Energia rinnovabile e costi in bolletta, ecco cosa ci sta insegnando la California

Quando si parla di lotta al cambiamento climatico si affrontano i temi del riscaldamento globale e della decarbonizzazione delle attività umane, individuando nella diminuzione delle emissioni di CO₂ in atmosfera la migliore strategia per abbassare la temperatura del nostro Pianeta, da anni in costante aumento.

Fra i settori maggiormente responsabili delle emissioni di gas clima-alteranti c’è la produzione di energia elettrica, la forma di energia più pregiata di cui possiamo disporre, che alimenta quasi tutto quello che utilizziamo.

Sfruttare fonti energetiche a basse o nulle emissioni (rispettivamente: nucleare e Fer) per generare elettricità è pertanto una possibilità da cogliere, sebbene comporti alcune sfide da superare, rappresentate dal modo in cui utilizziamo l’energia di cui disponiamo e dalla sua produzione non sempre programmabile.

La California da anni sta aumentando la quota rinnovabile all’interno del proprio mix energetico, tagliando sensibilmente la sua dipendenza delle fonti fossili e le emissioni di gas clima-alteranti.

Il percorso di decarbonizzazione intrapreso dallo Stato più green della federazione statunitense è stato preso più volte ad esempio sia da parte di chi sostiene gli investimenti nelle Fer, arrivando anche a un ipotetico scenario 100% rinnovabile, sia da parte di chi le ritiene responsabili di black out e insostenibili costi in bolletta.

A tale proposito, lo studio “No blackouts or cost increases due to 100 % clean, renewable electricity powering California for parts of 98 days” affronta queste due tematiche, cercando di fare chiarezza sulle responsabilità delle Fer e del mercato dell’energia, ovvero il sistema di compravendita (con profitti e recupero dei costi) che impatta profondamente sul prezzo finale della materia prima.

La ricerca, redatta da un team multi accademico composto da ricercatori dell’Università di Stanford, del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell’Università della California di Berkeley, è stata pubblicata sulla rivista Renewable Energy (Science Direct).

L’analisi ha preso in esame 116 giorni di produzione e consumi, nel periodo di tempo compreso fra la fine dell’inverno e l’inizio dell’estate 2024, rilevando che per 98 giorni “per una media (massimo) di 4,84 (10,1) ore al giorno”, la rete della California non ha subito blackout nei momenti di picco della produzione rinnovabile (da WWS, Wind, Water, Solar, ovvero eolico, idrico e solare) , ovvero quando l’offerta è stata superiore alla domanda.

Gli accademici, nell’Abstract del loro studio, hanno dichiarato:

I critici di una transizione globale verso un’elettricità pulita e rinnovabile sostengono che non esistono reti dominate da energia eolica o solare e che le variabilità di energia solare ed eolica causano blackout. Questo documento utilizza dati della quinta economia più grande del mondo per dimostrare che non si sono verificati blackout quando la fornitura di energia eolica-acqua-solare ha superato il 100% della domanda sulla rete principale della California per un record di 98 giorni su 116 dalla fine dell’inverno all’inizio dell’estate 2024, per una media (massima) di 4,84 (10,1) ore/giorno. Rispetto allo stesso periodo del 2023, le produzioni solari, eoliche e delle batterie nel 2024 sono aumentate rispettivamente del 31%, dell’8% e del 105%, riducendo l’uso di gas fossile di circa il 40%. Le batterie, che hanno spostato l’eccesso di energia solare di notte, hanno fornito fino a circa il 12% della domanda notturna. L’energia WWS [ndr, eolica-acqua-solare] non è la causa degli alti prezzi dell’elettricità in California; al contrario, la maggior parte degli stati con quote maggiori della propria domanda soddisfatte da energia eolica, idrica e solare sperimentano prezzi dell’elettricità più bassi. Pertanto, i dati supportano i modelli: una grande rete affidabile dominata da energia eolica, idrica e solare sembra fattibile.

Il prof. Mark Z. Jacobson, coautore del documento e professore di ingegneria civile e ambientale e direttore del programma atmosfera/energia presso la Stanford University, raggiunto dalla testata Electrek, ha dichiarato:

Questo studio mostra che la rete principale nella quinta economia più grande del mondo [ndr, la California] è stata in grado di fornire oltre il 100% dell’elettricità utilizzata da sole quattro fonti rinnovabili pulite: solare, eolica, idroelettrica e geotermica, per un periodo che va da cinque minuti a oltre 10 ore al giorno per 98 giorni su 116 durante la fine dell’inverno, tutta la primavera e l’inizio dell’estate, nonché per 132 giorni durante l’intero anno 2024, senza che la rete subisse danni o interruzioni di trasmissione. In particolare, la crescita dell’accumulo di energia ha comportato un calo del 40% dell’uso di gas fossile durante il periodo di 116 giorni e del 25% durante l’intero anno… Il paper mostra anche che gli alti prezzi dell’elettricità in California non hanno nulla a che fare con le energie rinnovabili, ed è anzi vero il contrario: senza le Fer i prezzi sarebbero stati più alti.

La California è un caso di studio particolarmente interessante per il modo in cui lo Stato federale ha affrontato la fragilità della sue linee elettriche e la sua dipendenza dalla produzione energetica degli Stati confinanti. Nel 2000 e nel 2001, la California (la cui energia elettrica era per oltre il 50% fornita da gas naturale) ha subito una serie di blackout “a rotazione”, che hanno mostrato la fragilità della sua rete elettrica e messo in ginocchio le utiliy statali.

Lo Stato federale aveva infatti smesso di investire in modo significativo nelle sue reti dagli anni ’90, ritrovandosi impreparato ad arginare le interruzioni di fornitura elettrica e costretto ad importare quote importanti di elettricità da altri Stati. I blackout “a rotazione” avvenuti nel 2001 colpirono prima la Bay Area, poi le città a nord e al centro della Stato, innescando un effetto domino che, a marzo, aveva coinvolto ogni area.

Il Governo federale fu obbligato a intervenire per chiedere alle utility extra-statali di vendere la loro energia alla California, nonostante fosse economicamente svantaggioso; dulcis in fundo, un’estate particolarmente torrida rese impossibile per la rete californiana gestire la domanda energetica. A seguito di questa crisi energetica, l’Amministrazione stabilì un piano d’azione per garantire la sicurezza nella fornitura elettrica della California, proteggendo i cittadini sia dai blackout, sia dai prezzi dell’energia importata da Stati terzi. Il piano comprendeva tre punti principali:

1. – aumento della produzione elettrica nazionale;
2. – accumulo energetico;
3. – ammodernamento dell’infrastruttura della rete;

Nel 2006, l’amministrazione repubblicana di Arnold Schwarzenegger (al suo secondo mandato) emanò una serie di leggi a sostegno della produzione rinnovabili di energia, stabilendo che almeno il 20% dell’elettricità della California provenisse da fonti rinnovabili entro il 2010. Nel 2009, il target è stato alzato ad almeno il 33% entro il 2020.

Accanto ai sistemi di accumulo e a reti più resilienti è stata decisa una diversa gestione dell’energia disponibile: per la precisione, in seguito al blackout del 2011 e ai successivi problemi con la centrale nucleare di San Onofre, gli analisti hanno previsto blackout a rotazione nell’estate del 2012.

Per scongiurare l’effetto a catena del 2001, le compagnie elettriche hanno raggiunto accordi con la Marina degli Stati Uniti e con altre industrie particolarmente energivore per ridurre volontariamente l’uso di energia nelle sue basi vicine in caso di condizioni di emergenza, in cambio di tariffe agevolate.

Questi accorgimenti hanno permesso di ridimensionare l’uso complessivo di energia nel sistema in situazioni di emergenza, impedendo che si verificassero blackout a rotazione. Nell’ultimo decennio le compagnie elettriche hanno iniziato a introdurre tecnologie di modernizzazione della rete nei loro sistemi, incorporando anche contatori intelligenti che possano fornire dati di consumo/produzione in tempo reale.

Le utility utilizzano queste informazioni per regolare il costo dell’energia a seconda della produzione, in modo da evitare eccessi produttivi in momenti di basso consumo. Secondo il Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti (Energy.gov—Smart Grid) queste implementazioni sono risultate inizialmente onerose, ma hanno rapidamente portato a una gestione più efficiente ed affidabile dell’energia, tenendo al contempo bassi i costi.