Impianti ibridi eolico-fotovoltaico per ottimizzare le reti

Impianti ibridi eolico-fotovoltaico possono consentire di contenere gli investimenti nelle reti elettriche grazie alla complementarietà dei profili giornalieri di generazione delle due fonti. Peccato che in Italia non sia ancora possibile.

Sul terzo numero 2024 di ENERGIA, Valeria Palmisano Chiarelli e Chicco Testa hanno ribadito che non va sottovalutato il costo degli investimenti richiesti nelle reti elettriche per sostenere la crescita delle fonti rinnovabili.

“Solo per le reti energetiche, il Piano d’azione della Commissione stima un fabbisogno pari a 584 miliardi di euro al 2030», scrive Palmisano. «La loro crescita porta con sé costi aggiuntivi (accumuli, reti elettriche) che sarebbe bene stimare nel medio lungo periodo», raccomanda Testa.

In realtà, confrontati con le previsioni della Iea, entrambi i rilievi sono assimilabili a benevole carezze: «Realizzare gli obiettivi nazionali significa aggiungere o ristrutturare più di 80 milioni di chilometri di reti entro il 2040, l’equivalente dell’attuale rete globale», cioè una lunghezza complessiva pari a 2.000 volte la  circonferenza del nostro Pianeta.  

In realtà l’impegno da qui al 2040 può essere meno sfidante. Infatti, anche nel caso delle reti elettriche continua ad essere confermata l’affermazione di Karl Popper, secondo il quale un problema ci stimola ad apprendere, a portare avanti le conoscenze e a sperimentare.

I fondamenti degli impianti ibridi  

Grazie al calo dei costi di produzione, nell’ultimo decennio la consistente crescita della generazione elettrica rinnovabile è stata in larghissima misura coperta dall’eolico e dal fotovoltaico (Iea, Electricity Mid-Year Update – July 2024).

Mentre la convenienza di un impianto fotovoltaico dipende soprattutto dal livello di irraggiamento solare, condizione che rende questa tecnologia potenzialmente in grado di fornire energia elettrica a circa l’80% della popolazione mondiale, quella dell’eolico, legata alla disponibilità di adeguati regimi di vento che sono sito dipendenti, è geograficamente molto più limitata (questo vincolo è peraltro compensato da produzioni di energia elettrica, a pari capacità, superiori al fotovoltaico).

Infine, i profili giornalieri della generazione eolica e fotovoltaica sono complementari, con la prima tendenzialmente maggiore nelle ore notturne e la seconda disponibile solo in quelle diurne.

Proprio le diversità esistenti tra le due tecnologie possono essere sfruttate per contenere gli investimenti nelle reti elettriche.

Due piccioni (eolico e fotovoltaico) con una fava (la rete)

Quando si realizza un nuovo impianto eolico o fotovoltaico, si deve chiedere la connessione al gestore della rete per il valore più elevato dell’energia elettrica che l’impianto è in grado di produrre. Data l’intermittenza della loro generazione, per un numero rilevante di ore la connessione resta vuota o sottoutilizzata. Si è pertanto in presenza di investimenti poco efficienti sotto il profilo finanziario e di occupazione del territorio. La situazione peggiora ulteriormente se allacciato alla rete è un impianto fotovoltaico, che di norma è caratterizzato da una minore produzione energetica giornaliera.

Da questi problemi è popperianamente scaturita una soluzione in grado di valorizzare maggiormente la rete elettrica. 

Se sul sito di un parco eolico si installa un impianto fotovoltaico con una produzione di energia che, sommandosi a quella eolica, non superi quella massima autorizzata dalla concessione, non sarà necessaria una nuova rete. Inoltre, con questa scelta si evita l’impatto ambientale, paesaggistico e urbanistico di una nuova connessione. Insomma, impianti ibridi eolico-fotovoltaico possono rappresentare la classica soluzione vantaggiosa per il produttore elettrico (non per il gestore della rete, che perde una quota rilevante del proprio fatturato).  

Impianti ibridi sono fattibili solo a determinate condizioni

L’ibridizzazione è però fattibile solo a determinate condizioni. Innanzi tutto, sulla base dei dati relativi alla generazione eolica e del potenziale di quella fotovoltaica, va verificato se tutte e due sono tali da rendere compatibile il loro accoppiamento.

I vantaggi derivanti dal costo ridotto della rete possono infatti consentire di sacrificare una frazione dei kWh prodotti da una o da entrambe le tecnologie, ma solo entro determinati limiti. Ad esempio, non consentono l’ibridizzazione i parametri del vento di un parco eolico off-shore, che determinano una produzione giornaliera così elevata da lasciare margini insufficienti a quella fotovoltaica.

Inoltre, può non essere adeguata l’area lasciata disponibile dal parco eolico, perché troppo piccola per un’istallazione fotovoltaica di capacità adeguata a renderla competitiva, oppure presenta ombreggiamenti da parte delle pale eoliche o della configurazione orografica circostante.

Infine, l’impianto ibrido deve essere dotato di una capacità di accumulo sufficiente a evitare una perdita della produzione eolica o fotovoltaica, quando è contemporanea, o a compensare eventuali deficit dell’offerta di energia, purché il suo costo sia adeguatamente contenuto, circostanza oggi facilitata dal vertiginoso calo dei prezzi delle batterie agli ioni di litio.

Impianti ibridi: le prime realizzazioni

I primi impianti ibridi eolico-fotovoltaico erano tutti di dimensioni limitate, com’è consueto quando si tratta di esplorare nuove opzioni tecnologiche.

La utility portoghese EDP Renewables (EDPR), pioniera di questa soluzione, ha realizzato il primo impianto ibrido eolico-fotovoltaico a Sabugal, in Portogallo, dove accanto al preesistente parco eolico con una capacità totale di 11 MW è stato installato un impianto fotovoltaico di 8,4 MW; l’impianto è in grado di produrre fino a 39,5 GWh all’anno.

Subito dopo EDPR ha realizzato il primo impianto ibrido in Spagna. Accanto al parco eolico São João, operativo dal 2008 con una capacità di 22,8 MW, è stato installato un impianto fotovoltaico di 21 MW. L’effetto congiunto delle due tecnologie produce 79 GWh/a di energia rinnovabile⁽⁷⁾.

Il primo passo verso impianti ibridi utility scale è il progetto diBaywa r.e. (l’operatore delle rinnovabili di BayWa con sede a Monaco di Baviera)che in partnership con la Compañía Energética Aragonesa de Renovables (CEAR) sta realizzando in Spagna su un’area che coinvolge tre comuni (Épila, Lumpiaque, Rueda de Jalón) nella provincia di Saragozza. È un impianto ibrido costituito da tre parchi eolici con una capacità complessiva di 135 4MW e da due impianti fotovoltaici di 30 e 23 MW, per una generazione cumulata di 475 GWh/a. L’entrata in esercizio è prevista entro la fine del 2025.

Il salto quantitativo sarà completato dal gruppo VSB con sede a Dresda e filiali in diversi paesi europei (Francia, Italia, Croazia, Polonia e Finlandia), grazie a un progetto utility scale in Finlandia, a Puutionsaari, di capacità pari a 450 MW. A un parco eolico con una capacità nominale complessiva di 350 MW verranno abbinati 100 MW di fotovoltaico. L’entrata esercizio è prevista nel 2028.

Perché in Italia non è ancora possibile?

Siamo pertanto nella fase di avanzato sviluppo di una nuova opzione tecnologica che in Italia sta suscitando interesse anche nel mondo della finanza. 

Come sempre accade, i produttori elettrici che in materia riusciranno ad accumulare tempestivamente un adeguato know-how, avranno un vantaggio competitivo tutt’altro che trascurabile.

Purtroppo, la realizzazione di questa tipologia di impianti ibridi non è ancora possibile in Italia, dove si stima che ai 13 GW di eolico esistenti potrebbero essere abbinati circa 5 GW di fotovoltaico. Poiché la stessa proporzione si manterrebbe anche con i 26 GW di eolico onshore che l’Italia prevede al 2030, si arriverà a circa 10 GW complessivi di solare abbinabile a fine decennio.

Si è infatti in attesa di una delibera di Arera, che sta ancora valutando questa opzione tecnologica. Come spesso accade quando una decisione tarda ad arrivare, incominciano a circolare voci su una presunta ostilità agli impianti ibridi da parte di un importante operatore energetico.

Gli impianti ibridi eolico-fotovoltaico non sono la panacea di tutti i mali, ma indubbiamente rappresentano un’opportunità che non va lasciata cadere e ancor meno offuscata da voci su pressioni indebite.

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GB Zorzoli è membro del Comitato Scientifico di ENERGIA

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Foto: Impianti ibridi eolico-fotovoltaico Sabugal