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Innovazione dell’energia pulita per raggiungere emissioni zero

L’innovazione è la chiave per promuovere le nuove tecnologie e far progredire quelle esistenti per il raggiungimento degli obiettivi climatici di zero emissioni di anidride carbonica e migliorare la sicurezza energetica. Il Rapporto IEA sull’innovazione in materia di energia pulita è la prima pubblicazione della serie rinnovata dell’AIE Energy Technology Perspectives (ETP) e comprende un nuovo strumento che analizza la disponibilità sul mercato di oltre 400 tecnologie energetiche pulite.

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Innovazione dell'energia pulita per raggiungere emissioni zero

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Secondo l’ultimo Rapporto IEA senza una grande accelerazione nell’innovazione dell’energia pulita, i paesi e le aziende di tutto il mondo non saranno in grado di mantenere gli impegni presi per ridurre le proprie emissioni di carbonio a zero nei prossimi decenni.

Considerando che l’emergenza sanitaria e la crisi economica senza precedenti scatenata dalla pandemia di Covid-19 rischiano di provocare una battuta d’arresto delle innovazioni nel campo dell’energia pulita in un momento in cui sono necessari progressi più rapidi, il messaggio che emerge è molto chiaro: senza una forte accelerazione nell’innovazione dell’energia pulita, non sarà possibile raggiungere gli obiettivi di zero emissioni di anidride carbonica, nonostante gli impegni di sostenibilità a lungo termine assunti da governi e aziende, come l’accordo di Parigi sui cambiamenti climatici. C’è infatti un netto scollamento tra questi impegni di alto profilo e lo stato attuale delle tecnologie energetiche pulite che possono aiutare la riduzioni delle emissioni coerentemente con questi target, ma da sole non sono sufficienti ad assicurare la sicurezza dei sistemi energetici, anche con politiche molto più forti a loro sostegno.

Il rapporto Clean Energy Innovation identifica i principi chiave dell’innovazione tecnologica e quantifica gli investimenti necessari per un settore energetico più pulito e resiliente a emissioni nette zero.

Prima di tutto è necessario che i governi mantengano i finanziamenti pianificati fino al 2025 per la ricerca e lo sviluppo e considerino la possibilità di aumentarli in specifiche aree strategiche.

Il Rapporto è accompagnato da una nuova Guida alle tecnologie per l’energia pulita dell’ETP che comprende circa 400 tecnologie e ne identifica lo stadio di preparazione al mercato. Per ciascuna di queste tecnologie, include informazioni sul livello di maturità (o Technology Readiness Level, TRL) e i piani di sviluppo e di implementazione, oltre a specificare obiettivi di miglioramento dei costi e delle prestazioni.

La sfida dell’innovazione energetica

L’efficienza energetica e le energie rinnovabili sono fondamentali per il raggiungimento degli obiettivi climatici, ma sono necessarie anche altre tecnologie per ridurre le emissioni in settori particolarmente energivori e inquinanti – come il trasporto marittimo, i camion, l’aviazione e le industrie pesanti come l’acciaio, il cemento e i prodotti chimici. La decarbonizzazione di questi settori richiederà in gran parte lo sviluppo di nuove tecnologie non ancora in uso, mentre molte delle tecnologie per l’energia pulita oggi disponibili necessitano di un maggior lavoro per ridurre i costi e accelerare la diffusione.

La riduzione delle emissioni globali di CO2 richiederà un’ampia gamma di tecnologie diverse che operino in tutti i settori dell’economia in varie combinazioni e applicazioni. Queste tecnologie si trovano in fasi di sviluppo molto diverse, ma è già possibile tracciare una mappa di quanto probabilmente povranno contribuire alla riduzione delle emissioni per raggiungere gli obiettivi internazionali in materia di energia e clima.

Le tecnologie chiave di cui il settore energetico ha bisogno per raggiungere lo emissioni zero sono oggi note, ma non tutte sono pronte. Circa la metà delle riduzioni cumulative delle emissioni che porterebbero il mondo su una traiettoria sostenibile provengono da quattro mercati tecnologici principali. Questi sono l’elettrificazione dei settori di uso finale come il riscaldamento e i trasporti; le tecnologie di cattura, utilizzo e dello stoccaggio del carbonio; l’uso di idrogeno a basso contenuto di carbonio e di combustibili derivati dall’idrogeno e l’uso della bioenergia.

Ognuna di queste aree deve affrontare delle sfide per diventare commercialmente interessante nei settori in cui la riduzione delle emissioni è più difficile. Basti pensare che ci sono voluti decenni perché i pannelli solari e le batterie raggiungessero lo stadio attuale.

In particolare, il rapporto sottolinea l’importanza di assicurarsi che le soluzioni cruciali per l’energia pulita siano pronte in tempo per l’avvio di cicli di investimento pluridecennali nelle industrie chiave: se le tecnologie chiave saranno disponibili entro il 2030 per sfruttare il prossimo ciclo di rinnovamento degli impianti nell’industria pesante, si potrebbero evitare quasi 60 gigatonnellate di emissioni di carbonio.

Un altro problema è che molte delle tecnologie per l’energia pulita oggi disponibili come le turbine eoliche offshore, i veicoli elettrici e alcune applicazioni di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio – hanno bisogno di una continua spinta all’innovazione per ridurre i costi e accelerare la diffusione.

Le nuove tecnologie per l’energia pulita

La nuova Guida alle tecnologie per l’energia pulita dell’ETP realizzata dall’IEA comprende circa 400 tecnologie componenti e ne identifica lo stadio di preparazione per il mercato.

Le tecnologie in fase di prototipo svolgono un ruolo molto importante: ad esse è legato circa il 35% delle riduzioni cumulative delle emissioni di CO2 necessarie per passare a un percorso sostenibile. Un ulteriore 40% delle riduzioni si basa su tecnologie non ancora commercializzate. Ciò significa che è necessario un grande sforzo per er accelerare l’innovazione. Tra gli esempi di tecnologie sviluppate negli ultimi decenni in materia di energia vi sono prodotti come i LED e le batterie agli ioni di litio, che hanno richiesto 10-30 anni per passare dal primo prototipo al mercato di massa.

In questo momento sarebbe necessario un rapido progresso nella progettazione di nuove batterie che sono ancora in fase di prototipo per garantire la transizione del trasporto a lunga distanza dai combustibili fossili all’elettricità.

La strada dell’innovazione, spiega il Rapporto è complessa e passa da vari stadi, senza che il successo sia garantito: un’idea si trasforma infatti in un progetto e poi in un prototipo oggetto di dimostrazione su scala reale, in questa fase c’è un divario di costi e prestazioni con le tecnologie consolidate che si possono fronteggiare con il sostegno dei governi. Infine nella fase matura il prodotto diviene una scelta consolidata per i nuovi acquisti.

Come l’innovazione può aiutare a raggiungere gli obiettivi di emissioni nette a zero

Nel Rapporto viene presentato un caso di innovazione che dimostra come le emissioni nette zero potrebbero essere raggiunte a livello globale nel 2050, in parte presupponendo che le tecnologie attualmente in fase di prototipizzazione siano rese rapidamente disponibili per investimenti commerciali. naturalmente ci sono grandi incertezze sui costi e sulle tempistiche di queste tecnologie,.

Nello scenario Faster Innovation Case, quasi la metà di tutte le riduzioni di emissioni nel 2050 rispetto agli attuali piani di politica sarebbero dovute a tecnologie che oggi non hanno ancora raggiunto il mercato. Rispetto a un caso in cui non vi è alcun miglioramento delle tecnologie già in uso oggi, le tecnologie in fase iniziale forniscono circa un terzo delle riduzioni delle emissioni. In pratica questo caso richiederebbe, ad esempio, una media di due nuovi impianti siderurgici a idrogeno che entrino in funzione ogni mese da qui al 2050. Attualmente, la tecnologia per questi impianti è solo allo stadio di prototipo. Allo stesso tempo, ogni anno dovrebbero essere costruiti 90 nuovi impianti bioenergetici che catturino e immagazzinino le proprie emissioni di CO2. Oggi, c’è solo un impianto su larga scala in funzione.

La battuta d’arresto dovuta al Covid-19

In un momento in cui l’innovazione più rapida è estremamente necessaria, la pandemia di Covid-19 ha causato una grave battuta d’arresto. Nell’immediato futuro, la capacità del mondo di portare sul mercato nuove tecnologie sarà più debole a causa delle perturbazioni causate dalla pandemia. Le incertezze del mercato e delle politiche minacciano di ridurre i fondi a disposizione degli imprenditori.

In questa situazione è fondamentale che i governi mantengano e anzi aumentino i propri impegni per accelerare l’innovazione in materia di energia pulita.

 

La stima dell’IEA è che per il raggiungimento di obiettivi energetici e climatici sostenibili, gli investimenti nelle tecnologie che sono oggi allo stadio di prototipi dovrebbero aggirarsi intorno ai 350 miliardi di dollari all’anno nei prossimi due decenni.

 

In particolare, è importante mantenere i finanziamenti per la ricerca e lo sviluppo a livelli pianificati fino al 2025, considerare la possibilità di aumentarli in aree strategiche e le sinergie tra diversi settori.

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