.
• I vincoli paesaggistici tengono oggi in stallo 3 GW di impianti rinnovabili, pur disponendo di favorevole valutazione di impatto ambientale.

Energia solare

Dal sistema GAUDI di Terna (Gestione Anagrafica Unica degli Impianti a Unità di Produzione), sono disponibili i dati sulle installazioni del fotovoltaico (FV) a fine giugno 2021. Risultano operativi in Italia 968.831 impianti FV di tutte le classi, per una potenza di poco > 22 GW; a fine 2021 si è superato 1M impianti, numeri ancora troppo bassi a fronte degli obiettivi 2030 e dei livelli di crescita dell’installato del solare FV nei prossimi anni (minimo 30 GW di FV addizionale da installare entro 10 anni secondo il PNIEC). La Puglia è sempre al primo posto con potenza installata di 2,9 GW, seguita da Lombardia; per numero di impianti primeggia Lombardia con 152.000 unità, seguita dal Veneto. Secondo la classe, si ha: 822.000 per un totale di 3,6 GW, 12.000 per 7,7 GW, 1.276 per 4,8 GW e 49 per 1,2 GW.

Nel 2020 incremento limitato a 4 impianti di 300 MW. L’installato FV pro-capite è pari a 365w, a fine 2019 circa 343w mentre a fine 2010 era di soli 61w.

Energia da biomasse

Biomassa è la materia prima per produrre biometano, FER con emissione di CO₂ non fossile, adatta a distribuzione per consumi domestici e trasporti.

Ciclo produttivo: immissione della Frazione Organica del Rifiuto Solido Urbano nel digestore anaerobico; maturazione 2 mesi circa; degrado in parte solido e biogas (metano 65%, CO₂ 35% e altri); upgrading di raffinazione per trasformazione biogas in biometano; purificazione da residui con filtrazione, desolforazione e deumidificazione. 2.000 impianti di cui 56 compostatori e 8 produttori, per trattare circa 3,5 M t di rifiuti organici differenziati. Tecnologia consolidata priva di esalazioni, emissioni inquinanti, sviluppo batteri patogeni. Il biometano scorre nelle infrastrutture gas esistenti. La rete gas di Snam conta circa 30 allacciamenti attivi con impianti che vi immettono biometano. Potenziale di espansione elevato, con 1.700 impianti a biogas riconvertibili a biometano. Investimenti in biometano con € 2 Mld di incentivi e € 5 Mld nel 2026 previsti dal PNRR.

La produzione nazionale include anche il biometano, raddoppiata a 99 M nel 2020 e distribuita dalla rete come FER. Richiesta anche di GNL 2020 per trasporti pesanti, in crescita di 165 M m³.

A giugno 2019 via libera della Regione Sicilia all’impianto di €1,5 M a Gagliano per produzione di elettricità e calore di 1MW alimentato dal metano della centrale dei pozzi Eni.

 

Energia nucleare

Un reattore trasforma l’energia nucleare in elettrica, termica, propulsiva, bellica, con estese aperture alla medicina, alla ricerca e ai bisogni dell’umanità. L’energia è prodotta con combustibili (uranio, torio, plutonio, idrogeno…) attivati con reazioni nucleari, controllata fino all’arresto e regolata da sistemi di refrigerazione, rallentamento e assorbimento. Fughe radioattive, incidenti, esplosioni, inquinamento sono i rischi naturali che possono condizionarne l’uso, nonostante speciali schermi di protezione biologica degli operatori per centrali sicurissime con l’attuale tecnologia. L’Italia non ha energia nucleare dopo il referendum abrogativo 1987 e la chiusura dei 4 impianti di Trino (VC), Caorso (PC), Latina, Garigliano (CE). Le scorie sono un pesante capitolo a parte. In assenza di nucleare si fanno vivi i big, la Francia per prima. Da 20 anni ha avviato una nuova serie di mini reattori SMR (Small Modular Reactors) facilmente standardizzabili con costo unitario di €1 Mld; investirà €30 Mld in 5 anni per riconquistare l’autonomia energetica e decarbonizzare.

Previste per il 2035, le SMR compenseranno i problemi delle FER e sostituiranno le attuali centrali termoelettriche, adatte anche per rimuovere l'energia residua dal nocciolo del reattore. Oggi sul pianeta almeno 70 progetti SMR. La Francia è leader, con il primato europeo di 58 reattori, dietro agli Usa con 104, prima di Giappone 54 e Russia 32. GB ne ha 19, Germania 17, Svezia 10, Slovenia 1 solo impianto a Krsko (Gorizia). L’Austria non ha impianti, trae energia dalle FER (50%) e da fonti nucleari esterne (17%). In Europa 140 centrali in 16 Paesi, nel mondo 442 centrali in 29 Paesi. A gennaio 2022 la CE ha stabilito che nucleare e H₂ entrano a fare parte delle FER.

E’ auspicabile che anche l’Italia ci pensi.

Termovalorizzatori

Il termovalorizzatore (Tvz) è un inceneritore che converte il calore generato dalla combustione dei rifiuti in energia destinata ad altri usi. I Tvz possono svolgere la funzione di centrali elettriche producendo energia, essere associati a un impianto di cogenerazione per il teleriscaldamento o a un impianto di gassificazione per la produzione di gas sintetico. In Italia sono installati 54 Tvz, di cui 2 sospesi, 11 chiusi, 1 riconvertito e 40 operativi. Nel 2020 sono stati prodotti 30 Mton rifiuti urbani e speciali, nel 2019 ne sono stati trattati 5,5 M ton. In Europa, gli inceneritori sono circa 500, in Germania 96, in Francia 126. In Italia, secondo il Libro Bianco, la loro scarsità rischia di aumentare la disorganizzazione dello smaltimento e il danno ambientale, pur essendo il Tvz la perfetta alternativa alla discarica. Gli inceneritori, rilevano i tecnici, producono lo 0,03% di Pm10* contro il 54% prodotto dalle combustioni commerciali e residenziali. [*   PM10 identifica le particelle inquinanti di diametro aerodinamico inferiore o uguale ai 10 µm].  Secondo quanto previsto dal Regolamento Europeo, lo smaltimento in discarica, nei prossimi 14 anni, verrà portato al massimo a 10%.
Caso di rilievo il Tvz di Brescia, eletto dalla Columbia University (NY) miglior impianto del mondo, dà un notevole contributo al fabbisogno energetico della città.  Produce energia elettrica, recupera il calore generato e attraverso una rete di teleriscaldamento di oltre 670 km, lo convoglia alle abitazioni degli utenti. Opera dal 1998, composto da 3 unità di combustione interdipendenti alimentate da rifiuti urbani indifferenziati e rifiuti speciali non pericolosi per un totale di 610 GWh di energia elettrica, 820 GWh di energia termica e 730.000 ton di rifiuti trattati.

Energia geotermica

Energia rinnovabile con contributo di 3,5%, rispetto al totale generato dalle altre FER, salito a 5,4% se si parla di produzione elettrica e 2% di termica. L’Italia ha risorse straordinarie e caso di particolare interesse è la Toscana, primario produttore di energia elettrica da geotermia, con 916 MWh di capacità installata. Ha un enorme potenziale di energia geotermica estraibile e sfruttabile, stimato tra 5.800 - 116.000 TWh. Gli impianti di Enel Green Power del Monte Amiata (Bagnore) con 6 GWh soddisfano oltre il 30% del fabbisogno elettrico regionale. Provincie ad alto sfruttamento con naturale ricchezza di risorse geotermiche sono Pisa, Siena e Grosseto, Ferrara, Veneto, FVGiulia, Napoli, Sicilia, Pantelleria, isole Eolie. La geotermia in Toscana produce il 70% delle FER toscane e fornisce calore per riscaldare circa 10.000 utenze residenziali e commerciali, con un importante indotto artigianale, agroalimentare e turistico. Il rilascio nell' ambiente di gas non condensabili, principalmente CO₂, con possibili contaminanti, ha un impatto finale nullo.

Energia marina

Diverse tecnologie, tuttora embrionali, sono state sviluppate per sfruttare questo tipo di energia e solo nei prossimi anni potranno trovare il loro sviluppo completo, economico e tecnologico. Classe FER e a basso impatto ambientale, gli impianti richiedono enormi spazi, con modesta potenza generata, eccessivi costi di realizzazione e gestione e notevole impatto ambientale:

• Energia delle correnti, energia cinetica prodotta dalle enormi masse d’acqua in movimento che costituiscono le correnti marine o oceaniche. Numerosi e senza risultato i tentativi di sfruttarla.
• Energia mareomotrice, energia ricavata dagli spostamenti causati dalle maree, ovvero dal ritmico innalzamento e abbassamento del livello marino, indotto dalla gravitazione di Luna e Sole. L’unica centrale a Saint-Malo in Francia, situata alla foce di un fiume e costruita tra il 1961 – 1966, sfrutta una marea con dislivello fino a 13,5m. Potenza massima 240 MW, portata massima 18.000 m³ acqua/sec, copre il 3% del fabbisogno elettrico della regione Bretagna.
• Energia del moto ondoso, il principio è sfruttare l’energia cinetica contenuta nel moto delle onde. Il modello più noto ha una potenza di circa 4-7MW.
• Energia talassotermica, energia chimica che sfrutta le differenze di temperatura tra le profondità marine e la superficie, nell’ordine di centinaia di metri.
• Energia a gradiente salino, sfrutta la differenza della concentrazione di sale tra l’acqua dolce e l’acqua di mare. Primi prototipi negli anni ’90 e diversi impianti nel mondo con picchi di potenza fino a 2- 4 kW.

 

 

Il Piano Nazionale Integrato Energia e Clima (PNIEC) è il Piano per l’energia e il clima trasmesso a Bruxelles dall’Italia in versione definitiva a fine 2019, dopo 2 anni di sostanziose trattative e modifiche. Pubblicato dal Mise (Ministero dello Sviluppo Economico) integra i Piani degli altri Ministeri e della CE (Commissione Europea); è in vigore dal 1.01.2021 ed è il riferimento per centrare gli obiettivi europei del 2030.

Il PNIEC fissa obiettivi e linee guida da adottare dai singoli Paesi, con loro valutazione dei risultati. È basato su 5 pilastri, previsti dal Regolamento Governance dell’Energia europeo:

1. Decarbonizzazione e incremento quota FER attuale;
2. Efficienza energetica;
3. Sicurezza energetica;
4. Interventi su mercato interno: interconnettività, infrastruttura di trasmissione, integrazione del mercato, povertà energetica;
5. Ricerca, innovazione, competitività.

Con questi 5 elementi vincolanti, gli obiettivi definiti dalla CE inseriti nel PNIEC italiano, si ventilano su numerosi settori con un insieme di azioni legate alle differenti FER.

Impiego delle FER.

Priorità nei settori: trasporto termico negli edifici, efficienza energetica e emissioni di gas serra. Per ogni settore e sub-settore contenuto, sono stati stabiliti target e modalità di intervento. Le FER sono sostenute da precise politiche strategiche e sono strutturate in modo integrato e coordinato; per semplicità, corrispondono a una matrice a 3 dimensioni, Italiana, Europea e Settoriale, con elementi che devono incrociarsi con dati e obiettivi di ogni settore e sub-settore. Gli incroci FER - Settore poggiano a loro volta su 3 obiettivi primari (Pacchetto climatico Fit for 55), indirizzi strategici di Settore dati da CE a ogni singolo Piano e sub-Piano, ad esempio nel Settore auto:

 

 

L’Italia dovrà intervenire in maniera radicale soprattutto nei settori edifici e trasporti. Qui vanno concentrati i maggiori sforzi per raggiungere l’obiettivo CE di 110.5 TWh posto alle politiche settoriali: 35% nel Residenziale, 25% nel Terziario, 13% nell’Industria e 27% nei Trasporti, per un totale di 110.5 TWh. Gli interventi dovranno essere su più fronti e sinergici. Nel Settore dei trasporti, per esempio, è stato stimato nel PNIEC che del target totale di incremento delle FER nel 2030 la mobilità assorbirà la quota di 22%. Anche l’uso FER per riscaldamento e raffreddamento degli edifici dovrà portare a un aumento di 1,3% all’anno, in linea con la CE. Nel 2030 gli obiettivi di efficienza energetica di 1,2 GWh nei consumi finali, richiederanno invece una riduzione dei consumi pari a - 0,8% /anno.

 

Futuro del carbone.

Nel quadro di un'economia a basse emissioni di carbonio, PNIEC prospetta, per il 2025 il phase out del carbone dalla generazione elettrica, con tutti gli effetti che ne derivano.

Vi sono differenze tra obiettivi europei e nazionali; ogni Paese membro deve infatti calibrare gli interventi in base alla propria situazione interna, partendo sempre dalle condizioni vincolanti CE. Nello specifico queste prevedono il raggiungimento obbligatorio delle seguenti quote assegnate all’Italia in linea con gli obiettivi generali:

1. Energie rinnovabili: quota di FER nei consumi finali lordi di 30%; quota di FER di 22%, nei consumi finali lordi nei trasporti;
2. Efficienza energetica: riduzione dei consumi di energia primaria pari a 43%;
3. Emissione gas serra: riduzione di 43% nei settori industriali energivori ETS (Emission Trading Scheme) e di 30% nei settori non ETS

Energia idroelettrica.

Forte criticità dopo l’apertura CE della normativa italiana alla concorrenza del settore: mancanza di omogeneità tra gli Stati membri e carenze per assegnazione e rinnovo concessioni per attività idroelettrica.

Eolico e solare. Gli analisti di Terna, con un’indagine a tappeto a livello nazionale, hanno inviato un questionario agli operatori FER dei settori eolico e solare, per conoscere le necessità del Settore in ogni fascia di tensione (bassa, media, alta e off shore) e inserire una stima dei fabbisogni di energia, base di partenza per il Piano PNIEC di Settore. Terna ha confrontato le risposte con le FER previste in Italia per il 2030 con l’obiettivo di identificare e monitorare le necessità e l’interesse per il PNIEC. Alla data attuale è impossibile prevedere lo scenario nel 2030, legato a variabili interne e esterne ai Settori, in grado di influenzare le scelte di investimento, nell’ottica di una corretta strategia aziendale. La mappa dell’Italia contiene le risposte al 31.12.2020 con le richieste di connessione di impianti fotovoltaici e eolici. Le richieste a media e bassa tensione sono in totale 9,7 GW, di cui 2,1 GW di eolico e 7,6 GW di fotovoltaico raccolte nel Sud e isole. Le richieste ad alta tensione dei fotovoltaici sono state superiori a quelle degli eolici, essendo in uno stato di connessione più avanzato; la totalità delle richieste è risultata decisamente superiore alla stima del PNIEC: 95 GW rispetto a 40 GW! Per tale tendenza si avvierà una revisione congiunta Ministero-Terna; in prima analisi si è ipotizzata una forte crescita del fotovoltaico al Nord Italia, dettata da consumi su reti di bassa e media tensione.

In assenza di impianti off shore è bene valutarne oggi l’utilità.

Usciti dai meandri del Piano, una volta definiti i target-Piano da raggiungere, è prevista anche una rivalutazione in corso d’opera. Posto il traguardo al 2030, nel 2023 è programmato un esame di tutti i Piani nazionali. A modificare il PNIEC saranno le eventuali novità introdotte dalla CE con la Climate Law in cantiere. La normativa accoglierà l’obiettivo fissato dal Green Deal Europeo per raggiungere la neutralità climatica entro il 2050, con azzeramento delle emissioni nette di gas serra.

Stima delle richieste di Eolico e Fotovoltaico da indagine Terna: 95,118 GWh

(consultazione:    istat - pil conti-economici-nazionali 2020; start magazine, m.dell’aguzzo – eneergie rinnovabili; camera deputati - pte transizione ecologica 01.08.2021; ispra - arpa -  ambiente consumi energia e emissioni gas serra; fit for 55 obiettivi clima 2030; clima europa e italia, camera deputati - governance europea e nazionale su energia e clima; commissione europea 2021: strategia annuale per la crescita sostenibile; commissione europea - un traguardo climatico 2030 più ambizioso per l'europa; solare-fotovoltaico-rapporto-statistico-gse-2020; energia rinnovabile e nucleare - nel futuro; termovalorizzatori in italia – manicardi; m.marcelli - transizione energetica; ministero transizione ecologica - la situazione energetica nazionale 2020; l.celi – transizione ecologica – cnr; global-electricity-review-2021-italy; camera deputati - energie rinnovabili - piano nazionale energia e clima; energia marina – wikipedia; enea - sistema energetico italia 09.2021; biomasse – greenreport; arera - piano naz. regolatori; pniec- terna; pubblicazioni statistiche - terna spa; a.bellotto, l.vita – le rotte del gas in italia)