Rinnovabili in Italia: un sistema energetico interamente rinnovabile entro il 2050 può diventare realtà

L’Italia potrebbe basare il proprio sistema energetico quasi interamente su fonti rinnovabili, con il fotovoltaico e l’eolico (sia onshore che offshore) che potrebbero arrivare a coprire circa il 90% della produzione elettrica nazionale. A dichiararlo è lo studio “100% renewable energy Italy: A vision to achieve full energy system decarbonisation by 2050” realizzato da Lorenzo Mario Pastore e Livio de Santoli ricercatori presso l’Università La Sapienza di Roma e pubblicato su ScienzeDirect.

Per gli studiosi questa trasformazione richiederà un approccio integrato che coinvolge diversi settori chiave dell’economia.

Pastore e de Santoli evidenziano la necessità di un’analisi sistematica per la transizione dell’Italia verso un sistema energetico 100% rinnovabile. Sebbene esistano ricerche che affrontano singoli aspetti della decarbonizzazione, manca ancora un approccio integrato che consideri simultaneamente tutti i settori energetici e le loro interazioni. L’obiettivo di questa ricerca è quindi quello di esplorare scenari di decarbonizzazione completi, concentrandosi sulle sfide legate ai settori difficili da elettrificare e sulle strategie per garantire flessibilità al sistema. In particolare, lo studio assume una rilevanza strategica per il contesto italiano, caratterizzato da un’elevata disponibilità di risorsa solare, ma da un potenziale eolico limitato, rendendo importante l’ottimizzazione delle risorse rinnovabili nazionali per garantire sicurezza e stabilità al sistema energetico del futuro.

I punti chiave della ricerca

Lo studio ha dimostrato che un sistema energetico alimentato al 100% da fonti rinnovabili è sia tecnicamente che economicamente realizzabile nel nostro Paese. Un ruolo fondamentale in questo scenario sarà giocato dalle tecnologie Power-to-X, che si riveleranno essenziali per bilanciare la generazione intermittente di energia, diminuire la necessità di grandi capacità di accumulo elettrico stazionario e ridurre il consumo di biomassa.

Secondo la ricerca, l’energia eolica emerge come prioritaria rispetto al fotovoltaico, nonostante l’Italia benefici di un elevato numero di ore di pieno carico per quest’ultimo. La scelta strategica è dettata dal profilo di generazione dell’eolico più distribuito nell’arco dell’anno, che permette di minimizzare gli eccessi critici e garantire la stabilità del sistema energetico.

Lo studio identifica alcuni elementi chiave nel cammino verso la decarbonizzazione del Paese. Il risparmio energetico nel settore edilizio e industriale si rivela indispensabile per ridurre la domanda finale di energia. Parallelamente, l’elettrificazione della domanda di calore e del trasporto leggero risulta altrettanto importante per aumentare la penetrazione dell’elettricità rinnovabile negli usi finali. Il teleriscaldamento spicca come soluzione efficiente ed economica per soddisfare gran parte della domanda di calore negli edifici.

Nel settore dei trasporti, lo studio prevede una diffusa elettrificazione del trasporto leggero. Per il trasporto pesante e l’industria, dove l’elettrificazione diretta risulta più complessa, si propone l’utilizzo di combustibili alternativi come l’idrogeno, i biocarburanti e gli elettrocarburanti.

Analizziamo ora gli scenari nel dettaglio per comprendere il percorso di decarbonizzazione evidenziato dagli studio della Sapienza.

Come decarbonizzare il riscaldamento?

La decarbonizzazione del settore del riscaldamento in Italia, attualmente dominato dalle caldaie a gas naturale decentralizzate, si sta orientando verso un approccio integrato che combina diverse soluzioni tecnologiche. Le ricerche indicano che la strategia più efficiente per il riscaldamento nei settori residenziale e commerciale consiste nell’elettrificazione attraverso pompe di calore, con un’implementazione differenziata tra aree urbane e rurali. Nelle zone urbane, si prevede lo sviluppo di reti di teleriscaldamento a bassa temperatura alimentate da pompe di calore centralizzate, con un potenziale stimato del 30% della domanda complessiva di calore (circa 114 TWh), una stima più conservativa rispetto al 60% inizialmente ipotizzato dal progetto Heat Roadmap.

Le prospettive di decarbonizzazione per il settore dei trasporti

I ricercatori hanno esaminato tre scenari alternativi per trasformare completamente il settore entro il 2050: l’utilizzo di biocarburanti, l’impiego di carburanti sintetici (E-fuel) e l’adozione dell’idrogeno.

Nel primo scenario, i ricercatori hanno analizzato la conversione totale a biocarburanti, con l’introduzione di biodiesel ed etanolo per sostituire i tradizionali combustibili fossili. Questo approccio manterrebbe l’attuale efficienza dei veicoli, con processi produttivi che raggiungono un’efficienza del 39,3% per il biodiesel e del 41,1% per il bioetanolo.

La seconda strategia prevede l’utilizzo di E-fuel, in particolare il dimetiletere (DME), come sostituto del diesel nei motori a combustione interna. Si tratta di fatto di un’interessante via di mezzo tra innovazione e compatibilità con le infrastrutture esistenti.

Il terzo scenario propone una transizione verso veicoli elettrici a celle a combustibile alimentati a idrogeno. Il piano include l’installazione di stazioni di rifornimento con una capacità media di 4.000 kg al giorno, mentre per il trasporto navale si prevedono carburanti sintetici liquidi.

Un elemento comune a tutti gli scenari è la conversione del trasporto aereo a bio-jet fuel, mentre per il settore ferroviario, già ampiamente elettrificato, si prevede il completamento dell’elettrificazione della rete.

Anche il settore industriale può fare la sua parte

Come è lecito pensare, il settore industriale è considerato il più complesso da decarbonizzare (“hard-to-abate”), tradizionalmente dipendente dai combustibili fossili per la produzione di calore ad alte temperature.

Secondo l’analisi condotta nell’ambito del progetto Heat Roadmap, esiste un potenziale significativo di efficientamento energetico nel settore industriale italiano. La ricerca rivela che circa il 17% dell’attuale domanda energetica industriale potrebbe essere ridotta attraverso interventi economicamente vantaggiosi, con investimenti ammortizzabili in un periodo di 20 anni. Analogamente, si prevede una trasformazione sostanziale nei sistemi di riscaldamento, con l’introduzione di soluzioni innovative come il teleriscaldamento e le pompe di calore elettriche per gli ambienti e i processi a bassa temperatura.

Nel comparto chimico vi è una domanda ingente di idrogeno che viene soddisfatta tramite gas naturale attraverso il processo di Steam Methane Reforming (SMR), un processo che potrebbe essere sostituito da idrogeno verde prodotto tramite l’elettrolisi dell’acqua.

Infine, i due ricercatori della Sapienza, hanno analizzato l’aspetto legato alla domanda industriale residua focalizzando l’attenzione su due possibili scenari: il primo basato su biocarburanti, con l’introduzione di biometano e biocarburanti liquidi in sostituzione dei combustibili fossili, e il secondo incentrato sugli E-fuel, che prevede la produzione di gas naturale sintetico e combustibili sintetici liquidi attraverso l’innovativo processo di idrogenazione della biomassa.

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