L’innovazione tecnologica è il tassello chiave per completare la decarbonizzazione e vincere in tempo la battaglia contro i cambiamenti climatici. Ma quante sono queste tecnologie? Che contributo apportano alla causa? Qual è il loro stato di avanzamento? Con quali tempistiche saranno disponibili e dispiegheranno i loro effetti positivi sul clima? 4 macroclassi con cui valutare lo stato d’avanzamento delle tecnologie (Mature, Prima adozione, Dimostrazione, Prototipo a scala). 2 i periodi in cui suddividere i tempi di penetrazione (lab-to-market e time-to-materiality). Dall’articolo di Chiara Delmastro, Leonardo Paoli e Jacopo Tattini, (analisti IEA) su ENERGIA 4.20.
“Il concetto di «innovazione tecnologica» fa parte di quel corredo di parole sempre presenti nel contesto della transizione energetica. Ma cosa significa esattamente e che ruolo gioca nello scenario di sviluppo sostenibile (SDS) dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA)?”
Proponiamo un estratto dell’articolo Sfide tecnologiche per la decarbonizzazione di Chiara Delmastro, Leonardo Paoli e Jacopo Tattini, (analisti IEA) comparso su ENERGIA 4.20 dedicato alo stato di avanzamento delle tecnologie ed ai loro tempi di penetrazione: tema cruciale per il successo della transizione energetica nella lotta ai cambiamenti climatici.
Innovazione tecnologica fa parte del corredo di parole sempre presenti nel contesto della transizione energetica, ma cosa significa?
“Innovazione tecnologica è da intendersi come quel processo che migliora il raggiungimento dei risultati attraverso l’applicazione pratica di teorie scientifiche e ingegneristiche, che generano un miglioramento delle apparecchiature in termini, ad esempio, di efficienza energetica, costi, o facilità d’uso.
Più in particolare, l’innovazione tecnologica nell’ambito delle energie pulite è essenziale per il raggiungimento degli obiettivi climatici per due ragioni. In primo luogo, la decarbonizzazione dell’industria pesante e dei trasporti a lunga percorrenza richiede tecnologie che non sono ancora disponibili sul mercato e che è necessario innovare per portarle a uno stato di sviluppo sufficiente per il loro utilizzo su larga scala.
In secondo luogo, l’innovazione tecnologica porta continui miglioramenti in termini di performance e riduzione dei costi – elementi necessari per rendere sempre più competitive le tecnologie energetiche a basse emissioni che sono già commerciali ma ancora non totalmente diffuse.
“Mature”, “Prima adozione”, “Dimostrazione”, “Prototipo a scala”: le 4 macroclassi con cui valutare lo stato d’avanzamento delle tecnologie
Nel nostro rapporto (Energy Technology Perspective 2020, ndr) abbiamo studiato oltre 800 tecnologie energetiche e le abbiamo categorizzate a seconda del loro stato di sviluppo, usando la metrica del Technology Readiness Level. In questa analisi abbiamo identificato quattro macroclassi di tecnologie:
– Mature, tecnologie per cui non ci si aspettano miglioramenti significativi nel medio-lungo termine (ad es. generazione idroelettrica, ferrovie elettriche);
– Prima adozione, tecnologie che stanno penetrando il mercato ma che hanno margine di miglioramento grazie all’innovazione (ad es. solare fotovoltaico, turbine eoliche, veicoli elettrici);
– Dimostrazione, tecnologie allo stato dimostrativo;
– Prototipo a scala, tecnologie ancora in via di sviluppo ma con almeno un prototipo a scala.
Il 50% della riduzione di emissioni al 2070 dovrà provenire, secondo lo scenario sostenibile della IEA, da tecnologie ad oggi ancora allo stadio di prototipo a scala o dimostrazione
L’analisi delle emissioni ridotte da ognuna di queste macroclassi di tecnologie (Fig. 4) porta a una conclusione netta: i due terzi delle riduzioni di emissioni cumulate nello SDS rispetto allo STEPS (scenario di riferimento della IEA, ndr) deriva da tecnologie non attualmente mature, e un terzo da tecnologie non attualmente disponibili sul mercato.
Questa dinamica è portata all’estremo se ci si concentra sui settori dell’industria pesante e dei trasporti a lunga percorrenza, ove il 60% delle riduzioni necessita di tecnologie non attualmente sul mercato.
Studiando la storia dello sviluppo di tecnologie energetiche negli ultimi cinquant’anni, è evidente che l’innovazione tecnologica richiede tempo (Fig. 5). Per ogni tecnologia si possono individuare due periodi: il tempo trascorso tra il primo prototipo e il primo accesso sul mercato (lab-to-market), e il tempo trascorso tra l’accesso al mercato e il raggiungimento di una quota di mercato sufficiente da considerare una tecnologia «materiale» (time-to-materiality).
2 i periodi in cui suddividere i tempi di penetrazione: lab-to-market e time-to-materiality
A titolo di esempio, il solare fotovoltaico è stato inventato nel 1954, ma solo dopo trent’anni la IEA ha registrato la prima produzione di elettricità fotovoltaica nei bilanci energetici. Per raggiungere l’1% della generazione elettrica di un paese (Germania) ci sono voluti altri venticinque anni.
Un’altra tecnologia all’ordine del giorno è la batteria agli ioni-litio, il cui primo prototipo è stato costruito nel 1979, ma solo nel 2008 è stata integrata in un’automobile elettrica. In Norvegia, questa tecnologia ha impiegato solo sei anni a raggiungere l’1% del parco macchine, ma a livello di Unione Europea questa soglia non è ancora stata raggiunta.
Tecnologie chiave come i pannelli fotovoltaici o le batterie agli ioni-litio – che sono considerate esempi di tecnologie sviluppatesi rapidamente – hanno richiesto approssimativamente trent’anni di ricerca e sviluppo prima di iniziare ad avere un ruolo nel mondo dell’energia.
Tra i 20 e i 70 gli anni necessari per portare le tecnologie energetiche dal prototipo al mercato
Studiando i tempi di sviluppo di diverse tecnologie, risulta che alcune di esse sono maggiormente propense ad avere cicli innovativi rapidi. In particolare, tecnologie modulari, di piccole dimensioni e che possono essere prodotte in serie, tendono a svilupparsi e diventare competitive più rapidamente – come gli esempi sopra citati del solare e delle batterie agli ioni-litio. Al contrario, tecnologie che richiedono progetti ingegneristici complessi e su larga scala tendono ad essere più lente a svilupparsi, come ad esempio il nucleare.
Dunque, guardando al futuro dell’energia è necessario prendere atto che non possiamo permetterci di ritardare o sottovalutare il ruolo della ricerca scientifica se vogliamo raggiungere gli obiettivi climatici. Viene dunque spontaneo chiedersi come possiamo accelerare l’innovazione per le tecnologie necessarie alla decarbonizzazione”.
Una questione che gli autori affrontano nel paragrafo successivo dell’articolo pubblicato su ENERGIA nel quale presentano 3 “buone pratiche” per accelerare l’innovazione.
Il post è un estratto dell’articolo Sfide tecnologiche per la decarbonizzazione (pp. 18-24) di Chiara Delmastro, Leonardo Paoli, Jacopo Tattini pubblicato su ENERGIA 4.20
Chiara Delmastro, Leonardo Paoli, Jacopo Tattini sono analisti presso International Energy Agency
Sull’innovazione tecnologica, leggi anche:
Idrogeno, elettrolisi ed elettrolizzatori: la tecnologia prima di tutto, di Alessandro Clerici e Samuel Furfari, 2 Aprile 2021
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Foto: Unsplash
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