Costruire per il 2050: Infrastrutture per l'energia pulita per alimentare le comunità del New England
Questo articolo è stato scritto da Jamie Dickerson (Acadia Center) e Ben Butterworth (Acadia Center).
Un nuovo rapporto di Clean Air Task Force (CATF) e dell'Acadia Center esamina il ruolo critico che il coinvolgimento della comunità svolgerà nella costruzione di nuovi impianti di generazione e trasmissione puliti per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione del New England nel 2050. Questo blog è il primo di una serie in due parti, che si concentra sulle esigenze di infrastrutture per l'energia pulita della futura rete del New England. Il secondo blog esaminerà come costruire un ambiente favorevole e incentrato sulla comunità per la transizione energetica della regione. Per saperne di più, leggete il rapporto completo o partecipate al nostro webinar.
Il New England si è distinto come regione impegnata nell'azione per il clima. Oggi, questo impegno a stimolare lo sviluppo di energia pulita e a combattere il cambiamento climatico si riflette nelle leggi e nelle politiche della maggior parte degli Stati del New England, che in genere mirano a ridurre le emissioni dell'80-100% rispetto ai livelli del 1990 entro il 2050, a livello economico.
Per ridurre drasticamente le emissioni di gas serra e raggiungere questi obiettivi climatici, i sistemi energetici della regione stanno entrando in una fase cruciale di trasformazione. Il passaggio da un'infrastruttura a combustibili fossili, ormai obsoleta e inquinante, a un futuro più pulito, efficiente ed elettrificato è in corso e sta prendendo slancio per rimodellare il panorama energetico della regione. Affinché questo progresso abbia successo, i politici, gli sviluppatori e le comunità devono collaborare strettamente per garantire una transizione rapida, responsabile e inclusiva. Per soddisfare l'aumento della domanda di energia elettrica e raggiungere al contempo gli obiettivi di decarbonizzazione, sarà necessario un consistente sviluppo di infrastrutture pulite che rifletta in modo significativo le priorità e i contributi delle comunità in ogni fase del processo, anche per promuovere soluzioni che aiutino a mantenere la scala della costruzione più gestibile, come l'efficienza energetica e le tecnologie di potenziamento della rete.
A rete pulita è fondamentale per New Enghilterra per la decarbonizzazionedecarbonizzazione
Una rete sempre più decarbonizzata - la rete che collega la produzione di energia, le linee di trasmissione e i cavi dei servizi pubblici locali alle case e alle imprese - è al centro del percorso del New England per affrontare il cambiamento climatico e sarà il mezzo principale con cui la regione ridurrà le emissioni. Il rapporto comprende una revisione completa di cinque studi chiave che delineano percorsi economicamente vantaggiosi e incentrati sull'elettrificazione per decarbonizzare la rete e i sistemi energetici del New England. Gli scenari analizzati rivelano un rapido aumento della domanda di elettricità nella regione, con un picco di domanda che si sposterà dall'estate all'inverno entro il 2030. Entro il 2050, la domanda di picco nel New England dovrebbe raddoppiare in media da circa 27 gigawatt (GW) a 55 GW, grazie soprattutto all'elettrificazione dei veicoli e alla proliferazione delle pompe di calore.
In risposta, nei prossimi 25 anni, gli Stati del New England dovranno probabilmente più che triplicare la capacità di generazione elettrica nella regione, aggiungendo oltre 100 GW di risorse energetiche pulite ed espandendo al contempo la rete con 18 GW di nuova trasmissione interregionale.
Ulteriori pressioni complicano la transizione, tra cui l'aumento dei conflitti intorno ai progetti rinnovabili proposti, l'inadeguato coinvolgimento della comunità e la limitata disponibilità di terreni. Il New England dovrà affrontare questi ostacoli e fare investimenti significativi nei prossimi due decenni per ridimensionare la rete, renderla a minor intensità di carbonio e renderla più affidabile e resiliente.
Questo investimento in risorse energetiche pulite è essenziale per soddisfare la domanda di elettricità in rapido aumento nella regione. Nel nostro rapporto appena pubblicato, L'energia sta per cambiareAcadia Center e CATF descrivono e analizzano le numerose componenti di questa transizione in atto nel New England, con l'obiettivo di comprendere meglio le implicazioni della transizione sulla localizzazione delle infrastrutture e sul coinvolgimento della comunità. L'analisi comprende una revisione quantitativa della letteratura sui percorsi di decarbonizzazione al 2050 incentrati sull'elettrificazione ed efficaci dal punto di vista dei costi, tratti da cinque importanti studi recenti.
L'analisi rileva che la regione dovrà aumentare in modo significativo la diffusione di energia pulita - di un ordine di grandezza - da qui al 2050 per tenere il passo con la crescita della domanda di picco e del carico annuale, trainata dall'elettrificazione del riscaldamento e dei trasporti (si veda la Tabella 1, sotto).
Aspetti positivi e lezioni apprese
Un'analisi degli scenari incentrati sull'elettrificazione all'interno dei cinque studi mostra che sono necessari aumenti significativi nella generazione rinnovabile, nella trasmissione e nello stoccaggio di energia affinché il New England possa decarbonizzare la sua rete.
- È necessaria una significativa capacità pulita aggiuntiva: Come mostrato nella Tabella 1, diversi studi sulla decarbonizzazione profonda prevedono un aumento sostanziale della capacità di generazione di energia pulita entro il 2050 per sostenere un futuro altamente elettrificato. Si prevede che la capacità totale installata nella regione aumenterà di quasi 3,4 volte tra oggi e il 2050, raggiungendo i 145 GW.
Tabella 1: Riepilogo dei principali cambiamenti del sistema energetico nel New England nel 2020 e nel 2050 sulla base di un'analisi della letteratura sui percorsi di decarbonizzazione incentrati sull'elettrificazione
| Caratteristica del sistema energetico | "Oggi: La rete del New England nel 2020 (dati reali) | "Domani: La rete del New England nel 2050 (media di 5 studi) |
|---|---|---|
| Capacità di generazione elettrica installata | 43 GW | 145 GW (+237%, o >3x) |
| Quota di produzione di energia rinnovabile | 7,1% del TWh | 84% del TWh (+75%) |
| Carico elettrico annuale per uso finale | 117 TWh | 241 TWh (+106%, o >2x) |
| Picco di domanda elettrica | 27,3 GW | 55 GW (+101%, ovvero >2x) |
| Capacità di trasmissione interregionale | 5,13 GW | 23,74 GW (+360%, o >4,5x) |
| Importazioni annue nette di elettricità dai paesi vicini | 15,1 TWh (2023*) | 22,1 TWh (+46%, o ~1,5x) |
- L'eolico offshore e il solare saranno fondamentali per il mix di risorse: L'energia solare e l'eolico offshore dominano la capacità di generazione nel 2050, rappresentando in media rispettivamente il 39% e il 28% della capacità prevista dai modelli. Si prevede che l'energia solare avrà la più alta capacità installata di tutte le risorse (51 GW), e la maggior parte di essa (71%) è prevista dai modelli su scala pubblica (anche se la realtà potrebbe vedere una maggiore inclinazione verso l'adozione del solare distribuito). A quel punto, 36 GW di capacità eolica offshore dovrebbero fare la parte del leone (49%) nella generazione annuale, grazie al suo elevato fattore di capacità.
- Un'espansione significativa della trasmissione inter- e intraregionale è fondamentale: La pianificazione e l'ottimizzazione proattiva della capacità di trasmissione saranno fondamentali per minimizzare i costi e massimizzare la resilienza, consentendo l'integrazione di un maggior numero di energie pulite e bilanciando la generazione variabile e pulita dispacciabile in una regione più ampia. Nei cinque studi, l'espansione della trasmissione tra il New England e il Canada dovrebbe aumentare in media di 3,5 GW, ovvero del 110%, entro il 2050. In uno degli studi più importanti esaminati, è prevista un'espansione della capacità di trasmissione ancora maggiore, sia all'interno del New England (da 12,0 GW a 35,3 GW) che tra il New England e New York (da 2,0 GW a 12,2 GW) entro il 2050.
- La regione può ottenere di più da ciò che è già stato costruito: data l'entità del potenziale di costruzione, la regione può e deve concentrarsi innanzitutto sul potenziamento delle infrastrutture esistenti, laddove possibile, ad esempio ricostruendo e migliorando le linee di trasmissione e distribuzione nei diritti di passaggio (ROW) esistenti, portando la trasmissione eolica offshore a terra nei punti di connessione degli impianti a combustibili fossili dismessi e impiegando tecnologie come i conduttori ad alte prestazioni e altre tecnologie di potenziamento della rete (GET).
- Un portafoglio diversificato di risorse energetiche pulite - domanda e offerta - è la chiave: Il New England dovrà distribuire un portafoglio diversificato di risorse energetiche pulite, che comprenda soluzioni sia dal lato dell'offerta che della domanda, per sostenere l'adeguatezza delle risorse, l'accessibilità economica, la flessibilità della rete, la stabilità e la resilienza. Questo portafoglio dovrebbe includere l'energia solare distribuita e su scala pubblica, l'eolico offshore e onshore, l'accumulo di batterie, la capacità nucleare esistente, l'espansione della trasmissione, le tecnologie di trasmissione avanzate e le tecnologie emergenti di generazione pulita e dispacciabile. Dal lato della domanda, l'efficienza energetica, la risposta alla domanda e le risorse aggregate diventeranno sempre più importanti come risorse di rete competitive che possono essere impiegate per spostare l'intera curva di domanda verso il basso e modellare la domanda durante i periodi di picco, anche attraverso aggregazioni di veicoli elettrici o scaldabagni elettrici. Un mix energetico vario aiuterà a mitigare gli impatti sull'uso del territorio e consentirà alla regione di sfruttare risorse diverse nei diversi periodi dell'anno (ad esempio, l'eolico offshore in inverno, l'energia solare in estate), evitando un eccesso di produzione.
- Alcune risorse di combustione rimarranno nel sistema: Tutti gli studi hanno rilevato una certa dipendenza dalla combustione di combustibili (ad esempio, gas naturale, idrogeno verde, biometano) nel 2050 per sostenere l'affidabilità della rete e l'adeguatezza delle risorse, riducendo al minimo i costi del sistema. La continua necessità di risorse ferme e dispacciabili evidenzia l'opportunità di pianificare e integrare tecnologie ferme e pulite che possano sostituire la combustione fossile e aiutare la regione ad azzerare completamente le emissioni del settore elettrico.
Accelerare il ritmo
La regione ha circa due decenni per acquistare e costruire le integrazioni di infrastrutture energetiche pulite necessarie entro il 2050. Si tratta di un'enorme transizione fisica per il sistema energetico della regione, che deve passare rapidamente dai combustibili fossili all'energia pulita e affidabile. Per soddisfare le esigenze di sviluppo annuali, ogni anno per i prossimi vent'anni dovranno essere localizzati, autorizzati, interconnessi e messi in funzione fino a 5 GW di nuova capacità pulita, mentre la capacità di trasmissione interregionale dovrà contemporaneamente aumentare di quattro volte.
La realizzazione di queste infrastrutture sarà un'esperienza trasformativa, soprattutto per il numero crescente di comunità della regione che ospitano progetti di energia pulita. Il prossimo blog di questa serie parlerà di come andare oltre le infrastrutture per costruire un ambiente favorevole alla comunità per la transizione energetica della regione.
Per saperne di più sull'infrastruttura energetica pulita del futuro del New England, vi invitiamo a partecipare al primo dei due webinar, registratevi qui.
Per leggere il nostro rapporto completo, "L'energia sta per cambiare: Percorsi verso una rete incentrata sulla comunità, resiliente e decarbonizzata". scaricatene una copia qui.
Per maggiori informazioni sugli studi esaminati per questo rapporto:
Tabella 4: Panoramica dei cinque studi sulla decarbonizzazione dell'economia e degli scenari selezionati per l'analisi della letteratura
| Studio | Anno | Scenario | Descrizione dello scenario |
|---|---|---|---|
| Università di Princeton Net-Zero America ("Princeton NZAP") | 2021 | E+ | "Si ipotizza un'elettrificazione aggressiva degli usi finali, ma le opzioni di approvvigionamento energetico sono relativamente poco vincolate per ridurre al minimo il costo totale del sistema energetico per raggiungere l'obiettivo di emissioni nette zero nel 2050". |
| Piano per l'energia pulita e il clima del Massachusetts (CECP) per il 2050 ("CECP 2050") | 2022 | Alta elettrificazione | "Rapida adozione delle pompe di calore per tutta la casa. Uso di combustibili puliti nel 2050. Molto simile al percorso "Tutte le opzioni" dello studio Roadmap 2050". "La strategia dominante per decarbonizzare i trasporti e gli edifici è l'elettrificazione". |
| EFI/E3: Net-Zero New England: Garantire l'affidabilità elettrica in un futuro a basse emissioni di carbonio ("Net-Zero New England") | 2020 | Alta elettrificazione | "Questo scenario di mitigazione prevede l'elettrificazione della maggior parte degli apparecchi per il riscaldamento degli ambienti e dell'acqua all'interno degli edifici, nonché della maggior parte dei veicoli leggeri... La modellazione include anche una maggiore adozione di veicoli elettrici e a idrogeno per i veicoli di media cilindrata... e per i veicoli pesanti... nonché apparecchi elettrici per il riscaldamento degli ambienti e dell'acqua all'interno degli edifici e l'elettrificazione di processi industriali fattibili". |
| Brattle: Raggiungere l'80% di riduzione dei gas serra nel New England entro il 2050 ("Achieving 80%") | 2022 | Elettrificazione focalizzata/risorse su larga scala | Lo scenario incentrato sull'elettrificazione enfatizza l'elettrificazione degli usi finali degli edifici e dei trasporti con livelli "moderati" di diffusione dell'efficienza energetica negli edifici. Il portafoglio di risorse su larga scala si basa principalmente su acquisti di energie rinnovabili su larga scala, mantiene la produzione nucleare esistente e acquista 42 GW di energia idroelettrica incrementale. |
| E3/Scott Madden: Massachusetts D.P.U. 20-80 Rapporto di consulenza indipendente Analisi tecnica dei percorsi di decarbonizzazione ("D.P.U. 20-80") | 2022 | Alta elettrificazione | Ispirato allo scenario "Tutte le opzioni" della Massachusetts 2050 Decarbonization Roadmap. "Il settore edilizio viene elettrificato per oltre il 90% degli edifici, principalmente attraverso l'adozione di pompe di calore a sorgente d'aria, e il 97% dei veicoli leggeri viene elettrificato". |
