Oramai è chiaro a tutti che mitigare l’azione del cambiamento climatico è una questione di natura critica ed urgente, tanto che si parla di vera e propria emergenza climatica.
Per limitare l’aumento della temperatura globale a +1,5°C rispetto i livelli pre-industriali entro il 2050, come richiedono gli accordi di Parigi, sarà necessario rivoluzionare il comparto energetico realizzando una vera e propria transizione energetica verso metodi di produzione a basse emissioni di CO2, "low carbon". Pertanto, tra le azioni da intraprendere sarà necessario spegnere gradualmente le molte centrali di produzione di energia elettrica che usano combustibili fossili quali carbone e metano e puntare su centrali idroelettriche.
Attualmente, in Italia, le centrali idroelettriche soddisfano una quota significativa del fabbisogno elettrico nazionale. Esse forniscono un contributo determinante alla flessibilità e alla sicurezza del settore elettrico, poiché sono in grado di aumentare e diminuire la produzione di elettricità più rapidamente rispetto a centrali nucleari, a carbone o a gas.
In questo articolo approfondiamo la tematica della transizione energetica nel comparto idroelettrico assieme all'Ing. Nicola Bragato, CEO di RNB Hydro.
Nello specifico, parliamo di:
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L’Ing Nicola Bragato opera attivamente nel comparto idroelettrico, da oltre 10 anni, con progetti sviluppati su scala internazionale.
Nella lunga esperienza maturata nel settore rientra la partecipazione alla progettazione e costruzione di decine di impianti con potenze installate a partire dai pochi kW sino a centinaia di MW. Oggi, è CEO di RNB Hydro, firma di ingegneria che offre consulenza, progettazione ed expediting in ambito hydropower.
Impianti idroelettrici vs impianti solari ed eolici
Rinunciare all’apporto, oggigiorno imponente, delle centrali alimentate con carbon-fossili comporta l’inserimento nelle reti elettriche di molti impianti ad energia rinnovabile di tipo solare ed eolico.
Ci si aspetta che questo possa causare, nel medio periodo, dei disagi sulle reti elettriche in termini di aumento rampa serale di carico, riduzione potenza regolante e riduzione margini di riserva alla punta. A ciò si aggiungerebbe un aumento delle congestioni sulla rete elettrica, una maggiore esigenza di risorse rapide di regolazione oltre a periodi di overgeneration. (Fonte: Terna)
Nello scenario attuale il solare e l'eolico sono ormai fonti energetiche indispensabili, ma difficili da allineare con la domanda di energia in quanto intermittenti e imprevedibili. Questo semplicisticamente poiché, mentre il vento può soffiare o meno in maniera intermittente durante il corso della giornata e il sole fornisce il suo massimo contributo verso l’ora di pranzo, la domanda di elettricità in rete aumenta al mattino quando le persone di svegliano e vanno al lavoro; e di nuovo la sera quando le persone rientrano a casa, cucinano la cena e accendono le luci.
Ciò implica momenti in cui il fabbisogno energetico supera di gran lunga la disponibilità di energia solare ed eolica, così come momenti in cui queste fonti volatili generano più elettricità del necessario, in una parola: overgeneration.
Lo squilibrio tra domanda e offerta dovrà essere mitigato provvedendo allo stoccaggio dell’energia in eccesso durante i periodi di overgeneration e alla gestione dei carichi durante le notti senza vento o le giornate nuvolose.
Gli impianti idroelettrici convenzionali e le centrali idroelettriche a pompaggio sono destinati a essere la chiave del bilanciamento nel mix energetico rinnovabile. Questi sistemi sono in grado di supportare l’integrazione di fonti solari ed eoliche offrendo quelle che sono le loro peculiarità: controllo, flessibilità e capacità di accumulo.
È noto infatti che gli impianti idroelettrici a pompaggio agiscono come una batteria verde che può ricaricarsi quando l’offerta di energia supera la domanda e, viceversa, scaricarsi quando la richiesta aumenta.
L’idroelettrico è quindi il complemento ideale non solo alle energie rinnovabili ad alta potenza e ad alta volatilità come l'eolico e il solare, ma anche ai metodi di stoccaggio a breve termine come le batterie. Risultano, infatti, molto veloci nella regolazione e quindi perfetti per bilanciare picchi improvvisi di consumo o di produzione.
La parola d’ordine per l’idroelettrico del futuro è quindi flessibilità ed affidabilità per far fronte al cambiamento così significativo delle caratteristiche della domanda di energia.
Nuove tecnologie, innovazioni e nuovi schemi di funzionamento sono auspicati per supportare l’idroelettrico nel suo ruolo chiave di integratore di fonti rinnovabili intermittenti.
Xflexhydro, ad esempio, è un progetto europeo, in seno a Horizon 2020, che ha l'obiettivo di sperimentare nuove strategie di gestione e funzionamento su impianti idroelettrici esistenti.
Gli elementi secondo IRENA per una transizione energetica giusta
L’aumento importante dello share di solare ed eolico richiederà, di pari passo, un importante aumento della produzione idroelettrica; infatti, secondo IRENA (International Renewable Energy Agency), l’attuale parco idroelettrico mondiale dovrà aumentare di circa il 60% entro il 2050.
La sostenibilità di un'azione così consistente di aumento della capacità di generazione idroelettrica, deve passare anche attraverso la ricerca del potenziale nascosto, o non sfruttato, delle infrastrutture esistenti; oltre all’incremento della capacità di accumulo che può essere ottenuta, dove possibile, innalzando gli sbarramenti e/o costruendo nuovi bacini.
È riconosciuto e va ricordato che i bacini associati agli impianti idroelettrici contribuiscono e contribuiranno sempre di più alla mitigazione degli effetti del cambiamento climatico che si manifestano con eventi atmosferici estremi, alluvioni e siccità.
Già nel 2019 Terna ribadiva come l’Italia avesse urgentemente bisogno di usare i pompaggi quali supporto alle rinnovabili intermittenti e che nel 2030 sarebbe stato necessario aver quasi raddoppiato l’attuale potenza di pompaggio, costruendo centrali di pompaggio idroelettrico per altri 6 GW oltre l’attuale, tutte nel centro-sud e nelle isole dove le fonti eoliche e solari daranno un contributo importante. Ad oggi, anche in seguito alla pandemia, questa necessità può assumere i caratteri di urgenza, se intesa come opportunità di rilancio economico-finanziario attraverso consistenti investimenti nelle infrastrutture di cui abbiamo discusso sinora. Molti degli impianti attivi, infatti, necessiterebbero di manutenzione e ammodernamento per fornire il giusto contributo, una problematiche che ad oggi sembra essere sottovalutata anche dal PNRR.
In conclusione, insieme all’accumulo elettrochimico e all’idrogeno, l’idroelettrico giocherà un ruolo chiave per la transizione energetica. Le moderne centrali idroelettriche stanno contribuendo e potranno contribuire sempre più ad accelerare la transizione verso l’energia pulita fornendo servizi di potenza, accumulo, flessibilità e mitigazione climatica. Per perseguire queste obiettivi saranno necessari investimenti volti a un miglioramento dell’efficienza degli impianti esistenti intervenendo a livello di infrastrutture.
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