5 Luglio 2024

La transizione energetica in un mondo materiale

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È un mondo materiale quello che ci ricorda Vaclav Smil nel suo articolo sulle difficoltà della transizione energetica. La transizione poggia le sue fondamenta sulla massiccia costruzione di nuove infrastrutture. Una fase tuttora embrionale che durerà decenni, comporterà un aumento temporaneo della domanda di combustibili fossili e quindi delle emissioni di gas serra, ma soprattutto richiederà enormi fabbisogni di materiali.

Realtà e illusioni della transizione energetica. A questo tema è dedicato un terzetto di articoli nel numero 2.24 della rivista ENERGIA. Un’ambivalenza che caratterizza il dibattito e le narrazioni sulla transizione. Anziché ridursi, la distanza, anzi il baratro tra l’essere e il dover essere nella transizione energetica pare ampliarsi sempre più.  

Gli scenari energetici ne sono riprova, come emerge dall’editoriale di questo numero a firma del direttore Alberto Clò. “Non passa giorno senza che siano diffusi nuovi scenari sul futuro dell’energia ormai proiettati a metà secolo, quando – si sostiene o si auspica – le emissioni nette tenderanno o almeno dovrebbero tendere a zero (…). A chi ne è convinto si contrappone chi – pur non negazionista – sottolinea, guardando ai dati, la lentezza con cui va procedendo la transizione energetica. A partire da quelli sulle risorse fossili che risultano superiori nei consumi mondiali di quindici volte alle rinnovabili, con una quota prossima o superiore all’80%, come quarant’anni fa. All’attuale velocità, una piena transizione dalle fossili alle rinnovabili richiederebbe ben oltre un secolo per concretizzarsi (2)”.

In un’intervista sul Financial Times, Christyan Malek di JPMorgan ha sostenuto che il mondo necessiterebbe di un “reality check” sul passaggio dalle fossili alle rinnovabili, che “può richiedere diverse generazioni per conseguire gli obiettivi net-zero“.

La necessità di una nuova consapevolezza

Per quanto la volontà e la spinta politica siano motori importanti del cambiamento è altrettanto o forse più necessario fare i conti con la realtà dei fatti per accettare e comprendere perché le cose non vanno come auspicato. 31 anni dopo la Conferenza di Rio che ha segnato l’inizio dell’azione climatica è infatti innegabile che progressi vi siano stati, ma altrettanto che siano assolutamente insufficienti.

Quel che ha portato Stefania Migliavacca e Enzo Di Giulio a interrogarsi se le politiche climatiche stiano effettivamente funzionando (ENERGIA 3.23). Un’ampia analisi quantitativa sull’andamento delle principali variabili principali nella questione climatica negli ultimi trent’anni, per paesi e aree significative, che li porta a concludere che “Le policy non stanno funzionando e non ci stanno affatto avvicinando al target net zero”.

Quel che dovrebbe portare a una nuova consapevolezza, a interrogarsi sui veri driver della crescita delle emissioni e a riflettere criticamente sugli strumenti di cui sinora esse si sono avvalse e sulla possibilità di conseguire in tempi brevi obiettivi sempre più ambiziosi.

Con il nuovo numero di ENERGIA andiamo ad aggiungere ulteriori tasselli a questa nuova consapevolezza sullo stato e le prospettive della transizione energetica. Per non perderci in ingannevoli illusioni e affrontare la realtà dei fatti.

Realtà e illusioni della transizione energetica

Con il suo articolo Rinnovabili e danni atmosferici G.B. Zorzoli porta all’attenzione un fatto apparentemente ovvio ma troppo a lungo colpevolmente negati in Europa dai promotori delle rinnovabili che li “portava a dare per scontato che eolico e fotovoltaico fossero inattaccabili da situazioni metereologiche estreme” quando invece ne sono massimamente colpite per il loro esserne inevitabilmente esposte, “alla luce soprattutto del loro atteso intensificarsi a causa dei cambiamenti climatici”.  

Fonti – scrive Zorzoli – che presentano rischi “maggiori di quanti ne immagini la nostra fantasia” e che “incidono sulla sicurezza energetica”. L’articolo analizza le cause della scarsa attenzione a questi rischi e passa successivamente ad analizzare sia gli eventi che possono danneggiare o addirittura mettere fuori servizio impianti eolici e fotovoltaici, sia le misure per mitigarne gli effetti.

L’articolo di Goehring e Rozencwajg dal significativo titolo L’illusione norvegese mette invece sotto la lente l’impatto delle auto elettriche su quello che dovrebbe essere il loro primario se non unico obiettivo: ridurre i consumi di petrolio. Esaminando i dati della Norvegia, l’articolo mostra come la domanda di benzina e diesel nel paese simbolo della penetrazione elettrica nella mobilità sia diminuita di appena il 4% a fronte di una quota di veicoli elettrici arrivata al 20%. La domanda petrolifera, sostengono gli autori, non verrà scalfita da una maggiore penetrazione dei modelli elettrici nel parco circolante.

Il terzo articolo porta la firma del maggiore storico dell’energia, Vaclav Smil, ed ha anch’esso un titolo significativo: It’s a material world. Lo studioso ceco ribadisce che “la difficoltà e la complessità della decarbonizzazione dell’offerta energetica globale sono state ampiamente e ripetutamente sottovalutate (…). Le sfide materiali legate alla sostituzione dei combustibili fossili con conversioni energetiche a basse o zero emissioni di carbonio non sono insormontabili, ma per affrontarle è necessario comprendere che la decarbonizzazione assoluta dell’approvvigionamento energetico globale deve ancora iniziare”.

Una fase tuttora embrionale che durerà decenni

La transizione energetica poggia le sue fondamenta sulla massiccia costruzione di nuove infrastrutture energetiche. Una fase tuttora embrionale che durerà decenni, comporterà un aumento temporaneo della domanda di combustibili fossili e quindi delle emissioni di gas serra, ma soprattutto richiederà enormi fabbisogni di materiali, tali da scontrarsi con i vincoli di produzione di cemento, rame e altri materiali critici.

“Se anche la produzione materiale aumentasse a livelli così elevati, ciò non garantisce che venga destinata a progetti di energia verde. La decarbonizzazione è inevitabilmente in competizione con i bisogni materiali di altre priorità.”

“Sebbene il costo sia già di per sé scoraggiante, negli ultimi anni si è assistito a una tardiva preoccupazione per un’altra sfida fondamentale: l’enorme fabbisogno di materiali richiesti da decenni di transizione energetica. Tali esigenze includeranno: la sostituzione di oltre 4 TW di capacità installata di generazione elettrica da combustibili fossili (ora concentrata in grandi stazioni centrali) con turbine eoliche, celle fotovoltaiche o reattori nucleari; la sostituzione di 1,4 miliardi di motori a combustione interna (Ice) alimentati a benzina e diesel con batterie o combustibili non fossili; la ricerca di metodi alternativi per fondere i minerali di ferro senza 1 miliardo di tonnellate di coke derivato dal carbone; la sostituzione di oltre mezzo miliardo di caldaie a gas naturale (nelle case e negli stabilimenti industriali e commerciali) con pompe di calore o altre fonti di calore; e l’introduzione di nuove materie prime non legate al carbonio per sintetizzare più di 400 milioni di tonnellate di plastica e quasi 200 milioni di tonnellate di ammoniaca”.

L’irrisolvibile paradosso di una domanda temporaneamente più elevata di energie fossili per favorire lo sviluppo delle rinnovabili

L’articolo affronta la problematica dei fabbisogni materiali delle nuove rinnovabili, misurati in tonnellate per MW di capacità di generazione, in particolare dell’energia eolica, che si ritiene “abbia maggiori margini di espansione rispetto al fotovoltaico grazie a un capacity factor da due a quattro volte superiore e costi unitari di installazione in calo per l’aumento delle dimensioni” (1. Effetto massa).

Un fabbisogno che appare mostruosamente elevato se confrontato con quello delle turbine a gas, “attualmente le macchine più efficienti, compatte e flessibili per la generazione di elettricità” e il cui “aggregato di circa 30 tonnellate per MW rappresenterebbe solo il 6% del materiale richiesto da una turbina eolica”.

“Ma la produzione eolica è solo una parte di una sfida materiale più ampia associata alla rapida decarbonizzazione. Altri fabbisogni sono ancora più impegnativi da soddisfare a causa della necessità di minerali metallici che contengano concentrazioni costantemente inferiori degli elementi necessari”. Lo storico passa quindi a prendere in esame la spinosa questione del rame e litio (par. 2).

La chiave è nell’ingegneria

Che fare quindi? L’enorme portata della sfida richiede lo sviluppo di soluzioni ingegneristiche (3. Focus ingegneristico). “Affrontare queste sfide relative ai materiali richiede anche l’attenzione da parte degli ingegneri per sviluppare processi più efficienti e nuove macchine che richiedano meno o diversi materiali. Tuttavia, anche se una buona ingegneria può ridurre l’entità dei vincoli materiali, non può eliminarli del tutto”.

Argomentazioni non nuove per chi ne conosce gli scritti e il pensiero del grande studioso ceco, ma che invero vengono da anni più ignorate che affrontate puntualmente. È arrivato il momento di portare la transizione in una nuova fase, ad iniziare dal dibattito e dalle narrazioni che se ne fanno, e di affrontarla con una nuova consapevolezza.


Il post presenta l’articolo di Vaclav Smil It’s a material world pubblicato su ENERGIA 2.24 (pp. 12-16)

Vaclav Smil, Università di Manitoba



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