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| Turbina eolica distrutta da un fulmine e un incendio in Germania. Foto: hansenn | IstockItalia |
Di Tim Sumpf
La transizione energetica tedesca incontra sempre più ostacoli. Ciò che alcuni sorprendono, altri lo aspettavano da tempo: gli obiettivi sono troppo ambiziosi, la strategia di attuazione troppo poco chiara, la comprensione tecnica troppo scarsa e l’attenzione troppo carente. Cosa possiamo imparare da questo? Un’analisi in due parti.
“La Germania persegue obiettivi molto ambiziosi per la svolta energetica”: lo sanno non solo la Corte dei conti federale, ma anche i media e i politici. Mentre quest’ultimo tende ad elogiare piuttosto che criticare la trasformazione dell’approvvigionamento energetico a tutti i livelli, il primo attesta nel suo rapporto del 7 marzo 2024:
Tuttavia, questa [transizione energetica] non è sulla buona strada, anzi è in ritardo rispetto ai suoi obiettivi. Il governo federale deve reagire immediatamente per garantire una fornitura di energia elettrica sicura, conveniente e rispettosa dell’ambiente”.La conclusione rende evidente lo sviluppo errato della transizione energetica.
Ciò non si riflette solo nell’esternalizzazione sempre crescente delle aziende industriali , nell’aumento dei fallimenti e dei licenziamenti di massa , ma anche negli avvertimenti di imminenti blackout . In breve: i politici non sono riusciti a raggiungere gli obiettivi stabiliti nel “Progetto di Piano nazionale integrato per l’energia e il clima” e validi ancora oggi: “ accessibilità economica , compatibilità ambientale , sicurezza dell’approvvigionamento ”.
Gli sviluppi negativi degli ultimi decenni si basano essenzialmente su tre aspetti, che vengono spiegati di seguito:
- mancanza di comprensione tecnica e scientifica,
- mancanza di diligenza economica e
- gestione diffusa di programmi o progetti.
Se si comprendono le cause dei problemi, è possibile un nuovo inizio della transizione energetica, che con l’aiuto di una tecnologia funzionante e conveniente promette successo. Se questo obiettivo avrà successo, si aprirà anche la possibilità di riconquistare la capacità dell’economia tedesca di innovare e competere sul mercato globale .
La transizione energetica è come una casa: senza fondamenta…
Chi vuole costruire una casa non può fare a meno di valutare l’investimento necessario e di considerare la fattibilità come primo indicatore. Ciò vale indipendentemente dal costruttore e deve essere richiesto anche dal personale di un ministero. Per quanto riguarda la transizione energetica, ciò vale in particolare per le tecnologie in cui gli investimenti e il loro ammortamento determinano in larga misura i costi annuali.
Per gli impianti energetici, il parametro di riferimento sono i costi energetici o, più precisamente, gli euro per megawattora (€/MWh). Questi dipendono naturalmente dal tipo di sistema, ma anche dal suo utilizzo e dalla sua durata. Per i generatori di energia elettrica senza emissioni di CO₂ emerge il seguente quadro: centrali nucleari, eoliche e solari. L’energia idroelettrica e quella geotermica non vengono presentate a causa delle limitazioni imposte dalle condizioni geologiche.
In questa prima considerazione, gli impianti ad energia solare sembrano essere l’opzione più economica, seguiti dall’energia nucleare e dall’energia eolica. Tuttavia, sia per l’energia solare che per quella eolica, bisogna aggiungere i costi per l’accumulo di energia elettrica e per gli impianti di riserva. Nel caso degli impianti nucleari, oltre ai costi di combustibile e smaltimento, si aggiungono anche i costi del personale e della manutenzione; questi ultimi devono essere presi in considerazione anche nel caso dell’energia solare ed eolica, nell’ambito degli impianti di stoccaggio e di produzione di energia.
Considerata l’attuale situazione giuridica, sarebbe comprensibile, secondo questa considerazione fondamentale – nell’interesse del costruttore di case – che la politica tedesca avesse dato la preferenza all’energia solare. L’espansione massiccia dei parchi eolici, tuttavia, è incomprensibile. Ciò è particolarmente vero negli ultimi anni, quando erano già evidenti significative riduzioni dei costi delle celle solari.
Necessità di conservazione stabilita dalla legge
È sorprendente che i politici apparentemente non abbiano fatto ricorso a metodi così semplici per la determinazione iniziale della loro posizione, sebbene la legge sull’industria energetica (EnWG) nella sezione 1 paragrafo (1) definisca gli obiettivi strategici della politica come “una fornitura di elettricità, gas e idrogeno tramite condotte al grande pubblico che sia il più possibile sicura, economica, rispettosa dei consumatori, efficiente, rispettosa dell’ambiente e neutrale in termini di gas serra, che si basi sempre più sulle energie rinnovabili”.
In questa definizione la sicurezza viene prima di tutto. Per raggiungere questo obiettivo è necessario riuscire a compensare le fluttuazioni stagionali nell’approvvigionamento energetico. Da quando l’uomo è diventato sedentario, ha imparato che è necessario conservare il raccolto per l’inverno . Il motivo per cui questo pilastro della civiltà umana sembra essere stato dimenticato nel contesto della transizione energetica è lasciato all’immaginazione.
Almeno indirettamente, l'EnWG ci ricorda questo principio. Secondo il paragrafo 1 (2), frase 1, “la flessibilizzazione del sistema elettrico, compreso l’uso di sistemi di accumulo di energia” è un mandato legale. Inoltre, secondo il paragrafo 1 (4) 2, in particolare, “deve essere reso possibile in ogni momento l’equilibrio tra domanda e offerta di energia elettrica sui mercati dell’elettricità”. Il paragrafo 1 (4) 3 richiede inoltre che “gli impianti di produzione, gli impianti di accumulo di energia elettrica e i carichi, in particolare, siano utilizzati nel modo più ecologico, compatibile con la rete, efficiente e flessibile possibile, nella misura necessaria a garantire la sicurezza e l’affidabilità del sistema di approvvigionamento elettrico”.
Una casa senza fondamenta e senza seminterrato
Oltre alle circostanze storiche sopra menzionate, c'è un'altra importante ragione, di natura fisica, per mantenere una capacità di stoccaggio sufficiente: l'energia può essere generata in base alla domanda solo se è disponibile e utilizzabile un potenziale termodinamico sufficiente, ad esempio sotto forma di combustibile. La base tecnica su cui può avvenire un'immissione fluttuante è quindi una rete sicura in cui un combustibile di qualsiasi tipo genera energia elettrica controllabile.
La transizione energetica è come una casa: senza fondamenta…
Chi vuole costruire una casa non può fare a meno di valutare l’investimento necessario e di considerare la fattibilità come primo indicatore. Ciò vale indipendentemente dal costruttore e deve essere richiesto anche dal personale di un ministero. Per quanto riguarda la transizione energetica, ciò vale in particolare per le tecnologie in cui gli investimenti e il loro ammortamento determinano in larga misura i costi annuali.
Per gli impianti energetici, il parametro di riferimento sono i costi energetici o, più precisamente, gli euro per megawattora (€/MWh). Questi dipendono naturalmente dal tipo di sistema, ma anche dal suo utilizzo e dalla sua durata. Per i generatori di energia elettrica senza emissioni di CO₂ emerge il seguente quadro: centrali nucleari, eoliche e solari. L’energia idroelettrica e quella geotermica non vengono presentate a causa delle limitazioni imposte dalle condizioni geologiche.
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| Il tempo di funzionamento (periodo di ammortamento) e l’utilizzo (ore a pieno carico) di un generatore di corrente hanno un impatto significativo sui costi dell’elettricità: anche se una centrale elettrica produce elettricità solo raramente, i suoi ricavi devono comunque coprire tutti i costi. Di conseguenza, questa elettricità è più costosa. Allo stesso modo, una centrale elettrica in funzionamento continuo può distribuire i costi su più elettricità, riducendo così i prezzi. Foto: Wolfgang G. Winkler |
Considerata l’attuale situazione giuridica, sarebbe comprensibile, secondo questa considerazione fondamentale – nell’interesse del costruttore di case – che la politica tedesca avesse dato la preferenza all’energia solare. L’espansione massiccia dei parchi eolici, tuttavia, è incomprensibile. Ciò è particolarmente vero negli ultimi anni, quando erano già evidenti significative riduzioni dei costi delle celle solari.
Necessità di conservazione stabilita dalla legge
È sorprendente che i politici apparentemente non abbiano fatto ricorso a metodi così semplici per la determinazione iniziale della loro posizione, sebbene la legge sull’industria energetica (EnWG) nella sezione 1 paragrafo (1) definisca gli obiettivi strategici della politica come “una fornitura di elettricità, gas e idrogeno tramite condotte al grande pubblico che sia il più possibile sicura, economica, rispettosa dei consumatori, efficiente, rispettosa dell’ambiente e neutrale in termini di gas serra, che si basi sempre più sulle energie rinnovabili”.
In questa definizione la sicurezza viene prima di tutto. Per raggiungere questo obiettivo è necessario riuscire a compensare le fluttuazioni stagionali nell’approvvigionamento energetico. Da quando l’uomo è diventato sedentario, ha imparato che è necessario conservare il raccolto per l’inverno . Il motivo per cui questo pilastro della civiltà umana sembra essere stato dimenticato nel contesto della transizione energetica è lasciato all’immaginazione.
Almeno indirettamente, l'EnWG ci ricorda questo principio. Secondo il paragrafo 1 (2), frase 1, “la flessibilizzazione del sistema elettrico, compreso l’uso di sistemi di accumulo di energia” è un mandato legale. Inoltre, secondo il paragrafo 1 (4) 2, in particolare, “deve essere reso possibile in ogni momento l’equilibrio tra domanda e offerta di energia elettrica sui mercati dell’elettricità”. Il paragrafo 1 (4) 3 richiede inoltre che “gli impianti di produzione, gli impianti di accumulo di energia elettrica e i carichi, in particolare, siano utilizzati nel modo più ecologico, compatibile con la rete, efficiente e flessibile possibile, nella misura necessaria a garantire la sicurezza e l’affidabilità del sistema di approvvigionamento elettrico”.
Una casa senza fondamenta e senza seminterrato
Oltre alle circostanze storiche sopra menzionate, c'è un'altra importante ragione, di natura fisica, per mantenere una capacità di stoccaggio sufficiente: l'energia può essere generata in base alla domanda solo se è disponibile e utilizzabile un potenziale termodinamico sufficiente, ad esempio sotto forma di combustibile. La base tecnica su cui può avvenire un'immissione fluttuante è quindi una rete sicura in cui un combustibile di qualsiasi tipo genera energia elettrica controllabile.
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| Fondamentalmente, un'immissione fluttuante non è idonea a garantire la stabilità della rete. Ciò può funzionare solo sulla base di una fornitura di base affidabile e controllabile e, se disponibile in abbondanza, può essere utilizzato per generare gas di stoccaggio. Foto: Wolfgang G. Winkler |
Per garantire l'approvvigionamento energetico in qualsiasi momento, sono necessarie centrali elettriche alimentate a combustibile, la cui controllabilità sia in grado di compensare l'immissione fluttuante. Oggi i combustibili necessari a questo scopo sono in gran parte combustibili fossili. In futuro, potranno anche essere convertiti elettrochimicamente da CO₂ e acqua, nell'ambito di un'economia basata sul ciclo del carbonio. Lo ha riportato l'Epoch Times . L'etene (C₂H₄), noto anche come etilene, è particolarmente adatto come fonte di energia verde .
In Germania, però, non esiste una cantina di stoccaggio in cui immagazzinare carburante a sufficienza, né vi sono strutture per riempirla. Invece di costruire propri impianti di stoccaggio, la Germania dipende da esportazioni e importazioni costose e in crescita: le prime quando l’energia solare ed eolica producono troppa elettricità , le seconde quando la loro immissione in rete fallisce .
Transizione energetica: tra passato e futuro?
Per restare in tema di analogia, la casa della transizione energetica è su un terreno traballante e rischia di crollare, soprattutto se la costruzione continua nella sua forma attuale e su questa casa vengono erette numerose turbine eoliche :
Da un lato, uno studio del 2021 dimostra che l'energia eolica aumenta significativamente il costo complessivo della produzione di elettricità e, a causa delle frequenti interruzioni totali, richiede ampie centrali elettriche di riserva per garantire l'approvvigionamento . Ciò significa che, nonostante i numerosi parchi eolici, è necessario mantenere e finanziare un parco di centrali elettriche in grado di coprire in modo affidabile l'intero fabbisogno di energia elettrica . L'affermazione secondo cui sole e vento si completano perfettamente e che sono necessarie meno centrali elettriche di riserva si è rivelata falsa.
D'altro canto, i possibili rischi per la salute dei residenti causati dagli infrasuoni e dal rumore, nonché i danni a lungo termine causati dalle microplastiche , dall'uso improprio del suolo , dai resti delle fondamenta che non possono più essere rimossi e dagli habitat distrutti, stanno entrando solo gradualmente a far parte del dibattito pubblico.
Esistono alternative? Sì, diversi. Di seguito ne presenteremo brevemente due:
È davvero realistico raggiungere il 100% di energia solare?
In breve: sì. Tuttavia, la spiegazione dipende dalla prospettiva. Quasi tutte le cosiddette energie rinnovabili si basano sul sole: la biomassa cresce grazie al sole e alla pioggia, l'energia idroelettrica si basa sul ciclo dell'acqua di evaporazione e pioggia, prodotto dal sole, l'energia eolica sfrutta la differenza di pressione nell'atmosfera indotta dal sole e persino i combustibili fossili come carbone, petrolio e gas un tempo provenivano dalle piante.
Occorre precisare che, dal punto di vista fisico, l’energia non può essere né ottenuta né consumata, ma solo trasformata, motivo per cui non può essere “rinnovabile” come prevede la legge, ma al massimo “inesauribile”. Anche quest'ultima è discutibile dal punto di vista fisico. Politicamente, il termine si riferisce a una fornitura di energia priva di CO₂, ottenuta principalmente da energia eolica e solare.
Considerando che gran parte delle fonti energetiche che utilizziamo oggi si basano sull'energia solare, l'utilizzo diretto è un'opzione logica. Matematicamente, non c'è nulla che lo impedisca:
Il sole invia costantemente energia nello spazio . La costante solare descrive la quantità di energia che raggiunge la Terra. A seconda della distanza tra la Terra e il Sole, varia tra 1.325 e 1.420 watt per metro quadrato (W/m²). Considerando l'intera superficie terrestre esposta al sole, ciò equivale a circa 174 petawatt (10¹⁵ watt) di potenza. Nel 2023 la domanda globale di energia era di circa 172 petawattora. Ciò significa che in un'ora il sole invia alla Terra all'incirca la stessa quantità di energia di cui necessita l'intera razza umana in un anno.
Anche se il fabbisogno energetico dell'umanità continuasse ad aumentare e l'atmosfera bloccasse circa un quarto dell'energia con tempo sereno e circa la metà con cielo poco nuvoloso, l'energia disponibile durante il giorno sarebbe più che sufficiente. Il problema sono le notti e le stagioni. Per questo motivo sono necessari impianti di stoccaggio o reti energetiche globali in grado di rifornire interi continenti.
In Germania, però, non esiste una cantina di stoccaggio in cui immagazzinare carburante a sufficienza, né vi sono strutture per riempirla. Invece di costruire propri impianti di stoccaggio, la Germania dipende da esportazioni e importazioni costose e in crescita: le prime quando l’energia solare ed eolica producono troppa elettricità , le seconde quando la loro immissione in rete fallisce .
Transizione energetica: tra passato e futuro?
Per restare in tema di analogia, la casa della transizione energetica è su un terreno traballante e rischia di crollare, soprattutto se la costruzione continua nella sua forma attuale e su questa casa vengono erette numerose turbine eoliche :
Da un lato, uno studio del 2021 dimostra che l'energia eolica aumenta significativamente il costo complessivo della produzione di elettricità e, a causa delle frequenti interruzioni totali, richiede ampie centrali elettriche di riserva per garantire l'approvvigionamento . Ciò significa che, nonostante i numerosi parchi eolici, è necessario mantenere e finanziare un parco di centrali elettriche in grado di coprire in modo affidabile l'intero fabbisogno di energia elettrica . L'affermazione secondo cui sole e vento si completano perfettamente e che sono necessarie meno centrali elettriche di riserva si è rivelata falsa.
D'altro canto, i possibili rischi per la salute dei residenti causati dagli infrasuoni e dal rumore, nonché i danni a lungo termine causati dalle microplastiche , dall'uso improprio del suolo , dai resti delle fondamenta che non possono più essere rimossi e dagli habitat distrutti, stanno entrando solo gradualmente a far parte del dibattito pubblico.
Esistono alternative? Sì, diversi. Di seguito ne presenteremo brevemente due:
- La tecnologia energetica classica ha dato prova della sua efficacia nel corso di decenni . Questo approccio coniuga convenienza e affidabilità in particolare e ha creato le basi per la crescita economica e la prosperità non solo in Germania. Poiché un futuro basato interamente sull'energia nucleare sembra improbabile finché non verrà realizzata la fusione nucleare , le emissioni in questo scenario sono per il momento inevitabili.
- L’ economia circolare del carbonio , che – basata sull’energia solare – soddisfa tutti i requisiti politici in materia di emissioni zero, esiste finora solo in teoria . Anche le emissioni che si verificano in questo scenario vengono riciclate e utilizzate per produrre carburanti sintetici. Poiché possono essere immagazzinati in magazzini già esistenti, è possibile garantire in ogni momento una fornitura affidabile. Questo obiettivo non può essere raggiunto a costo zero, ma i costi previsti sono di gran lunga inferiori a quelli della transizione energetica .
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| Confronto tra la tecnologia energetica classica, la transizione energetica, comprese le sue contraddizioni, e un'economia basata sul ciclo del carbonio. Foto ts/Epoch Times dopo Wolfgang G. Winkler |
È davvero realistico raggiungere il 100% di energia solare?
In breve: sì. Tuttavia, la spiegazione dipende dalla prospettiva. Quasi tutte le cosiddette energie rinnovabili si basano sul sole: la biomassa cresce grazie al sole e alla pioggia, l'energia idroelettrica si basa sul ciclo dell'acqua di evaporazione e pioggia, prodotto dal sole, l'energia eolica sfrutta la differenza di pressione nell'atmosfera indotta dal sole e persino i combustibili fossili come carbone, petrolio e gas un tempo provenivano dalle piante.
Occorre precisare che, dal punto di vista fisico, l’energia non può essere né ottenuta né consumata, ma solo trasformata, motivo per cui non può essere “rinnovabile” come prevede la legge, ma al massimo “inesauribile”. Anche quest'ultima è discutibile dal punto di vista fisico. Politicamente, il termine si riferisce a una fornitura di energia priva di CO₂, ottenuta principalmente da energia eolica e solare.
Considerando che gran parte delle fonti energetiche che utilizziamo oggi si basano sull'energia solare, l'utilizzo diretto è un'opzione logica. Matematicamente, non c'è nulla che lo impedisca:
Il sole invia costantemente energia nello spazio . La costante solare descrive la quantità di energia che raggiunge la Terra. A seconda della distanza tra la Terra e il Sole, varia tra 1.325 e 1.420 watt per metro quadrato (W/m²). Considerando l'intera superficie terrestre esposta al sole, ciò equivale a circa 174 petawatt (10¹⁵ watt) di potenza. Nel 2023 la domanda globale di energia era di circa 172 petawattora. Ciò significa che in un'ora il sole invia alla Terra all'incirca la stessa quantità di energia di cui necessita l'intera razza umana in un anno.
Anche se il fabbisogno energetico dell'umanità continuasse ad aumentare e l'atmosfera bloccasse circa un quarto dell'energia con tempo sereno e circa la metà con cielo poco nuvoloso, l'energia disponibile durante il giorno sarebbe più che sufficiente. Il problema sono le notti e le stagioni. Per questo motivo sono necessari impianti di stoccaggio o reti energetiche globali in grado di rifornire interi continenti.
Anche la Germania può provvedere a se stessa
Sebbene quest'ultima ipotesi sembri improbabile nel prossimo futuro, come lo è la tempestiva realizzazione della fusione nucleare , il problema dell'immagazzinamento è in linea di principio risolvibile. Tuttavia, ciò richiede un approccio diverso rispetto a quello delle batterie su larga scala , perseguito nell'ambito dell'attuale transizione energetica.
L'esperienza del settore del gas dimostra che per un funzionamento sicuro è necessario che fino a un terzo del consumo annuale sia coperto da volumi di stoccaggio. La dimensione necessaria degli impianti può essere determinata con la stessa facilità con cui si effettua la stima dei costi all'inizio della costruzione di una casa. Il valore guida per queste considerazioni energetiche dovrebbe inizialmente rientrare nell'intervallo dei valori attuali.
Alcuni anni fa, il fabbisogno energetico primario della Germania era di circa 3.400 terawattora (TWh). Questo valore – confrontabile con i valori precedenti agli ultimi anni di crisi – servirà in seguito come valore interpretativo. È stata stimata una domanda energetica finale di 2.400 TWh .
Se si desidera alimentarli con energia solare, bisogna tenere presente che il sole non splende sempre. Per poter fornire l'energia necessaria durante le restanti 1.000 ore a pieno carico (questo valore si basa sull'esperienza), la potenza di picco degli impianti solari deve essere di 3.400 gigawatt (GW). Attualmente è di circa 100 GW .
Tuttavia, le preoccupazioni circa lo sviluppo su larga scala dei terreni agricoli sono infondate. Con un requisito di superficie specifico di 5 metri quadrati per kilowatt o 5 chilometri quadrati per gigawatt, sono necessari 17.000 chilometri quadrati di superficie . Si tratta di circa un terzo dell'area di insediamento e di traffico nazionale, che ammonta a oltre 51.900 chilometri quadrati , ovvero circa il 70 percento della superficie già sigillata in Germania. In altre parole: se per l'installazione vengono sfruttate superfici di tetti, parcheggi e vie di comunicazione già esistenti, non è necessario sacrificare campi o prati. Anche le pareti delle case offrono ulteriori potenzialità.
Se si supponesse inoltre almeno un rapporto simile tra energia finale ed energia primaria come quello attuale, ovvero un livello di efficienza costante, si potrebbero fornire anche circa 2.400 TWh di energia finale.
Già disponibile sufficiente spazio di archiviazione
Tuttavia, fornire energia da sola non è sufficiente. Soprattutto quando si utilizza una generazione di energia fluttuante, è necessario immagazzinarla. La soluzione spesso citata che prevede l'impiego di batterie di grandi dimensioni fallisce a causa dei costi di investimento di almeno 80 euro per kilowattora . Se solo un terzo dell'attuale consumo annuo di energia elettrica venisse mantenuto in questo modo, i costi ammonterebbero già a oltre diecimila miliardi di euro. L’elettrificazione dei trasporti e del riscaldamento, con un tasso di accumulo identico di 1⁄3, richiede già oltre 26 trilioni di euro. Per immagazzinare un terzo dell'energia primaria i costi salgono a oltre 90 trilioni di euro.
In Germania, l'accumulo tramite centrali elettriche ad accumulo mediante pompaggio non è un'opzione, a causa delle limitate possibilità geologiche e geografiche. Ciò significa che l'accumulo di energia nella misura richiesta può essere ottenuto solo utilizzando gas sintetici. Questo presenta anche il vantaggio che è possibile utilizzare l'infrastruttura del gas naturale già esistente, riducendo così anche i costi.
Anche in questo caso, però, bisogna sottolineare che la variante preferita, l’idrogeno, è efficace solo in parte. Gli attuali impianti di stoccaggio del gas naturale in Germania hanno una capacità di circa 250 TWh . Questa capacità rimane invariata se al posto del gas naturale viene utilizzato metano prodotto sinteticamente (CH₄). Tuttavia, se le unità di accumulo vengono riempite con idrogeno (H₂), la capacità di stoccaggio scende a poco più di 60 TWh. Poiché ciò è dovuto alle proprietà del materiale, la perdita di capacità può essere evitata solo utilizzando altri materiali. Per lo stesso motivo, l' uso dell'etilene (C₂H₄) consente di quadruplicare il contenuto energetico degli attuali impianti di stoccaggio del gas naturale, portandoli a oltre 1.000 TWh.
Pompe di calore non necessarie, aumento dell'efficienza energetica non richiesto
In altre parole, nell'economia circolare del carbonio, non importa quanto bene o male sia isolata una casa o che tipo di impianto di riscaldamento sia installato. Lo stesso vale per gli impianti industriali o altre infrastrutture tecniche. Ciò non esclude tuttavia l'utilità di aumentare l'efficienza energetica. Tuttavia, ciò segue il quadro dello sviluppo tecnico ed economico e non le linee guida governative. Se i miglioramenti dell'efficienza saranno accompagnati da risparmi sui costi, questi prevarranno da soli.
Nell'esempio concreto, un proprietario di casa cercherà di ridurre i costi di riscaldamento se sono troppo alti e non sostituirà un impianto di riscaldamento funzionante a causa di esigenze politiche.
Anche il mantenimento in funzione del vecchio impianto di riscaldamento e degli impianti esistenti consente di risparmiare risorse. Un altro aspetto importante è il risparmio sui costi di investimento previsti. Solo in Germania, la ristrutturazione di circa 22 milioni di edifici comporterà investimenti per un importo compreso tra 1,8 e 4,4 trilioni di euro , a cui si aggiungeranno i costi, ancora non contabilizzati, per la riconversione dell'industria e di altre infrastrutture. In questo caso si prevedono costi pari a diecimila miliardi di euro.
20 anni di transizione energetica: cosa possiamo imparare da questa esperienza?
Innanzitutto occorre sottolineare che i principi tecnico-scientifici, come già sufficientemente spiegato nel § 1 della legge sull'industria energetica (EnWG), finora non sono stati presi in considerazione nell'attuazione della svolta energetica. Ciò include e ha comportato, tra le altre cose:
Sebbene quest'ultima ipotesi sembri improbabile nel prossimo futuro, come lo è la tempestiva realizzazione della fusione nucleare , il problema dell'immagazzinamento è in linea di principio risolvibile. Tuttavia, ciò richiede un approccio diverso rispetto a quello delle batterie su larga scala , perseguito nell'ambito dell'attuale transizione energetica.
L'esperienza del settore del gas dimostra che per un funzionamento sicuro è necessario che fino a un terzo del consumo annuale sia coperto da volumi di stoccaggio. La dimensione necessaria degli impianti può essere determinata con la stessa facilità con cui si effettua la stima dei costi all'inizio della costruzione di una casa. Il valore guida per queste considerazioni energetiche dovrebbe inizialmente rientrare nell'intervallo dei valori attuali.
Alcuni anni fa, il fabbisogno energetico primario della Germania era di circa 3.400 terawattora (TWh). Questo valore – confrontabile con i valori precedenti agli ultimi anni di crisi – servirà in seguito come valore interpretativo. È stata stimata una domanda energetica finale di 2.400 TWh .
Se si desidera alimentarli con energia solare, bisogna tenere presente che il sole non splende sempre. Per poter fornire l'energia necessaria durante le restanti 1.000 ore a pieno carico (questo valore si basa sull'esperienza), la potenza di picco degli impianti solari deve essere di 3.400 gigawatt (GW). Attualmente è di circa 100 GW .
Tuttavia, le preoccupazioni circa lo sviluppo su larga scala dei terreni agricoli sono infondate. Con un requisito di superficie specifico di 5 metri quadrati per kilowatt o 5 chilometri quadrati per gigawatt, sono necessari 17.000 chilometri quadrati di superficie . Si tratta di circa un terzo dell'area di insediamento e di traffico nazionale, che ammonta a oltre 51.900 chilometri quadrati , ovvero circa il 70 percento della superficie già sigillata in Germania. In altre parole: se per l'installazione vengono sfruttate superfici di tetti, parcheggi e vie di comunicazione già esistenti, non è necessario sacrificare campi o prati. Anche le pareti delle case offrono ulteriori potenzialità.
Se si supponesse inoltre almeno un rapporto simile tra energia finale ed energia primaria come quello attuale, ovvero un livello di efficienza costante, si potrebbero fornire anche circa 2.400 TWh di energia finale.
Già disponibile sufficiente spazio di archiviazione
Tuttavia, fornire energia da sola non è sufficiente. Soprattutto quando si utilizza una generazione di energia fluttuante, è necessario immagazzinarla. La soluzione spesso citata che prevede l'impiego di batterie di grandi dimensioni fallisce a causa dei costi di investimento di almeno 80 euro per kilowattora . Se solo un terzo dell'attuale consumo annuo di energia elettrica venisse mantenuto in questo modo, i costi ammonterebbero già a oltre diecimila miliardi di euro. L’elettrificazione dei trasporti e del riscaldamento, con un tasso di accumulo identico di 1⁄3, richiede già oltre 26 trilioni di euro. Per immagazzinare un terzo dell'energia primaria i costi salgono a oltre 90 trilioni di euro.
In Germania, l'accumulo tramite centrali elettriche ad accumulo mediante pompaggio non è un'opzione, a causa delle limitate possibilità geologiche e geografiche. Ciò significa che l'accumulo di energia nella misura richiesta può essere ottenuto solo utilizzando gas sintetici. Questo presenta anche il vantaggio che è possibile utilizzare l'infrastruttura del gas naturale già esistente, riducendo così anche i costi.
Anche in questo caso, però, bisogna sottolineare che la variante preferita, l’idrogeno, è efficace solo in parte. Gli attuali impianti di stoccaggio del gas naturale in Germania hanno una capacità di circa 250 TWh . Questa capacità rimane invariata se al posto del gas naturale viene utilizzato metano prodotto sinteticamente (CH₄). Tuttavia, se le unità di accumulo vengono riempite con idrogeno (H₂), la capacità di stoccaggio scende a poco più di 60 TWh. Poiché ciò è dovuto alle proprietà del materiale, la perdita di capacità può essere evitata solo utilizzando altri materiali. Per lo stesso motivo, l' uso dell'etilene (C₂H₄) consente di quadruplicare il contenuto energetico degli attuali impianti di stoccaggio del gas naturale, portandoli a oltre 1.000 TWh.
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| Confronto dell'energia che può essere immagazzinata negli attuali impianti di stoccaggio del gas tedeschi utilizzando H₂, CH₄ e C₂H₄. Foto: Wolfgang G. Winkler |
Con pochi calcoli è possibile restringere il campo di un percorso fattibile. I dettagli e le relative modifiche saranno successivamente oggetto di una pianificazione dettagliata. Anche se in futuro l'idrogeno potrebbe trovare applicazioni nel settore dei trasporti, garantire l'approvvigionamento energetico di una moderna società industriale basandosi sull'H₂ è un'illusione.
La legge impone il progresso tecnologico
Per raggiungere l’obiettivo della neutralità climatica, il “Progetto di piano nazionale integrato per l’energia e il clima” definisce “l’architettura degli obiettivi della transizione energetica tedesca” attraverso i due obiettivi ugualmente importanti di “aumento delle energie rinnovabili (ER)” e “aumento dell’efficienza energetica”. Quest'ultima non comporta altro che il miglioramento obbligatorio dell'efficienza energetica per evitare emissioni di CO₂.
Sebbene i pannelli solari o le turbine eoliche aumentino la quota di fonti rinnovabili , non comportano necessariamente un aumento dell'efficienza energetica. Anche le auto elettriche e le pompe di calore non contribuiscono necessariamente a questo obiettivo se il loro funzionamento avviene a costo di grandi perdite di energia durante la conversione e l'accumulo. La transizione verso un'economia circolare del carbonio comporta un altro vantaggio fondamentale. Rende superfluo l'obiettivo finora in gran parte irrealizzato di aumentare l'efficienza energetica:
Nel caso dell'energia primaria fossile, l'approccio volto a ridurre le emissioni di CO₂ migliorando l'efficienza del sistema è comprensibile. Tuttavia, se si segue l'esempio della natura nella produzione di carburante e si conduce la CO₂ in un ciclo (chiuso), il presunto gas serra rimane sostanzialmente entro i limiti di equilibrio.
Ciò significa però che le emissioni di CO₂ dell'intero sistema sono disaccoppiate dall'efficienza dei consumatori a valle. Ogni obbligo legale, sia a livello nazionale, europeo o mondiale, di migliorare l’efficienza energetica “per evitare emissioni di CO₂” è quindi superfluo – e probabilmente persino illegale perché sproporzionato.
La legge impone il progresso tecnologico
Per raggiungere l’obiettivo della neutralità climatica, il “Progetto di piano nazionale integrato per l’energia e il clima” definisce “l’architettura degli obiettivi della transizione energetica tedesca” attraverso i due obiettivi ugualmente importanti di “aumento delle energie rinnovabili (ER)” e “aumento dell’efficienza energetica”. Quest'ultima non comporta altro che il miglioramento obbligatorio dell'efficienza energetica per evitare emissioni di CO₂.
Sebbene i pannelli solari o le turbine eoliche aumentino la quota di fonti rinnovabili , non comportano necessariamente un aumento dell'efficienza energetica. Anche le auto elettriche e le pompe di calore non contribuiscono necessariamente a questo obiettivo se il loro funzionamento avviene a costo di grandi perdite di energia durante la conversione e l'accumulo. La transizione verso un'economia circolare del carbonio comporta un altro vantaggio fondamentale. Rende superfluo l'obiettivo finora in gran parte irrealizzato di aumentare l'efficienza energetica:
Nel caso dell'energia primaria fossile, l'approccio volto a ridurre le emissioni di CO₂ migliorando l'efficienza del sistema è comprensibile. Tuttavia, se si segue l'esempio della natura nella produzione di carburante e si conduce la CO₂ in un ciclo (chiuso), il presunto gas serra rimane sostanzialmente entro i limiti di equilibrio.
Ciò significa però che le emissioni di CO₂ dell'intero sistema sono disaccoppiate dall'efficienza dei consumatori a valle. Ogni obbligo legale, sia a livello nazionale, europeo o mondiale, di migliorare l’efficienza energetica “per evitare emissioni di CO₂” è quindi superfluo – e probabilmente persino illegale perché sproporzionato.
Pompe di calore non necessarie, aumento dell'efficienza energetica non richiesto
In altre parole, nell'economia circolare del carbonio, non importa quanto bene o male sia isolata una casa o che tipo di impianto di riscaldamento sia installato. Lo stesso vale per gli impianti industriali o altre infrastrutture tecniche. Ciò non esclude tuttavia l'utilità di aumentare l'efficienza energetica. Tuttavia, ciò segue il quadro dello sviluppo tecnico ed economico e non le linee guida governative. Se i miglioramenti dell'efficienza saranno accompagnati da risparmi sui costi, questi prevarranno da soli.
Nell'esempio concreto, un proprietario di casa cercherà di ridurre i costi di riscaldamento se sono troppo alti e non sostituirà un impianto di riscaldamento funzionante a causa di esigenze politiche.
Anche il mantenimento in funzione del vecchio impianto di riscaldamento e degli impianti esistenti consente di risparmiare risorse. Un altro aspetto importante è il risparmio sui costi di investimento previsti. Solo in Germania, la ristrutturazione di circa 22 milioni di edifici comporterà investimenti per un importo compreso tra 1,8 e 4,4 trilioni di euro , a cui si aggiungeranno i costi, ancora non contabilizzati, per la riconversione dell'industria e di altre infrastrutture. In questo caso si prevedono costi pari a diecimila miliardi di euro.
20 anni di transizione energetica: cosa possiamo imparare da questa esperienza?
Innanzitutto occorre sottolineare che i principi tecnico-scientifici, come già sufficientemente spiegato nel § 1 della legge sull'industria energetica (EnWG), finora non sono stati presi in considerazione nell'attuazione della svolta energetica. Ciò include e ha comportato, tra le altre cose:
- un mosaico di misure individuali invece di un concetto di fornitura accessibile per l'economia tedesca, tra cui
- Approvare leggi che contrastano tra loro e con altri piani
- immissione imprevedibile dovuta alla pianificazione con valori medi trascurando le fluttuazioni stagionali,
- potenziale rinnovabile (combustibile) insufficiente e capacità delle centrali elettriche insufficiente per garantire la stabilità della rete,
- Aumentare gli interventi di rete necessari (ridispacciamento) per garantire la sicurezza dell'approvvigionamento,
- Una cattiva pianificazione nella produzione nazionale di idrogeno e nelle importazioni di idrogeno e, di conseguenza,
- aumento dei prezzi dell'elettricità dovuto all'aumento delle tariffe di rete, delle imposte e dei costi di produzione dell'elettricità, compresi i costi di approvvigionamento e delle materie prime, nonché all'aumento proporzionale delle tasse e
- Danni ambientali e distruzione irreversibile di aree naturali dovuti all'eccessiva espansione dell'energia eolica
- le batterie fornite come opzione di stoccaggio sono troppo costose come soluzione completa e
- L'idrogeno non è adatto come mezzo strategico di accumulo di energia nelle infrastrutture esistenti a causa della sua bassa densità energetica volumetrica.
- Garantire la sicurezza dell'approvvigionamento e garantire una riserva energetica strategica attraverso
- Quadruplicare la capacità di stoccaggio degli impianti di stoccaggio del gas naturale esistenti a oltre 1.000 TWh,
- completa neutralità della CO₂ e allo stesso tempo
- Ridurre il peso sui consumatori e sull’economia attraverso
- Evitare costosi ma antieconomici aumenti dell'efficienza energetica
- Protezione delle risorse e della natura attraverso l'uso di strutture, infrastrutture e aree esistenti
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