Un nuovo studio sull'affidabilità elettrica in caso di profonda decarbonizzazione nel New England

Un nuovo studio, condotto dall'Energy Futures Initiative (EFI) e dall'Energy and Environmental Economics (E3), è un'analisi ponderata e rigorosa di ciò che potrebbe essere necessario per raggiungere lo zero netto delle emissioni di gas serra a livello economico nel New England, sottolineando la necessità di espandere in modo sostanziale il settore elettrico della regione, l'importanza di risorse energetiche pulite stabili insieme alle rinnovabili e la necessità che i politici sostengano programmi ambiziosi di innovazione tecnologica. Gli sforzi politici in corso e futuri farebbero bene a basarsi su questo studio, ampliando la portata dei percorsi di decarbonizzazione esaminati, analizzando attentamente le relative incertezze tecnologiche, economiche e di localizzazione e adottando una prospettiva esplicita di gestione del rischio nella definizione delle politiche. (Per completezza di informazione: ho fatto parte del Comitato consultivo di questo studio, ma non ho avuto alcun controllo sul rapporto finale).

Lo studio Calpine/EFI/E3 dimostra chiaramente l'importanza di una forte espansione del settore elettrico regionale per decarbonizzare altri settori dell'economia; la necessità di un aumento del 60%-90% circa della produzione elettrica annua; di 42-51 GW di capacità elettrica continua effettiva (rispetto ai circa 30 GW attuali) per integrare un sostanziale sviluppo dell'eolico e del solare, mantenere l'affidabilità del sistema e fornire energia a prezzi accessibili ai consumatori; e i potenziali impatti benefici dell'innovazione tecnologica nei settori dell'edilizia, dei trasporti e dell'industria.

Seguono due importanti implicazioni:

In primo luogo, si tratta di una grande quantità di infrastrutture di generazione e trasmissione da collocare (ad esempio, triplicando la capacità di generazione installata) in una regione notoriamente protettiva nei confronti del territorio e dei corridoi panoramici, e dove quasi tutti i progetti energetici su larga scala, rinnovabili o meno, incontrano opposizione. Si tratta di una sfida seria, che richiederà un riesame delle nostre istituzioni e delle nostre politiche.

In secondo luogo, gran parte della generazione dovrà essere stabile e non dipendente dalle condizioni meteorologiche: avremo bisogno di una quantità di generazione stabile quasi pari alla domanda di picco del sistema. Un sistema dominato dall'eolico e dal solare, secondo questa analisi, non può essere gestito a costi ragionevoli solo con le rinnovabili e le batterie. Sia che l'energia ferma necessaria sia il gas con sequestro del carbonio, o l'idrogeno da fonti multiple, o l'espansione dell'energia nucleare (che oggi fornisce un terzo dell'energia della regione e quasi tutta l'energia senza emissioni di carbonio), la regione dovrà abbracciare una visione più complessa di un futuro decarbonizzato.

Sebbene lo studio abbia grandi meriti, può anche essere mal interpretato come un'unica tabella di marcia per il futuro. Il caso di riferimento dello studio per la decarbonizzazione si concentra principalmente su uno scenario di decarbonizzazione incentrato sulle rinnovabili e sul gas, che prevede l'aggiunta di fino a 10 GW di nuova capacità a gas oltre agli attuali 23 GW, con una generazione a gas in calo ma con capacità mantenuta per garantire l'affidabilità della rete. Questo scenario prevede anche un sistema elettrico da due a quasi tre volte più grande dell'attuale capacità installata totale, con un accumulo di energia eolica e solare fino a 57 GW (da meno di 5 GW attuali), che di per sé è quasi il doppio di tutta l'attuale capacità installata di tutti i tipi, e implica (ma non quantifica) una sostanziale trasmissione onshore aggiuntiva a lunga distanza e locale. Lo studio comprende anche diversi casi di sensibilità che esplorano l'impatto sulle risorse e sui costi di altri portafogli legati alla disponibilità di nuova capacità di gas, alla cattura e al sequestro del carbonio e al nucleare avanzato.

Allo stesso tempo, lo studio non esamina in modo esplicito e dettagliato le importanti incertezze di questi percorsi e il potenziale di altri percorsi che, pur essendo anch'essi soggetti a incertezza, potrebbero decarbonizzare la regione in modo tempestivo, pratico e conveniente.

Ad esempio, il caso di riferimento delineato in questo studio si basa in parte sul successo dello sviluppo di nuove infrastrutture per il gas e sulla commercializzazione dell'idrogeno come combustibile a zero emissioni di carbonio per le turbine a combustione, che potrebbero operare a un fattore di capacità molto basso per mantenere l'affidabilità: entrambi gli sviluppi sono certamente plausibili, ma anche incerti a causa dei rischi di localizzazione e commercializzazione. Altrettanto importante è il trattamento di altri tipi di generazione elettrica a zero emissioni di carbonio, tra cui la CCS del gas e i piccoli reattori nucleari modulari avanzati, nonostante i risultati dei modelli suggeriscano che la disponibilità di queste tecnologie potrebbe ridurre i costi del sistema di oltre 4 miliardi di dollari all'anno rispetto allo scenario incentrato sulle fonti rinnovabili e sul gas. Lo studio non si sofferma inoltre sul potenziale di nuovi bacini idroelettrici canadesi, al di là delle quantità recentemente contrattate dal Massachusetts (oltre alla risorsa MA Section 83 D/NECEC) e su altre potenziali fonti di capacità continua, come lo stoccaggio di energia a lunga durata.

Nel momento in cui altri sforzi di pianificazione della decarbonizzazione nel New England vengono ampliati e ne vengono avviati di nuovi a livello statale e regionale, farebbero bene a basarsi su questo studio, ampliandone la portata, approfondendo le incertezze relative dei percorsi alternativi e adottando una prospettiva esplicita di gestione del rischio.

Negli ultimi anni, numerose analisi tecno-economiche che esaminano scenari di decarbonizzazione profonda negli Stati Uniti hanno evidenziato la promessa di percorsi diversi. In questi studi, i casi di modellazione dei costi più bassi includono tipicamente una quota molto elevata di generazione fornita da energia eolica e solare, insieme a consistenti risorse elettriche fisse che garantiscono l'affidabilità della rete e riducono i costi del sistema. In alcuni casi, queste risorse fisse riducono anche la necessità di nuove infrastrutture di trasmissione e i terreni necessari per collocare impianti di generazione dispersi. Tra le risorse di consolidamento vi sono tecnologie come lo stoccaggio di energia a lunga durata, la generazione fossile con cattura e sequestro dell'anidride carbonica, il nucleare avanzato, l'energia idroelettrica da bacino, i combustibili liquidi a zero emissioni di carbonio come l'idrogeno o altre tecnologie rinnovabili stabili, come la geotermia avanzata.

Proprio come il percorso incentrato sul gas esaminato in questo studio, ognuno di questi altri percorsi presenta alcune promesse e importanti incertezze. In termini generali, le incertezze hanno a che fare con il grado in cui queste tecnologie sono state tecnicamente provate e hanno dimostrato di funzionare come previsto, con la loro competitività commerciale rispetto ad altre tecnologie a basse e zero emissioni di carbonio e con il loro potenziale di essere localizzate, autorizzate e costruite nel New England alla scala molto rapida necessaria per decarbonizzare completamente il settore elettrico in modo tempestivo. A causa di queste incertezze e della loro natura onnipresente, non si può sfuggire alla semplice realtà che qualsiasi singolo percorso, su cui si faccia affidamento escludendo gli altri, sarebbe un approccio rischioso alla decarbonizzazione tempestiva.

Queste incertezze del mondo reale possono essere gestite adottando un approccio alla pianificazione e alla politica di decarbonizzazione basato sul rischio. Ciò implica l'analisi di un'intera gamma di tecnologie di generazione e stoccaggio a basse e zero emissioni di carbonio; la valutazione dei loro particolari rischi tecnici, economici e di scalabilità dell'implementazione; la comprensione della sequenza di azioni necessarie dato il tempo richiesto per sviluppare nuove infrastrutture, commercializzare le tecnologie e costruire catene di approvvigionamento; quantificare i benefici di una rapida innovazione tecnologica all'interno e all'esterno del settore elettrico; e, sulla base di questa analisi, sviluppare politiche flessibili e multiformi che accelerino la diffusione di una serie di tecnologie nel breve termine, si adoperino per superare le restanti sfide ingegneristiche, economiche e di localizzazione, per poi adeguare tali politiche nel tempo, in base all'evoluzione delle condizioni tecniche, competitive e sociali della regione.

Questo approccio basato sul rischio rappresenta in modo più accurato la sfida della decarbonizzazione nel mondo reale, con tutte le sue incertezze, mette in evidenza le questioni tecniche, commerciali e di localizzazione che i responsabili politici devono affrontare, e aiuta a mettere in sequenza le decisioni chiave nel tempo. Questo porterà a una politica più efficace e garantirà la completa decarbonizzazione dell'economia della regione in modo affidabile, conveniente e tempestivo.

Lo studio suggerisce, ma non risponde, a molte di queste domande relative ai rischi. Se considerato come un punto di partenza e non di arrivo per la discussione sulla decarbonizzazione nel New England, questo studio sarà servito a sollevare tali questioni.