Al Festival dell’Energia 2013 si discute di povertà energetica e possibili soluzioni (smart grid, solare, sistemi off grid). L’intervento di Matteo Codazzi, CEO CESI, al talk show “Diritto all’energia, democrazia dell’energia” (venerdì 24/05).

Se non si interviene rapidamente per affrontare la povertà energetica, entro il 2030 quasi 4.000 persone al giorno in tutto il mondo rischiano di morire a causa del fumo tossico dei fuochi delle cucine a stufa. In Africa sub-sahariana, dove solo il 31% delle persone hanno elettricità e l’80% utilizza le cosiddette “biomasse tradizionali” per cucinare, bruciare i rifiuti raccolti, legno o sterco su fuochi all’aperto provoca ai polmoni disturbi respiratori acuti così come malattie cardiache.
Fornire energia moderna ai più poveri è uno dei Millennium Development Goals fissati dalle Nazioni Unite, ma per centrare questo obiettivo, servirebbe un investimento annuale di circa 41 miliardi $ all’anno sino al 2030, pari al 0,06% del PIL globale. Concretamente, significa fornire nuove connessioni di energia elettrica per circa 400 milioni di famiglie entro il 2030, e di combustibili e tecnologie moderne per 700-800 milioni di famiglie nello stesso periodo.
Un’analisi più dettagliata dei consumi può raccontare in maniera chiara il profondo gap che esiste tra i diversi continenti. Dai dati IEA risulta che la quantità di energia elettrica necessaria per fornire l’energia di base a coloro che oggi ne sono privi è pari a 100 kWh per persona ogni anno. La famiglia media degli Stati Uniti, con circa tre persone, utilizza 11.040 kWh all’anno.

Come possiamo intervenire? E’ necessario distinguere target e approccio, intervenendo a livello di comunità (centri sanitari, strutture per l’istruzione e centrali di ricarica per dispositivi alimentati a batteria come luci a LED e cellulari) o di famiglia. La scelta va fatta in base al contesto e alle priorità locali. Si tratta poi di identificare il modello di intervento più corretto, analizzando la scala e la natura del divario di accesso ai luoghi in cui si interviene; sistemi e tecnologie centralizzati o decentralizzati possono essere ugualmente efficaci.

Il primo modo di procedere è l’Estensione Grid. Un’estensione delle infrastrutture di trasmissione e di distribuzione esistenti per collegare le comunità ai centri di generazione.
Il caso cinese è esemplare. La Cina ha dato elettricità a quasi 700 milioni di persone nella seconda metà del XX secolo, raggiungendo oltre il 98% della popolazione entro il 2000; risultati ottenuti mediante un piano di sviluppo di imprese locali, la capacità del governo di raccogliere i contributi a livello locale e la produzione interna di componenti elettrici a basso costo. Si è diffusa la tecnologia HVDC e UHVDC che risulta più conveniente per il trasporto via terra sopra gli 800 km e indispensabile per bracci di mare sopra i 50-100 km. In Cina è oggi in funzione la linea che segna il record mondiale: consente infatti di trasmettere oltre 2.000 km più di 7.000 MW per circuito con HVDC a ± 800 kV da aree con basso costo di generazione idroelettrica. Altri casi interessanti riguardano i progetti in Tibet dove è in fase di studio una linea ± 1.050 kV DC, lunga 3.500 km, per trasmettere 15 GW da impianti eolici; nel nord Europa, dove la traversata marittima NorNed (Norvegia-Olanda), schema a ± 450 kV portare in giro 700 MW, resta il collegamento cavo più lungo al mondo (580 km). Promettente, il Brasile, dove, nei prossimi dieci anni, sono attesi investimenti nelle infrastrutture con un incremento nella capacità di generazione di circa 50 GW e oltre 40.000 km di linee di trasmissione. Si tratta di un Paese dove CESI stessa, attraverso la neonata Cesi do Brazil, sta dando un contributo significativo agli impianti idroelettrici con il revampig delle dighe, oltre al disegno di nuove linee di interconnessione tra Paesi, come l’HVDC di Rio Madeira, e allo studio preliminare per il progetto Belo Monte, un linea lunga 2.800 km e con una capacità di trasmissione di 8.000 MW.

Il secondo modello operativo prevede invece la realizzazione di una mini-grid, cioè di collegare una comunità locale a una piccola centrale di generazione. I punti di carico sono sparsi e vengono collegati insieme in una rete a bassa tensione. In molte regioni in via di sviluppo, il consumo pro capite di energia elettrica e la percentuale di popolazione che ha accesso all’energia elettrica sono estremamente bassi; i principali centri di carico elettrico possono essere sparsi su molte zone, mentre il carico iniziale è nel range di pochi MW. In queste situazioni, viene normalmente implementata la generazione locale a diesel per ogni centro di carico alimentando l’impianto con olio combustibile che deve essere trasportato su strada per lunghe distanze.
L’installazione di un solo impianto generazione che alimenti carichi differenti può, al contrario, essere competitivo in termini di costi e aiutare lo sviluppo delle FER volatili locali. Anche in questo ambito CESI ha accumulato esperienze e progetti in contesti estremamente particolari, con caratteristiche che pochi altri operatori hanno affrontato, come nel caso dei progetti in Giordania, Tunisia, Egitto. Con piccoli carichi iniziali di 5-10 MW, una trasmissione di energia 250-450 km è più conveniente di generazione diesel locale; questo anche con prezzi del petrolio inferiori ai 100$.

Il terzo modello consente all’accesso all’energia attraverso un sistema off-grid. I luoghi isolati, come i villaggi remoti, possono essere alimentati attraverso soluzioni off-grid, applicando tecnologie come H-CPV o fotovoltaici in combinazione con i sistemi di accumulo di energia (batterie). La tecnologia solare sembra particolarmente indicata in contesti e situazioni di questo tipo e dovrebbe essere sostenuta, perché può consentire di raggiungere quel fondamentale Obiettivo del Millennio accennato all’inizio, affrontando costi abbordabili. Lampade solari con stoccaggio della batteria che potrebbe fornire una buona illuminazione di notte in una stanza ed energia sufficiente per caricare un telefono cellulare sono disponibili per meno di 30$. Le applicazioni terrestri HCPV consentono di superare il 40% di efficienza, grazie a un sistema di concentrazione della luce basato su lenti o specchi. Tale concentrazione necessita di un sistema di tracking bi-assiale. A terra la tecnologia consente di essere competitiva sia dal punto di vista dell’efficienza (KWh prodotti) che dal punto di vista dei costi (LCOE) in aree caratterizzate da un’alta irradiazione normale diretta (DNI >5.5-6.0). Aumentando il DNI, il rendimento derivante dalla produzione CPV ha una crescita più che proporzionale rispetto alla produzione di un tradizionale PV. Nonostante il fatto che attualmente guardando l’LCOE, le soluzioni ad alta concentrazione sembrano ancora molto costose, dovrebbero essere prese in considerazione, perché consentono di eliminare gli svantaggi, in particolare le emissioni di CO2, legate alla realizzazione di grandi linee di trasmissione, all’impiego di diesel locali gestiti tramite l’importazione di carburante da lunghe distanze. Insomma, fare in modo che miliardi di persone abbiano accesso a un’energia pulita e sostenibile è possibile.

Codazzi conclude sottolineando l’eccellenza del nostro Paese: “Nel settore elettrico, il nostro Paese è da sempre all’avanguardia nell’identificazione e implementazione di soluzioni originali e innovative ai problemi energetici della nazione. Diversi decenni fa abbiamo studiato le potenzialità di una rete 1.000 kV e all’inizio degli anni 2000 siamo stati pionieri nell’adozione su vasta scala (oltre 30 milioni) di contatori elettronici bidirezionali“. E’ fondamentale mettere a disposizione queste esperienze e il know-how maturato, promuovendo partnership con i Paesi in via di sviluppo.

Reportage fotografico Festival 2013 a cura di Matteo Casilli.

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