A dispetto di chi dà per scontato il superamento a breve di tutti i combustibili tradizionali, Ennio Macchi (Politecnico di Milano) illustra su ENERGIA 4.20 il ruolo fondamentale che il gas naturale ha svolto e potrà ancora svolgere per il contenimento delle emissioni di CO2 del settore elettrico, che rappresenta più del 36% delle emissioni globali. Se affiancato da sistemi di sequestro della CO2, applicabili sia alla produzione di elettricità che a quella dell’«idrogeno blu», il gas giocherà un ruolo centrale anche nel lungo periodo. La partita del gas nella transizione energetica resta ancora aperta, soprattutto nel nostro Paese.
Ridurre le emissioni del settore elettrico è uno degli obiettivi principali delle strategie climatiche per il prossimo trentennio, perché rappresentano a livello mondiale più del 36%. Come raggiungere questo obiettivo, però, è tutt’altro che scontato o condiviso nel mondo scientifico, politico e dei portatori di interessi. Soprattutto, il dibattito sul ruolo delle fonti fossili nella transizione energetica resta ancora aperto, partendo dal presupposto che la loro sostituzione con fonti low-carbon non può essere realizzata in tempi rapidi e che tutte le risorse sono in grado di fornire un contributo all’obiettivo di decarbonizzazione.
In questa prospettiva, sostiene Ennio Macchi (Politecnico di Milano) su ENERGIA 4.20, escludere il gas naturale dal ventaglio di opzioni per la lotta ai cambiamenti climatici è una scelta poco sensata, dato che l’“evoluzione dei dati del recente passato non induce certo all’ottimismo sui tempi della transizione energetica”. Per quali ragioni?
“Nell’ultimo ventennio il gas naturale ha contribuito all’abbattimento delle emissioni del sistema elettrico mondiale in misura molto maggiore rispetto alle fonti rinnovabili ed è facile prevedere che il suo contributo a rendere più virtuosa la traiettoria continuerà a essere importante anche nei prossimi decenni. Anche in un futuro più a lungo termine, vi sono fondati motivi per ritenere che il gas naturale continuerà ad avere un ruolo rilevante nella transizione energetica, soprattutto grazie ai sistemi di sequestro della CO2, applicabili sia alla produzione di elettricità, sia a quella del cosiddetto «idrogeno blu». Contributi importanti potranno inoltre venire sfruttando le sinergie fra la produzione di «idrogeno verde» e il sistema gas”.
Il gas naturale continuerà ad avere un ruolo rilevante nella transizione energetica grazie ai sistemi di sequestro della CO2 applicabili alla produzione di elettricità e di idrogeno
Dal confronto di alcuni dati globali (par. 1), nella riduzione delle emissioni di CO2 “l’unica area «virtuosa» in questo secolo è stata l’Unione Europea, che ha registrato nel ventennio una diminuzione del 19,6%. Meglio ancora ha fatto l’Italia, che ha diminuito nell’ultimo ventennio le sue emissioni complessive del 24,5%. (…) Eppure, a fronte di auspici che vorrebbero si azzerassero le emissioni di CO2 entro i prossimi 50 – o addirittura 30 – anni, operazione che richiederebbe riduzioni medie annue dell’ordine di 700-1.000 mil. tonn./anno, nell’ultimo ventennio il mondo ha continuato ad aumentare i consumi di combustibili fossili e con essi le emissioni di CO2, al ritmo di oltre 500 mil. tonn./anno. Il cambio di rotta richiederebbe di ridurre le emissioni annue al ritmo di 1.200-1.500 mil. tonn., un’impresa che appare oggettivamente proibitiva”.
Ridurre le emissioni di 1.200-1.500 milioni di tonnellate l’anno è un’impresa oggettivamente proibitiva
Una conclusione simile riguarda l’andamento del settore elettrico mondiale (par. 2), per cui “i dati del passato, anche recente, non inducono all’ottimismo. Prendiamo in esame l’ultimo ventennio, un intervallo temporale che ha visto innumerevoli provvedimenti pro-rinnovabili adottati in sede internazionale. In sintesi, cosa è successo:
– la domanda di energia elettrica mondiale è quasi raddoppiata (+81%) al ritmo di circa 600 TWh/anno (Fig. 4);
– per soddisfare l’incremento della domanda (oltre 12.000 TWh nel 2019 rispetto al 1999) si è ricorsi a una pluralità di fonti energetiche, che hanno aumentato la loro produzione. Fra queste gli apporti maggioritari sono stati forniti da carbone (34,7%) e gas naturale (30,73%), seguiti a lunga distanza da idroelettrico (13,3%) ed eolico (11,6%). Più modesti i contributi del solare (6%) e delle altre rinnovabili (…).
(…) Sempre riferendoci al ventennio preso in esame, la quota della produzione mondiale da fonti «zero-emission» è purtroppo rimasta sostanzialmente invariata (dal 35,8% del 1999 al 36,4% del 2019). Di fatto, l’impetuoso sviluppo delle «nuove rinnovabili» (eolico e solare) ha poco più che compensato la contestuale diminuzione del nucleare.
(…) Per quanto attiene la produzione elettrica da combustibili fossili, mentre la quota relativa al carbone è rimasta sostanzialmente invariata, si è verificato un graduale abbandono dell’utilizzo dei prodotti petroliferi e un contestuale aumento della quota di produzione da gas naturale, con un doppio beneficio in termini di emissioni specifiche: utilizzo di un combustibile con minor emissione di CO2 per unità di calore prodotto dalla combustione e miglioramento del rendimento delle centrali, grazie all’introduzione di una tecnologia più performante: i cicli combinati gas-vapore.
La sostituzione dei prodotti petroliferi con il gas naturale ha fatto risparmiare nel 2019 circa 3.400 milioni di tonnellate di CO2
(…) I benefici di una maggiore penetrazione del gas naturale sulle emissioni del settore elettrico sono particolarmente evidenti se si esaminano i dati italiani (3. Il caso italiano). L’evoluzione del sistema elettrico italiano nell’ultimo ventennio presenta alcune peculiari caratteristiche, che lo rendono diverso rispetto al quadro mondiale sopra illustrato: la più rilevante è il ruolo crescente assunto negli anni dal gas naturale, che oggi sfiora il 70% della produzione termoelettrica, percentuale quasi doppia rispetto a quella mondiale (36%) e più che doppia rispetto alla media europea, a sostituzione dei derivati del petrolio nel primo decennio e del carbone negli anni più recenti (…).
(…) Se si calcola il contributo fornito dalle diverse tecnologie all’abbattimento delle emissioni rispetto a un’ipotetica situazione a emissioni specifiche del parco termoelettrico invariate, si ottiene il risultato illustrato in Fig. 8, che evidenzia il grande contributo del gas naturale (e dell’elevata efficienza delle tecnologie di conversione in cui è utilizzato, i cicli combinati e la cogenerazione)”.
In Italia si torna a investire in nuovi cicli combinati per potenziare l’affidabilità del sistema elettrico
In conclusione, nella partita mondiale della transizione energetica per il gas esistono “grandi potenziali di crescita, soprattutto nei paesi non-OCSE dove è molto elevata la produzione elettrica da carbone: certamente i progressi tecnologici dei cicli combinati aiuteranno la penetrazione del gas naturale, ma ancor più importante sarebbe l’effetto prodotto da accordi internazionali che introducano adeguate carbon tax nei paesi non-OCSE.
Una carbon tax nei paesi non-OCSE assicurerebbe la sostituzione del carbone con il gas naturale
(…) Venendo poi a prospettive meno immediate ma di grande impatto strategico, vi sono almeno due possibili sviluppi di grande potenzialità che interessano il settore del gas naturale in vista della transizione verso un sistema totalmente decarbonizzato: l’utilizzo di tecnologie di cattura della CO2 e l’avvento dell’economia dell’idrogeno (4. Quale futuro per il gas?).
Le tecnologie per il sequestro della CO2 ridurrebbero di un ordine di grandezza le emissioni
(…) Il sequestro della CO2 (par. 5) è l’unica soluzione che consente di conciliare l’utilizzo di combustibili fossili con l’ottenimento di emissioni quasi nulle di CO2. La tecnologia più matura è la post-combustione. (…) L’introduzione di una carbon tax adeguata consentirebbe di rendere questi investimenti attraenti. Sono inoltre allo studio anche molte altre alternative avanzate, fra cui particolarmente interessante è il cosiddetto «ciclo Allam», basato sull’oxi-combustione.
Elettricità e idrogeno offrono prospettive più promettenti dell’alternativa ‘tutto elettrico‘
(…) In un futuro mondo totalmente decarbonizzato, un’economia basata sul binomio elettricità e idrogeno, gli unici due vettori energetici «puliti», offre prospettive più promettenti, in termini di costi e di affidabilità, dell’alternativa «tutto elettrico». Il processo di introduzione dell’idrogeno potrà essere graduale: le attuali centrali alimentate a gas naturale potranno essere trasformate per accettare miscele di metano e idrogeno, con percentuali via via crescenti di idrogeno (…) (6. L’economia dell’idrogeno?)”.
Il post presenta l’articolo Il decisivo ruolo del gas naturale nella decarbonizzazione (pp. 25-31) di Ennio Macchi pubblicato su ENERGIA 4.20
Ennio Macchi è Professore Emerito del Politecnico di Milano
Foto: Unsplash
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