L’analisi di Stefano Quintarelli, autore di “Costruire il domani. Istruzioni per un futuro immateriale” (Il Sole 24 Ore), tratta dall’ultimo numero della rivista Formiche

Gli effetti dello sviluppo dell’elettronica e della digitalizzazione si manifesteranno in futuro anche nel mercato dell’energia, in particolar modo a partire dagli esercizi commerciali di piccole dimensioni e nelle abitazioni. L’accelerazione esponenziale sarà determinata dallo sviluppo principale di quattro fattori: i semiconduttori di potenza, il fotovoltaico, l’immagazzinamento di energia e l’informatica interconnessa nel controllo dei sistemi di produzione, distribuzione e consumo.

Con l’espressione “elettronica di potenza” si descrivono i sistemi elettrici in grado di controllare e trasformare voltaggi e correnti per adattare e trasformare (a sua volta) l’energia elettrica e renderla adatta per i dispositivi che ne fanno uso; ad esempio trasformandola da alternata a continua. I metodi tradizionali usati per l’elettronica di potenza prevedevano sistemi sostanzialmente statici, non in grado di adattarsi dinamicamente con continuità, in modo rapido ed efficiente, al variare dei profili di consumo o di produzione dell’energia. Con lo sviluppo dei semiconduttori di potenza, queste necessità di adattamento non sono più limitate dalla progettazione e dalla costruzione, ma possono essere gestite in modo efficiente e rapido, variando con continuità i parametri necessari. Un po’ come se gli apparati venissero modificati in tempo reale per adattarsi alle condizioni del momento, come accade tipicamente con i sistemi software. Questo determina un ruolo molto importante dell’informatica nella gestione dell’elettronica di potenza che rende i sistemi assai più flessibili, consentendo, oltre a un migliore sfruttamento, un’economia di scala maggiore nella produzione di sistemi, in quanto riconfigurabili per adattarsi a una maggior varietà di utilizzi.

Per quanto riguarda la produzione di energia, bisogna sempre distinguere tra i valori massimi teorici, riscontrabili in situazioni ottimali, e i valori tipici che si possono ottenere realmente sul campo in modo generalizzato. Ad esempio, negli Usa, l’energia generata con turbine eoliche è arrivata attorno ai 2 centesimi di dollaro per kWh; togliendo i sussidi che incidono per circa il 50%, si arriva a un prezzo di circa 4 centesimi contro i 7 dell’energia generata con centrali a gas. Ma l’energia generata da queste turbine – installate in zone molto ventose e scarsamente popolate – deve essere trasportata con nuovi elettrodotti fino nelle zone di consumo. Con queste forme di generazione, la tendenza sarà verso impianti di dimensioni minori, più frammentati rispetto alle grandi imprese di generazione e più vicine ai luoghi di consumo. La prospettiva è simile al percorso che hanno avuto le reti di telecomunicazione con l’avvento di Internet: da un’architettura centralizzata si tenderà verso una struttura più distribuita, dove chiunque può fruire ma anche immettere in rete il proprio contributo: di informazioni nel caso di Internet, di energia nel caso della rete elettrica.

Le reti elettriche dovranno essere adattate e nasceranno nuove tipologie di utility più locali, a vasta partecipazione di contributori, eventualmente raggruppati. Le reti elettriche dovranno essere riprogettate, ammodernate e rese intelligenti (le cosiddette smart grid). Entreranno in gioco diversi livelli di responsabilità politica, gestione tecnica, rapporti economici e diversi tempi decisionali e d’investimento. Mentre si fanno progetti a vent’anni per soddisfare potenzialmente il 100% della popolazione interessata, ci saranno operatori con orizzonti a pochi anni che soddisferanno quote crescenti di popolazione, ma non la totalità. Il maggior costo necessario per assicurare il servizio a tutti sarà in carico a quote ridotte di popolazione, a meno di interventi politici che socializzino i maggiori costi marginali.

Con la produzione energetica frammentata si dovrà affrontare anche la problematica della perdita di gettito fiscale e di ricavi per le attuali aziende generatrici. Con la diminuzione dei consumi e con buona parte dei costi incomprimibili, i grandi operatori dovranno raggiungere l’efficienza e aumentare i prezzi, dando vita a un fenomeno a spirale in cui prezzi alti incentivano la generazione distribuita, sottraendo ricavi e spingendo verso ulteriori aumenti di prezzo che accelerano ulteriori distacchi dalla rete.

Inoltre, dovremo fare i conti con l’intermittenza tipica della produzione eolica e fotovoltaica. L’anello più critico di questo modello di sviluppo è, infatti, la capacità d’immagazzinamento dell’energia per poterla utilizzare anche nei momenti in cui non c’è produzione. La sfida maggiore sarà allineare la disponibilità di energia con la sua richiesta: generarla di giorno per utilizzarla di notte, ad esempio, o adattando i nostri consumi. Questo meccanismo può avvenire sia con il risparmio sia con elettrodomestici intelligenti che comunicano tra loro e cooperano per diminuire la richiesta alla rete. Nasceranno così aziende che controllano i consumi e danno suggerimenti, anche direttamente recepibili dai dispositivi, per migliorare il consumo, dando vita però un problema di privacy energetica, perché attraverso l’analisi estremamente fine dei consumi si potranno conoscere i dispositivi in uso dalle persone e dalle aziende, le loro abitudini e il loro livello di attività.

Lo stoccaggio è la sfida maggiore da affrontare, e non riguarda solo le batterie. Il punto-chiave è il rapporto di efficienza nella conversione tra le due fasi di accumulo e di restituzione dell’energia. La gara della ricerca è verso la maggiore efficienza; quella delle aziende è rivolta allo sfruttamento di queste tecnologie e alla conquista del mercato. Gli effetti sul mercato si vedranno prima con quelle aziende che scommettono su una tecnologia e cercano di fare acquisizione preventiva di quote di mercato. Il noto produttore di auto elettriche Tesla, fondata dall’imprenditore visionario Elon Musk, scommettendo sulle batterie agli ioni di litio, commercializza una batteria a uso domestico che garantisce per dieci anni una potenza di 7kW per immagazzinare energia durante il giorno e rilasciarla durante la notte. Questa batteria è venduta oggi al prezzo di 3mila dollari, da cui deriva un costo di circa 12 centesimi di dollaro per kWh. Ancora alto per giustificare un distacco dalla rete elettrica, ma lo possiamo considerare come un primo passo della corsa del prossimo decennio.

Stefano Quintarelli (Deputato e membro dell’intergruppo parlamentare per l’Innovazione tecnologica)