Il ruolo strategico dell’elettricità nella decarbonizzazione dell’Europa

1. Il ruolo dell’elettrificazione 

Perché abbiamo bisogno dell’elettrificazione nei sistemi energetici? Perché l’elettricità è l’energia del futuro?

L’elettricità emerge come vettore energetico critico e straordinaria opportunità per alimentare una transizione all’energia pulita e alla decarbonizzazione dell’energia. L’Unione Europea si impone di essere più ambiziosa in materia di clima e di ridurre le emissioni di gas a effetto serra nel 2030 almeno del 55% rispetto ai livelli del 1990, con lo scopo di raggiungere la neutralità climatica entro il 2050. In questo scenario, nell’Europa dei 27 si prevede che la penetrazione dell’elettricità nella domanda finale di energia crescerà dall’attuale 23% al 30-31%¹ entro il 2030 e tra il 47%¹ e il 60%² entro il 2050, mentre la quota attuale dell’elettricità per i principali settori rappresenta il 2% circa nei trasporti, il 33% nell’edilizia e 32% nell’industria. Questo risultato può essere raggiunto grazie all’elettrificazione “diretta”, passando dai combustibili fossili al vettore elettrico senza carbonio negli usi finali dell’energia per i settori che sono la causa principale delle emissioni globali di gas serra. Inoltre, questo processo può essere integrato dall’elettrificazione “indiretta” in settori “hard to abate” (difficili da eliminare) grazie all’idrogeno verde e agli e-fuel da elettrolisi, nei casi in cui la sostituzione diretta dei combustibili fossili non è economicamente conveniente (ad es. per le applicazioni dell’industria pesante, nella navigazione e nell’aviazione).

Oltre alla decarbonizzazione, l’elettrificazione produce molteplici benefici. L’elettrificazione può comportare una serie di benefici che vanno ben oltre la riduzione dei gas effetto serra e che includono: 1) la convenienza e la sicurezza della fornitura grazie a reti elettriche altamente resilienti, 2) l’aumento dell’efficienza energetica, 3) il miglioramento della qualità dell’aria nelle città, 4) il “customer empowerment” tramite una maggiore flessibilità e l’accoppiamento settoriale grazie alla digitalizzazione, 5) la circolarità e l’efficienza delle risorse e la nascita di nuovi impieghi di qualità da un processo di transizione ben pianificato.

1. L’elettricità prodotta con un mix di energie alimentato sempre più da fonti rinnovabili segna la strada verso un sistema energetico sostenibile e affidabile. In linea con la recente evoluzione del dibattito istituzionale tra Commissione Europea, Consiglio e Parlamento e gli investimenti per il clima sostenuti dal recovery plan europeo, le maggiori ambizioni in materia di clima ed energia appaiono realistiche. Grazie alla combinazione di sviluppi tecnologici e riduzione dei costi, è possibile raggiungere una più estesa elettrificazione, sia nell’offerta che nella domanda. I nuovi progetti solari ed eolici stanno frenando le opzioni di generazione di energia più economiche basate sui combustibili fossili, con il costo globale medio ponderato dell’elettricità che ha visto un calo nel periodo 2010-2019 all’82% per il fotovoltaico e dal 29% dell’eolico offshore al 40% dell’eolico onshore. Al tempo stesso, l’elettrificazione garantisce una maggiore resilienza del sistema energetico e sicurezza della fornitura aumentando la stabilità complessiva del sistema grazie allo stoccaggio e limitando l’esposizione geopolitica dei paesi altamente dipendenti dalle importazioni di energia.
2. L’elettrificazione è la strada per una maggiore efficienza degli usi energetici. L’elettrificazione può generare notevoli risparmi energetici grazie a una maggiore efficienza rispetto ad altri vettori per il medesimo uso finale dell’energia. È possibile raggiungere significativi guadagni in termini di efficienza nel settore dei trasporti grazie alla diffusione su larga scala dei veicoli elettrici, che sono da tre a cinque volte più efficienti rispetto ai veicoli a motore a combustione interna. Nel settore edile l’aumento dell’efficienza energetica è possibile per lo più grazie a una maggiore elettrificazione con l’uso di pompe di calore, che impiegano quattro volte meno energia rispetto al petrolio o ai boiler a gas. Nel settore industriale, l’intensità energetica diminuisce grazie all’elettrificazione dei processi industriali.
   
3. Il passaggio dall’uso diretto di combustibili fossili all’elettricità produrrà una migliore qualità dell’aria nelle città grazie alla riduzione di emissioni inquinanti locali. La scarsa qualità dell’aria è il principale problema sanitario e ambientale in Europa. L’elettrificazione elimina le emissioni di tubi di scarico e caldaie riducendo drasticamente il rilascio di inquinanti locali negli impieghi finali dell’energia. Di conseguenza, la qualità dell’aria, soprattutto in aree densamente popolate, migliora sensibilmente in termini di minore concentrazione di inquinanti, esposizione della popolazione urbana e relativi impatti sulla salute. L’elettrificazione dei trasporti, del residenziale e del terziario insieme allo sviluppo di fonti di energia rinnovabili (RES) nel settore energetico sarà quindi determinante per raggiungere gli obiettivi UE a breve e medio-lungo termine in materia di qualità dell’aria.
   
4. L’elettricità consente la digitalizzazione degli usi energetici tramite l’integrazione di tecnologie smart e supporta lo sviluppo di prodotti, servizi e modelli di business innovativi. La digitalizzazione, accoppiata al vettore dell’energia elettrica, può ottimizzare i consumi energetici riducendo gli sprechi. I benefici riguardano tutti: i cittadini diventano più consapevoli del proprio utilizzo dell’energia grazie ai dispositivi digitali che rendono i consumi più trasparenti e a un miglior servizio al cliente, mentre il sistema elettrico evolve verso standard energetici più efficienti. Oggi, e sempre più negli anni a venire, esistono nuove opportunità di coinvolgere le parti interessate e responsabilizzare i clienti consentendo loro di partecipare attivamente ai mercati dell’elettricità, offrendo flessibilità e servizi accessori alla rete. L’elettrificazione permette la flessibilità di gestire volumi sempre più importanti di RES variabili e ai clienti di partecipare alla risposta, sbloccando il potenziale per generare risparmi sui costi energetici per gli utenti e gli operatori del sistema. I cittadini saranno ricompensati per il loro contributo attivo nel bilanciare il sistema che beneficerà della riduzione dei costi di rete e di mercato.
   
5. L’elettricità e le tecnologie di elettrificazione possono svolgere un ruolo importante nel favorire e supportare l’economia circolare. Un’implementazione sempre più diffusa dei servizi smart nel sistema energetico, ad esempio mediante i contatori intelligenti, può agevolare un ruolo più attivo dei prosumer, orientandoli verso scelte sostenibili. Sul lato dell’equazione relativa alla domanda energetica, le batterie e lo stoccaggio energetico possono offrire una risorsa preziosa per i consumatori dal momento che da una parte possono garantire una mobilità più pulita e sostenibile per tutti e dall’altra contribuire all’adozione di un modello di reale economia circolare nelle nostre società. Le Second Life Batteries sono un buon esempio di queste sinergie. Sul lato dell’equazione relativa all’offerta, le tecnologie rinnovabili offrono un buon potenziale di circolarità. I siti RES possono essere facilmente sottoposti ad upcycling con nuovi componenti, quando quelli vecchi raggiungono il loro fine vita. I pannelli fotovoltaici esauriti vengono rigenerati e alla fine riciclati e i componenti smantellati dai parchi eolici possono essere in buona parte riciclati, comprese le parti in acciaio, altri metalli e terre rare di grande valore.

Infrastrutture

La digitalizzazione delle reti di distribuzione aumenta l’ottimizzazione e l’affidabilità del sistema elettrico nell’ambito di una maggiore elettrificazione degli usi energetici e della penetrazione delle fonti di energia rinnovabili. Il ritmo della decarbonizzazione e dell’elettrificazione del sistema energetico presenta due sfide fondamentali per la rete e il sistema energetico:

• Gestire la variabilità e l’incertezza nel garantire il continuo bilanciamento del sistema
• Bilanciare l’offerta e la domanda attraverso i periodi di scarsità o surplus.

Le reti elettriche sempre più smart che sfruttano l’impiego di tecnologie digitali avanzate permetteranno alle reti di distribuzione di consolidare il proprio ruolo nei sistemi elettrici. Le reti smart consentiranno una gestione più efficiente di flussi energetici provenienti da più direzioni e di conseguenza supporteranno l’integrazione di risorse più variabili e controlli distribuiti di risorse, attraverso la flessibilità dei servizi e l’attribuzione ottimale delle risorse della rete. I benefici includeranno la riduzione del carico massimo di domanda, la gestione delle situazioni di congestione, la riduzione delle perdite di rete e l’incremento della sua affidabilità e stabilità. Inoltre, le tecnologie della rete smart sono necessarie per permettere la gestione dell’inversione del flusso d’energia, che può mettere alla prova la pianificazione e l’esercizio tradizionali delle reti di distribuzione e trasmissione. I nuovi operatori di mercato (prosumer, aggregatori e clienti attivi) impongono nuove necessità e richiedono l’introduzione di modelli di business terzi. Fornendo servizi di flessibilità quali il supporto della tensione elettrica e la gestione delle situazioni di congestione dai loro utenti della rete, una volta definiti i quadri di riferimento adeguati e le regole di mercato, i DSO possono essere potenziati con strumenti più avanzati per fornire un apporto di energia elettrica affidabile e la qualità del servizio e ottimizzare i futuri investimenti della rete, a vantaggio tanto della rete quanto dei consumatori.

3. Azioni e raccomandazioni

In che modo i responsabili politici possono promuovere e favorire l’elettrificazione del sistema energetico?

Sebbene le tecnologie di elettrificazione siano sostanzialmente mature e il mercato sia pronto, l’elevato potenziale associato all’elettrificazione degli usi finali spesso non riesce a concretizzarsi per una serie di ostacoli economici e di diversa natura. Gli investimenti in molte tecnologie di elettrificazione a efficienza energetica sembrano sensati dal punto di vista economico, ma il loro livello di implementazione è spesso molto più basso del previsto. I decision maker e i consumatori, sia residenziali che aziendali, sono spesso scoraggiati dal prendere le migliori decisioni economiche. L’attuale struttura del prezzo dell’energia elettrica, oberata di tasse e costi di sostegno delle politiche, non consente segnali efficaci che conducano a scelte energetiche efficienti dei clienti. Tra gli ostacoli di natura non economica si segnala un’inadeguata informazione di consumatori e installatori, che mancano di formazione nell’installazione e nell’uso delle tecnologie, una scarsa conoscenza tra i responsabili politici riguardo al potenziale tecnologico ed economico associato a un maggiore utilizzo delle tecnologie elettriche e l’assenza di un adeguato accesso ai finanziamenti.

Per l’accelerazione dell’elettrificazione del sistema energetico è necessario un quadro politico molto più rassicurante, che permetta di superare gli ostacoli che ne impediscono l’adozione nonostante i suoi numerosi vantaggi:

1. È fondamentale creare condizioni di parità per tutti i vettori energetici, ridurre il carico fiscale sull’elettricità ed eliminare le pratiche che promuovono e sovvenzionano i combustibili fossili. La pressione fiscale media nell’UE per l’elettricità residenziale è al 39,5% mentre il valore corrispondente per il gas è al 27,8%. Sui prezzi non residenziali la pressione è lievemente inferiore, attestandosi al 34,4% per l’elettricità e al 12,5% per il gas (2019 Eurostat). Un’elettrificazione efficiente ha bisogno di un’equa concorrenza tra i vettori dell’energia, che richiede una profonda revisione delle misure fiscali sugli stessi. Le azioni chiave in questo senso ridurranno o elimineranno le sovvenzioni ai combustibili fossili, abolendo oneri inadeguati nelle bollette elettriche (ad es. tasse o imposte), anche mediante tariffe ben progettate e tenendo conto delle esternalità ambientali. I prezzi dell’elettricità devono riflettere i costi e poter competere in condizioni di parità con gli altri vettori energetici. Di conseguenza, i clienti riceverebbero i segnali di prezzo corretti su cosa, quando, come e quanto consumare. Avrebbero inoltre la possibilità di scegliere il vettore energetico più efficiente a prezzi equi rispetto ad altri combustibili. Gli effetti positivi su un uso maggiore e più efficiente dell’energia elettrica contribuirebbero alla decarbonizzazione di settori quali il trasporto, l’industria e il riscaldamento.
2. Il settore energetico può contribuire in maniera efficace a una più radicale decarbonizzazione a condizione che sia programmato un quadro di investimento adeguato per le RES e che i mercati siano predisposti ad adottarle. Mentre le tecnologie CCGT normalmente implicano una distribuzione dei costi CAPEX/OPEX del 50/50 nel loro ciclo di vita utile, le tecnologie rinnovabili quali l’eolico e il fotovoltaico hanno un CAPEX di oltre il 90%. Ne consegue che, nello scenario futuro di elevata penetrazione delle RES nel settore energetico, le tecnologie termiche utilizzate in maniera intermittente non saranno più un riferimento di prezzo coerente per i mercati all’ingrosso. È necessaria una revisione dell’assetto del mercato per favorire una maggiore penetrazione delle RES, riconoscendo le tecnologie dell’energia rinnovabile eolica e solare come catene di valore strategiche fondamentali e promuovendo gli accordi aziendali di acquisto dell’energia elettrica per incoraggiare la partecipazione sul versante della domanda industriale.
3. Per quanto riguarda l’infrastruttura, sarà necessario istituire una regolamentazione e sostenerne la modernizzazione e la digitalizzazione a supporto dell’elettrificazione, poiché le reti sono la colonna vertebrale del sistema energetico e la struttura fondamentale di trasporto dell’energia per fornire l’elettrificazione. La digitalizzazione delle reti e dell’infrastruttura e i nuovi servizi digitali in grado di migliorare il comfort nelle case (smart homes), l’efficienza nelle città (smart cities) e la mobilità (vehicle-to-grid, vehicle-to-home) apriranno la strada a un’ottimizzazione dell’infrastruttura elettrica e alla riduzione dei costi, rispettando al contempo i più rigorosi requisiti di affidabilità del sistema. I quadri di riferimento politici devono accelerare l’integrazione di dispositivi e apparecchi “smart-ready” nelle reti, sostenendo al tempo stesso un ulteriore lancio di contatori intelligenti di nuova generazione. E devono anche sostenere e incentivare in maniera adeguata gli operatori dei sistemi di distribuzione mettendo a disposizione servizi efficienti di flessibilità locali, dato che rappresentano la migliore soluzione dal punto di vista dell’analisi costi-benefici. I servizi di flessibilità per i prosumer possono infatti evitare congestioni e ottimizzare la capacità delle reti di gestire una più ampia quota di energie rinnovabili.
4. Sul versante della domanda, dovrebbe essere consolidato il ruolo dell’elettrificazione all’interno delle varie politiche UE, facendo leva su una più accurata analisi costi-benefici dei numerosi vantaggi che essa offre nei diversi settori. Dovrebbero essere sfruttate meglio le sinergie politiche tramite un’analisi più approfondita ed efficace del rapporto costi-benefici. Le politiche UE dovrebbero essere riviste nell’ottica di una reale e piena integrazione di politiche climatiche, energetiche e ambientali. Dovrebbe essere attuato un approccio maggiormente olistico sulla base di un’applicazione rafforzata e migliorata degli strumenti politici, compresa l’analisi costi-benefici, per sviluppare misure integrate. Le soluzioni olistiche devono interessare tanto lo sviluppo tecnologico quanto i cambiamenti strutturali e comportamentali. Dal momento che una maggiore efficienza comporta spesso un aumento della domanda, tali sviluppi tecnologici dovranno essere adeguatamente valutati per tener conto delle esternalità ambientali associate. In tal senso, il trasporto, il riscaldamento e i sistemi energetici devono essere oggetto di una più ampia integrazione per sfruttare meglio le potenziali sinergie. Per giungere a una completa decarbonizzazione dell’economia entro il 2050 occorre creare una roadmap con tappe ben definite per l’elettrificazione della domanda energetica.
5. Per la diffusione della mobilità elettrica sono necessari fattori chiave che diano forma a una nuova politica per il trasporto. L’introduzione di politiche pubbliche che affrontino il cambiamento del paradigma del trasporto è la chiave per accelerare l’adozione dell’e-mobility. Le azioni e le misure possono includere: (1) piani di sviluppo chiari e condivisi per l’infrastruttura di ricarica che diano certezze sulla sua regolamentazione e accessibilità, (2) standard ambiziosi per la riduzione di emissioni di CO₂ e inquinanti, (3) lo sviluppo di infrastrutture ICT ad alta connettività che supportino il funzionamento avanzato di EV e l’emergenza di nuovi modelli di business, (4) la promozione di ecosistemi industriali per passare dalla competizione alla collaborazione fra tutte le parti interessate, stimolando la creazione di valore per i clienti finali grazie a servizi interoperabili e rendendo estremamente vantaggiosa la partecipazione agli stessi, (5) il rafforzamento della sostenibilità finanziaria dell’infrastruttura di ricarica pubblica, in aree urbane ed extra-urbane, tramite il finanziamento, i prestiti finanziari a tasso agevolato e il supporto OpEX, (6) lo sfruttamento del potenziale di elettrificazione di navi a corto raggio e OPS (onshore power-supply) nei porti, che consenta alle navi attraccate di spegnere i motori e connettersi alla rete elettrica, riducendo il rumore e le emissioni di GHG e inquinanti con una ricaduta positiva sulla decarbonizzazione energetica nel settore nautico, (7) impiego dell’elettrificazione delle flotte aziendali per contenere le emissioni. Con 63 milioni di veicoli, le flotte rappresentano il 20% dell’intero parco auto europeo, con un chilometraggio pari al 40% del totale e la metà delle emissioni complessive del trasporto su strada⁵, (8) pieno sfruttamento del potenziale di elettrificazione del trasporto pubblico. L’elettrificazione dei bus è un esempio perfetto di decarbonizzazione su larga scala, data la natura vincolante delle flotte (concentrazione geografica, servizi regolari) e il ruolo delle Autorità per il Trasporto Pubblico nella gestione e nel rinnovo di veicoli e infrastrutture.
6. Sono necessarie agevolazioni politiche finalizzate a sostenere l’elettrificazione dell’edilizia e favorire il miglioramento energetico degli edifici, facilitare il passaggio a un diverso combustibile e promuovere l’uso di punti di ricarica privati. Un quadro politico lungimirante nel settore dell’edilizia dovrebbe puntare su: (1) obiettivi di ristrutturazione mirati del parco immobiliare, (2) norme edilizie aggiornate che richiedano la presenza di tecnologie di elettrificazione e sistemi di gestione energetica negli edifici nuovi e ristrutturati, (3) semplificazione delle procedure amministrative per le ristrutturazioni edilizie, (4) programmi di ispezione e verifica obbligatori sull’efficienza energetica legati a certificati di prestazione energetica e passaporti di ristrutturazione edilizia, (5) promozione dell’interoperabilità tra le risorse, (6) riduzione delle imposte e deduzioni per le ristrutturazioni edilizie, (7) programmi di sovvenzione e modelli di finanziamento innovativi per il rimborso dell’investimento anticipato, e (8) formazione e miglioramento delle competenze di artigiani e aziende del settore edile al fine di abbassare i costi e migliorare la qualità del lavoro.
7. I quadri di riferimento politici svolgono un ruolo fondamentale nel miglioramento dell’elettrificazione nell’industria, sbloccando il potenziale di risposta alla domanda e adottando nuove tecnologie. Gli operatori industriali sono diventati una parte sempre più attiva nella catena di domanda e offerta dell’energia. Le regole del mercato dovrebbero quindi favorire l’adozione di capacità di risposta alla domanda da parte delle industrie, definendo segnali adeguati e consentendo un adeguato accesso ai vari mercati di bilanciamento. La creazione di roadmap di R&S è fondamentale per preparare i processi di prossima generazione nel lungo termine. Le azioni di sviluppo potrebbero fornire tecnologie elettriche per processi ad alta temperatura, ampliando il raggio d’azione delle esistenti tecnologie efficienti nel medio termine. Particolarmente promettenti sono tecnologie quali pompe di calore avanzate di dimensioni industriali e stampanti 3D.
8. La decarbonizzazione tramite l’elettrificazione diretta dovrebbe essere completata dall’elettrificazione indiretta (Idrogeno Verde e tecnologie P2X) in settori difficili da ridurre nei casi in cui l’elettrificazione diretta non è ancora fattibile. L’idrogeno verde prodotto da fonti RES tramite l’elettrolisi è l’unica soluzione disponibile a prova di futuro. L’idrogeno deve essere prodotto su una base 100% RES da elettrolizzatori modulari flessibili e deve essere prodotto e consumato per lo più a livello locale.