I costi delle tecnologie rinnovabili a confronto
M. GABRIELLA IMBESI
Analisi dei costi
L’Agenzia internazionale dell’energia rinnovabili (IRENA) ha curato la pubblicazione1 di un dossier articolato in cinque rapporti che esaminano i costi comparati da fonti rinnovabili ovvero i costi dell’energia prodotta da biomassa, forza idrica e vento, dell’energia solare e di quella fotovoltaica. L’analisi svolta si conclude con la proposta di costituire una banca dati che, confrontando gli indicatori di costo delle diverse tecnologie adottate (attrezzature, progetto e costi di elettricità), esamina per ciascuna di esse il trend dei relativi costi e delle altre eventuali variabili.
I singoli rapporti, più che fornire una dettagliata analisi finanziaria dei progetti economici distinti secondo la tipologia della fonte rinnovabile, rappresentano un utile strumento d’informazione in ordine alle scelte ed agli investimenti che i policy makers sono tenuti a effettuare.
Lo studio esamina anche l’impatto degli incentivi e degli aiuti di Stato. In questo contesto la valutazione dei costi è effettuata disaggregando le singole componenti che comprendono il costo dei trasporti (livello d’importazione), i costi non commerciali (la rete di connessione e il capitale lavoro) ed i costi legati al progetto in itinere (costi finanziari, ricerca della qualità, fattore competenza, ammortamento dei costi, ecc.).
Questo processo conduce alla definizione della c.d. “media dei costi livellati di elettricità” (Levelized Cost of Electricity – LCOE) che dipende dal tipo di tecnologia, dal Paese oggetto di analisi, dal progetto adottato, dagli investimenti, dai costi e dall’efficienza/performance della tecnologia.
• Biomassa:
La produzione di energia elettrica da biomassa è una tecnologia matura e, sotto il profilo commerciale, facilmente disponibile. Sui costi hanno grande influenza soprattutto le dimensioni degli impianti e, dunque, l’eventuale applicazione di economie di scala. Nel 2010 la potenza globale emessa da biomasse è stata tra i 54 ed i 62 GW, vale a dire l’1,4 – 1,5% dell’energia totale prodotta. Europa e Nord e Sud America contribuiscono da sole all’85% della produzione mondiale. In Europa spiccano (complessivamente al 61% del totale) Inghilterra, Scozia e Svezia; ma la biomassa derivata dalla produzione lignea è concentrata in Finlandia, Svezia, Inghilterra e Germania che raggiungono quota 67,1% della produzione europea.
Il Brasile è invece il maggior produttore di biomassa elettrica derivata dall’uso estensivo di bagasse2 per cogenerazione da zucchero ed etanolo.
In particolare nella produzione di cui trattasi vanno considerate tre componenti critiche:
gli stoccaggi delle biomasse ovvero il composto chimico eterogeneo dipendente dalle diverse specie vegetali che lo compongono (residui agricoli, erbacei, arbusti e legni, rifiuti forestali e urbani);
la conversione delle biomasse, ovvero la trasformazione delle materie prime in energia per uso domestico e per la produzione di elettricità;
le tecnologie adottate per la produzione di energia.
Il rapporto sottolinea come il costo degli stoccaggi delle materie prime giochi un ruolo prevalente rispetto agli altri fattori, in quanto, se è disponibile una materia prima a costi ridotti come il residuo di canna da zucchero, il processo di trasformazione/combustione in una caldaia e in una turbina a vapore necessita solo di un 27% di materie prime. Nel caso invece di sistemi di generazione del gas derivante da discarica, lo stock di materie prime può raggiungere il 40% del totale dei LCOE
• Energia idrica:
è una fonte rinnovabile che sfrutta il ciclo naturale dell’acqua; anzi è la tecnica tra quelle rinnovabili più matura, affidabile e dai costi certi. L’energia idroelettrica è infatti la forma più diffusa di produzione energetica, in quanto rappresenta il 16% della produzione mondiale di elettricità, cioè i quattro/quinti delle fonti rinnovabili.
Si tratta della risorsa alternativa più flessibile, tenuto conto che può servire reti complesse, semplici ed isolate. Sebbene, come già detto, sia una forma energetica matura, la tecnologia e la ricerca possono ancora influire positivamente sulla performance ambientale, riducendo drasticamente i costi di produzione. Per questo motivo la produzione globale di energia idroelettrica, solo nel 2010, è cresciuta di oltre il 5% , segnata dalla leadership della Cina.
Lo studio riferisce che nel periodo 2007/2050 lo sfruttamento dell’energia idroelettrica dovrebbe crescere del 75%, ma la percentuale potrebbe salire all’85% se lo scenario fosse caratterizzato da una politica aggressiva nei confronti dei gas serra.
L’analisi dei costi non può prescindere comunque dalla scelta del sito, dall’organizzazione e dal costo delle materie prime come capitale e lavoro.
• Energia fotovoltaica:
la tecnologia fotovoltaica, che converte direttamente l’energia solare in energia elettrica, è stata scoperta nel 1954 nei Bell Telephone Laboratories ed è considerata la risorsa energetica più democratica, in quanto è una forma di energia ovunque disponibile e il cui accesso è potenzialmente consentito a chiunque; inoltre la produzione dipende dalle dimensioni dei pannelli istallati. Il solare fotovoltaico è poi la risorsa rinnovabile meno costosa considerato che non affronta i costi del petrolio e presenta costi di produzione e manutenzione piuttosto contenuti rispetto alle altre fonti energetiche.
L’unico limite è dato dal fatto che il suo utilizzo è condizionato dal clima e dalla posizione geografica (è mediamente più sviluppato nei Paesi a clima caldo o temperato).
I pannelli solari, a seconda del materiale di composizione, possono sono classificati in:
– pannelli di 1° generazione: sono i più diffusi e utilizzano il silicio cristallino;
– pannelli di 2° generazione: si tratta di micro moduli sottili, entrati nel mercato recentemente, che sfruttano un sottile film a base di silicio amorfo o di tellururo di cadmio o di indio diselenide;
– pannelli di 3°generazione: prevedono tecnologie avanzate ancora in fase di sperimentazione, come il c.d. fotovoltaico organico o ibrido, e rappresentano la nuova frontiera della ricerca in questo settore.
Nel complesso il fotovoltaico è una delle forme energetiche che più si è sviluppata nell’ultimo decennio tanto da raggiungere nel 2011 un tasso di crescita annuale pari a quota 44%. Al risultato hanno contribuito meccanismi come feed on tariffs3 e i crediti fiscali
• Energia eolica:
L’analisi dei costi per la produzione di energia eolica deve tener conto di una serie di variabili che, tuttavia, escludono l’impatto sulla tecnologia in questione degli incentivi statali, della tassazione e dei benefici da energia rinnovabile consistenti nella riduzione di esternalità. Vanno invece considerati i costi di allocazione degli impianti e quelli di connessione alla rete.
L’energia eolica sfrutta l’energia cinetica del vento per mettere in movimento le turbine che generano, con la forza meccanica, l’energia elettrica. Il primo impianto eolico risale al 1979 ed è stato costruito in Danimarca.
Le potenzialità dell’energia eolica dipendono dalla corretta mappatura delle aree geografiche interessate dalla ventilazione. I dati conosciuti non sono al momento esaustivi sebbene ci sono molti Paesi con aree che presentano una velocità media del vento superiore agli 80 m/h. Tuttavia influiscono altri fattori come le dimensioni delle turbine, il diametro del rotore, l’impianto della turbina e la porzione di terreno dedicato agli impianti eolici. La crescita del mercato eolico è stata guidata fino al 2008 dall’Europa, con in testa Danimarca, seguita da Germania (12% della produzione eolica mondiale) e Spagna (9%). Successivamente sono entrati nel mercato Italia, Francia e Portogallo (rispettivamente 3%, 3% e 2%).
Dopo il 2008 però sono cambiati i protagonisti perché anche Nord America (USA al 20%) e Cina (al 26%) si sono accostate all’energia eolica.
• Energia solare (Concentrating Solar Power – CSP):
Il ruolo innovativo dei più recenti impianti ad energia solare concentrata, che riescono a produrre energia elettrica senza far ricorso al carbon fossile o alla reazione nucleare, anche in condizioni climatiche sfavorevoli, quali la scarsa insolazione. Tali caratteristiche spiegano il più ampio ricorso e soprattutto le prospettive di sviluppo dell’energia solare rispetto a quella fotovoltaica che, comunque, restano legate alla ricerca,.
L’impianto solare tradizionale è a centrale ricettrice ed utilizza collettori (ovvero specchi) a forma di parabola per concentrare la luce solare; gli specchi sono puntati verso un serbatoio e l’energia prodotta fa evaporare il liquido contenuto nel serbatoio che inviato alla turbina muove l’alternatore per generare energia elettrica che consente alle turbine a vapore di sviluppare energia.
La maggior parte delle parabole funziona attualmente con oli sintetici che trasferiscono il fluido ad una temperatura di oltre 400°C.
I relativi impianti hanno elevati costi di capitale, sebbene il costo presunto di petrolio sia praticamente nullo. Anche i costi di produzione e mantenimento sono piuttosto elevati, così come i costi livellati dell’elettricità (LCOE).
La soluzione più efficace per la riduzione dei costi resta l’adozione di economie di scala che dipendono dalla dimensione degli impianti e il cui sviluppo è attualmente affidato alla ricerca scientifica e tecnologica. Altra soluzione è l’adozione di tecnologie avanzate come il sistema a concentrazione lineare che si utilizza specchi parabolici a struttura lineare ed un tubo. L’adozione delle “torri solari” potrebbe rappresentare la strategia più innovativa per produrre l’energia del futuro, in quanto queste sono in grado di raggiungere alte temperature con perdite “manovrabili” utilizzando sale fuso come elemento fluido per il trasferimento di calore. Tale tecnologia consentirebbe infatti di raggiungere alte temperature con un ciclo di produzione del vapore efficiente e la conseguente riduzione dei costi.
Attualmente la Spagna è il più grande produttore di energia elettrica da CSP.
1 Renewable Energy Technologies: Cost analysis series (IRENA), giugno 2012
2 Materia fibrosa derivata dall’estrazione di canna da zucchero
3 Regime di tariffe che incentiva l’energia prodotta e che dipende dalle dimensioni e dal livello di integrazione architettonica del fotovoltaico
Pubblicato su AmbienteDiritto.it il 21 agosto 2012