Prospettive per un sistema di energia elettrica sostenibile per la regione EUMENA Sintesi. Dii. Renewable energy bridging continents

Transcript

1 2050 D e s e r t P o w e r Prospettive per un sistema di energia elettrica sostenibile per la regione EUMENA Sintesi Dii Renewable energy bridging continents

2 Clausola di esonero di responsabilità: I seguenti termini e condizioni disciplinano la trasmissione di informazioni da parte di Dii GmbH e le sue consociate (verbundene Unternehmen ai sensi della Sezione 15 et segg. German Stock Corporation Act; Affiliates ). La valutazione in merito a quali informazioni trasmettere compete esclusivamente a Dii GmbH. Nessuna dichiarazione o garanzia può essere prestata da Dii GmbH o uno dei suoi amministratori, dipendenti, consulenti e / o altri agenti e rappresentanti ( Rappresentanti ) in merito all accuratezza, affidabilità e completezza delle informazioni trasmesse. La divulgazione delle informazioni trasmesse non costituisce o crea alcun rapporto giuridico o di diversa natura tra Dii GmbH e il soggetto ricevente e / o qualsiasi altro soggetto terzo che entri in possesso di tali informazioni o a cui tali informazioni vengano comunicate. Dii GmbH e le sue consociate sono esonerati dall obbligo di fornire eventuali aggiornamenti e /o ulteriori spiegazioni sulle informazioni trasmesse o di correggere eventuali inesattezze in esse contenute. Tutte le informazioni sono state raccolte e preparate da Dii GmbH per conto di Dii GmbH per le finalità proprie di Dii GmbHi e non per rispondere agli interessi del ricevente o di terzi. Dii GmbH declina altresì ogni responsabilità per gli usi non consentiti delle informazioni trasmesse. Nei limiti consentiti dalla legge, Dii GmbH non è tenuta responsabile nei confronti del soggetto ricevente in merito alle informazioni trasmesse ed è altresì esclusa ogni connessa responsabilità. Il soggetto ricevente, le sue affiliate, i loro rappresentanti si asterranno dal promuovere qualsiasi reclamo, azione, causa o procedimento contro di Dii GmbH o uno dei suoi rappresentanti in relazione alle materie contenute, omesse o comunque derivanti da queste Informazioni. Eventuali reclami per frode o dolo (Vorsatz), nonché rivendicazioni per reati relativi alla vita, corpo o salute delle persone non saranno influenzati da quanto precede. Il soggetto ricevente accetta di trattare le informazioni trasmesse in modo strettamente confidenziale. Non rivelerà le informazioni trasmesse a terzi diversi dai suoi affiliati e ai suoi consulenti e ai consulenti di questi ultimi senza il previo consenso scritto di Dii GmbH. La divulgazione è consentita solo se il destinatario riconosce ed accetta in anticipo per iscritto (anche faxed ) a beneficio di Dii di essere vincolato da questi termini e condizioni. Le modifiche a questi termini e condizioni saranno presentate per iscritto. Questo vale anche per qualsiasi ulteriore clausola che modifica il requisito precedente. Questi termini e condizioni sono disciplinati e interpretati in conformità alle leggi della Repubblica federale di Germania, fatta salva l applicazione del diritto internazionale privato (Internationales Privatrecht). La sede è Monaco di Baviera. 17 gennaio 2012 Pubblicato da: Dii GmbH Kaiserstr Monaco, Germania Phone: Fax: info@dii-eumena.com dp2050@dii-eumena.com Prima edizione: Giugno 2012 Design: 02

3 »»» 2050 D e s e r t P o w e r La regione del Medio Oriente e Nord Africa (MENA, secondo l acronimo inglese) e l Europa hanno entrambe bisogno di un approvvigionamento energetico sicuro, economico e pulito Domanda e offerta di energia rinnovabile sono complementari tra Nord e Sud in tutte le stagioni Una mutua dipendenza ed una complementarietà tecnica attraverso la regione EUMENA potenziano la sicurezza dell approvvigionamento energetico»»» Entrambe le regioni sono partner naturali e possono dare vita insieme ad una trasformazione fondamentale, in quanto regione EUMENA Tutti gli stati traggono vantaggio dall avere accesso ad energia rinnovabile ad un prezzo accessibile, la creazione di nuove imprese e costi ridotti per la decarbonizzazione E essenziale agire insieme, oggi, come EUMENA, per realizzare questo enorme potenziale entro il

4 Ringraziamenti Autori: Co-autori: Collaboratori: Autori Scientifici: Florian Zickfeld, Aglaia Wieland (Dii) Julian Blohmke, Matthew Sohm, Ahmad Yousef (Dii) Frank Buttinger, Angelika Denk, Patrik Erroi, Philipp Godron, Jürgen Neubarth, Alexander Rietz, Fabian Wigand (Dii) Gli Azionisti di Dii e i Partner Associati, così come numerosi altri esperti hanno apportato contributi significativi in tutte le fasi di redazione di questo rapporto. Martin Pudlik, Mario Ragwitz, Frank Sensfuß (Fraunhofer ISI) Dii GmbH è un consorzio industriale internazionale fondato nell ottobre del Oggi, la Dii ha 21 Azionisti e 35 Compagnie Partner Associate da 16 stati in Europa, Medio Oriente e Nord Africa (MENA). Insieme ad un ampio gruppo di stakeholders, la Dii si impegna a favore dello sviluppo di un mercato su scala industriale dell energia da fonti rinnovabili nella regione MENA. Per raggiungere questo scopo, la Dii sta creando una visione di lungo termine che vuole tradurre in valutazioni specifiche per ogni stato, in un quadro regolamentare e concreti progetti di riferimento. Sin dalla sua creazione nel 1972, il Fraunhofer ISI (L Istituto Fraunhofer per la Ricerca su Sistemi e Innovazione) ha avuto un influenza rilevante nel modellare il panorama delle innovazioni in Germania e in tutto il mondo. L Istituto di Ricerca Fraunhofer ISI conduce ricerche applicate in sette Centri di Competenza con un totale di 22 Business Units e si considera un istituto indipendente per la società, la politica e l industria. Pubblicato in Giugno 2012 da Dii GmbH Kaiserstr Monaco Germania Per ulteriori informazioni: dp2050@dii-eumena.com 04

5 Le ragioni per credere in Desert Power Creare un offerta di elettricità sicura, pulita e ad un prezzo accessibile è una delle sfide cruciali per il Nord Africa, il Medio Oriente e l Europa. Come possono il Medio Oriente e il Nord Africa garantire un elettricità sicura e ad un prezzo accessibile alle loro economie in crescita? Come può l UE raggiungere i suoi target ambiziosi di riduzione delle emissioni dei gas serra in un modo che sia sostenibile e allo stesso tempo fattibile sotto un profilo dei costi? Desert Power 2050 esamina le sfide energetiche future che l Europa dovrà affrontare, quelle stesse sfide che anche la regione MENA dovrà fronteggiare. Questo studio mostra come queste sfide possano essere affrontate con più chances di successo se andiamo al di là della comune percezione che considera le due regioni come entità separate. Invece, Europa e MENA non solo sono vicine, ma sono anche unite da una lunga storia di scambi commerciali e culturali; in un mondo di energia rinnovabile, dovremmo parlare di un unica regione EUMENA. Un sistema elettrico integrato nella regione EUMENA permette all Europa di raggiungere i suoi obiettivi di riduzione delle emissioni di diossido di carbonio (CO₂) nel settore energetico (riduzione del 95%) in un modo più efficiente ed economico, importando sino al 20% del proprio fabbisogno energetico dalla regione MENA. L Europa in questo modo risparmierebbe un totale di 33 miliardi di euro, o 30 /MWh di elettricità importata dalla regione MENA. Allo stesso tempo, Desert Power fa sì che gli stati della regione MENA possano soddisfare i propri bisogni energetici in un modo continuativo, sfruttando le risorse solari ed eoliche nella regione. L area MENA può dunque contribuire ad una riduzione del 50% delle emissioni di CO₂ nel proprio settore elettrico, nonostante un massiccio aumento della propria domanda. Allo stesso tempo, la regione MENA può trarre vantaggio dalle esportazioni di energia elettrica, il cui valore si aggira attorno ai 63 miliardi di euro all anno. Inoltre, l Europa così come la regione MENA può avvantaggiarsi di un calo del 40% nel costo marginale delle riduzioni di emissioni di CO₂ nel settore elettrico. L idea che l elettricità derivante da risorse rinnovabili debba essere prodotta in aree che ne posseggano una dotazione ottimale e successivamente esportata in regioni con un alto fabbisogno energetico è diventata famosa con il nome di visione Desertec. Intuitivamente, questo termine indica che l Europa dovrebbe fare affidamento per una parte della propria produzione elettrica sui deserti del Sud del Mediterraneo, considerata la loro dotazione eccellente di risorse solari, eoliche e la popolazione relativamente scarsa. Desert Power 2050 (DP 2050) mostra come aspetti chiave della visione Desertec potrebbero operare concretamente, ma allo stesso tempo come si possa andare oltre. Questo studio dimostra come, sulla base di tecnologie ormai collaudate, fonti di energia solari e eoliche possano essere combinate con reti elettriche per fornire energia sicura, sostenibile e ad un costo accessibile a Nord Africa, Medio Oriente ed Europa. Questa idea prende le mosse da correnti di pensiero precedenti e considera la regione MENA come un consumatore di energia rinnovabile e non solo come produttore. La necessità di muoversi verso questa visione si sta facendo sempre più urgente: è infatti prevista una crescita del 45% della popolazione della regione EUMENA, popolazione che toccherà quasi 1,2 miliardi nel A quel punto, la domanda energetica potrebbe superare gli 8000 TWh. Se pensiamo che la regione MENA cresce più rapidamente dell UE, ci rendiamo conto come sia nell interesse dell intera regione, concepita come un insieme, sostituire la propria dipendenza dai prezzi imprevedibili dei combustibili fossili con un sistema energetico stabile e sostenibile. Desert Power 2050 mostra il perché un sistema elettrico interconnesso, basato su fonti rinnovabili nell area EUMENA, sia importante per ragioni di competitività, sostenibilità e sicurezza energetica. Questo richiede un cambiamento nel paradigma attuale, dove Nord e Sud del Mediterraneo non sono strettamente interconnessi e si affidano ai combustibili fossili. Dobbiamo invece muoverci verso un sistema integrato e sostenibile. Creare le condizioni per facilitare questa transizione sarà l argomento della seconda parte della strategia della Dii per il 2050, Desert Power: Getting Started. 05

6 Dalle risorse all energia elettrica Gli ampi territori inutilizzati e le condizioni climatiche favorevoli rendono la regione MENA una collocazione ideale per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. La Figura 1 mostra la disponibilità di ottime risorse solari nella regione MENA. Collocazioni valide possono essere trovate ovunque nella regione, dall Alto Atlante all Atlante Telliano nel Maghreb, alle Montagne dell Asir in Arabia Saudita. Il potenziale eolico, forse meno conosciuto, ma non per questo meno importante caratterizza quest area. Infatti, la regione MENA ha condizioni di vento molto favorevoli, come si evince dalla Figura 2. Si possono trovare risorse eoliche eccezionali, per esempio, nella costa atlantica del Marocco e nel Mar Rosso. Inoltre, l intero continente, allungandosi tra le due coste, offre collocazioni molto attraenti per la produzione di energia eolica. Figura 1: Risorse solari nella regione EUMENA 06

7 Figura 2: Risorse eoliche nella regione EUMENA Di certo, la semplice abbondanza di risorse rinnovabili non si traduce automaticamente in una produzione di energia elettrica continuativa per 24 ore al giorno, 365 giorni all anno. Per questo la Dii ha unito le forze con Fraunhofer ISI per modellare un sistema di produzione di energia elettrica EUMENA in alta risoluzione spaziale e temporale. Questa analisi si è anche avvalsa del continuo coinvolgimento di esperti del settore, in particolare dalla rete della Dii (56 compagnie partner nella regione EUMENA). Usando un modello consolidato, PowerACE dell ISI, dimostriamo il potenziale delle tecnologie solari ed eoliche per rispondere al fabbisogno energetico dell intera regione EUMENA ad un costo vantaggioso, per ogni ora di un anno intero. La Figura 3 mostra la base di queste analisi: paragonato alla domanda di energia elettrica, il potenziale solare ed eolico della regione EUMENA è virtualmente infinito (il potenziale solare ed eolico per meno di 50 /MWh nel 2050 ammonta a TWh). 07

8 Figura 3: Potenziali di energia rinnovabile e domanda di elettricità nel 2050 nella regione MENA e in Europa L uso di tecnologie collaudate assicurerà la fattibilità tecnica di un sistema di energia elettrica sostenibile. Le tecnologie al centro di questo rapporto sono oggi ampiamente utilizzate: tecnologie fotovoltaiche di taglia industriale (Utility PV) e a concentrazione solare (CSP) così come l eolico on-shore e off-shore. La capacità mondiale installata di queste tecnologie è arrivata alla scala gigawatt (GW), con installazioni in continua attività da più di due decenni. La fattibilità economica, comunque, non è ancora stata raggiunta su una scala sufficientemente ampia. Le energie rinnovabili hanno mostrato considerevoli riduzioni di costi negli anni passati, ma non sono ancora competitive se paragonate alle tecnologie energetiche convenzionali in molti mercati. Uno degli scopi principali di questo studio è di mostrare come l energia dal deserto ottimizzi i costi e aiuti a rendere fattibile da un punto di vista economico un sistema di energia elettrica derivante da fonti rinnovabili. Con il 2050 come orizzonte temporale, il nostro scopo è quello di creare un quadro finale ottimizzato, basato su proiezioni di costi per le quattro tecnologie considerate. Come mostra la Figura 4, sono attese per tutte le tecnologie significative riduzioni dei costi, all incirca del 50% o più, all infuori dei costi dell eolico on-shore, per cui è prevista una riduzione che si aggira attorno al 20-30%, dal momento che questa è una tecnologia già matura ed efficiente sotto un profilo economico. Solo pochi anni fa, queste proiezioni sarebbero apparse azzardate, ma gli sviluppi recenti nel fotovoltaico e nell eolico on-shore mostrano che queste supposizioni sono possibili. Inoltre, gli sviluppi dei costi dipendono dalle evoluzioni del mercato. Questo rapporto mostrerà che sostenere la crescita di tali mercati per il solare e l eolico è nell interesse dei governi che cercano di offrire energia competitiva, sostenibile e sicura. 08

9 1.3 Figura 4: Percorsi di riduzione dei costi per tecnologie eoliche e solari sino al 2050 Per valutare il valore aggiunto dell integrazione del sistema elettrico nella regione Mediterranea, è utile mettere a confronto due scenari. La visione target per il 2050 nello Scenario Interconnesso esamina un sistema di energia elettrica integrato nella regione EUMENA. Lo Scenario di Riferimento, invece, ritrae una situazione in cui ogni regione, Europa e MENA, ha un sistema pienamente competitivo al proprio interno, ma senza cooperazione tra Nord e Sud del Mediterraneo. In altre parole, entrambi gli scenari DP 2050 presuppongono uno spostamento ad un sistema energetico basato sulle fonti rinnovabili, con considerevoli investimenti in reti elettriche e nella produzione di energia rinnovabile. Sia lo Scenario Interconnesso che quello di Riferimento sono ottimizzati per costi minimi di sistema, con una prospettiva di un limite di emissioni di CO₂ di 0.25 Gtonnes annuali, cioè all incirca 30 g per KWh di domanda 1. Così, nello Scenario di Riferimento, solo la parte europea è simile ai sistemi elettrici ottimizzati analizzati nella Energy Roadmap 2050 della Commissione Europea; la differenza principale è che l Europa beneficia di un limite comune alle emissioni di CO₂ con la regione MENA. 1 Il sistema minimo di costo include il costo della produzione di elettricità e di trasmissione, ma non il costo delle emissioni di gas serra 09

10 i Benefici di Desert Power Desert Power 2050 adotta i tre pilastri principali della politica energetica europea per valutare i risultati chiave di questo studio. Questa analisi mostra come un sistema energetico integrato EUMENA abbia ricadute positive per la competitività di tutta la regione, dia un segnale evidente per una sostenibilità ad un costo accessibile e migliori la sicurezza dell offerta energetica. Competitività Desert Power aiuta a migliorare la competitività del sistema dell energia elettrica nella regione EUMENA, rendendo meno costoso il raggiungimento degli ambiziosi target di riduzione delle emissioni di CO₂. Il vantaggio competitivo di un sistema elettrico che collega tutta la regione EUMENA deriva da uno scambio di energia elettrica annuale di 1110TWh, di cui 1087TWh dalla regione MENA all Europa e 23TWh dall Europa alla regione MENA 2. In questo modo le esportazioni annuali nette dalla regione MENA all Europa ammontano a 1064TWh. Lo Scenario Interconnesso fa sì che si possano risparmiare 33 miliardi di euro annui in costi di sistema. Se ipotizziamo circa 1100TWh di scambio annuale di energia elettrica tra MENA e l Europa, questo si traduce all incirca in 30 /MWh. Dal momento che l energia elettrica si sposta principalmente da Sud a Nord, l Europa importa sino al 20% della sua elettricità dal Nord Africa. Un minimo del 70% di autosufficienza nella produzione di energia elettrica è stato imposto su base nazionale per assicurare che nessuno stato dipenda eccessivamente dall energia elettrica importata. L Europa chiaramente beneficia del suo ruolo come importatore netto, per un risparmio di costi di 30 /MWh nelle sue importazioni nette (Figura 5). Metà di questo risparmio, 15 /MWh, deriva dal vantaggio diretto di costo di Desert Power, come è dimostrato dalla Figura 5: il costo medio di ogni MWh addizionale generato nella regione MENA nello Scenario Interconnesso è 58 /MWh quando arriva in Europa 3. Questo dato può essere confrontato con il costo medio di 73 / MWh per ogni MWh addizionale prodotto in Europa nello Scenario di Riferimento. L altra metà del risparmio deriva dal fatto che un sistema elettrico di più ampia scala offre più opzioni per equilibrare i carichi e la produzione degli impianti solari ed eolici. Si dovrebbero costruire meno impianti a gas per rispondere al consumo energetico nelle ore di punta e si arriverebbe ad una situazione con meno produzione in eccesso di energia elettrica da fonti rinnovabili, la cosiddetta produzione RES 4 tagliata. Questa riduzione di capacità porta ad un risparmio di ulteriori 15 per MWh di esportazioni dalla regione MENA all Europa. E cruciale distinguere tra queste due forme di risparmio sui costi. Produrre energia elettrica nella regione MENA che arrivi in Europa ad un costo approssimativo del 20% al di sotto delle alternative domestiche europee offre un valido business model: può essere realizzato dagli attori del mercato e dagli investitori. In questo modo, questa parte di benefici in termini di costi attrarrà gli operatori del settore una volta che saranno adottati i limiti alle emissioni di CO₂ e le tecnologie rinnovabili si troveranno nella parte discendente delle curve di costo. 2 I dati relativi allo scambio di energia si riferiscono all energia che arriva sia in Europa o nella regione MENA, cioè le perdite che avvengono nella trasmissione sono già state sottratte da questi dati 3 58 /MWh include i costi per la produzione di energia elettrica, la sua trasmissione e le perdite di trasmissione 4 RES = Renewable Energy Sources 10

11 Figura 5: Risparmi sui costi di sistema per MWh di esportazioni di energia elettrica netta dalla regione MENA all Europa Dall altro lato, nessun operatore di mercato può operare fornendo benefici (basati su sinergie a livello di sistema) al sistema stesso, così come i 220 TWh di elettricità che non ci sarà più bisogno di produrre nello Scenario Interconnesso. Queste sinergie sono, comunque, un considerevole beneficio economico, che può aumentare, tra gli altri fattori positivi, la competitività della regione EU- MENA nell economia globale. Governi e organismi regolatori dovrebbero considerare seriamente questi benefici a livello di sistema: le istituzioni dovrebbero offrire le strutture appropriate e gli incentivi al mercato per potere usufruire di questo potenziale. I benefici risultanti per Europa e MENA sono significativi: l Europa otterrebbe risparmi di costi per circa 33 miliardi annuali, mentre la regione MENA darebbe vita ad un industria per l esportazione di energia elettrica rinnovabile, per circa 63 miliardi all anno un valore che supera le attuali esportazioni complessive di Egitto e Marocco insieme. Superare questa situazione, un classico equilibrio di Nash, è un compito impegnativo in un economia di mercato. E parte della ragione per cui le estensioni della rete elettrica stanno facendo così lenti progressi oggi in Europa, nonostante il generale consenso che servano più reti elettriche. In questa prospettiva, servono urgentemente politiche ben congegnate, affidabili e significative sia per le tecnologie rinnovabili che per le reti elettriche, al fine di integrare il sistema. Il coinvolgimento di governi e poteri regolamentari in quest area, a sua volta, stimolerebbe maggiori investimenti. 11

12 Sostenibilità Le nostre analisi confermano che un sistema di energia elettrica basato su fonti rinnovabili per più di un 90% è tecnicamente ed economicamente possibile. L effetto dell integrazione del sistema EUMENA sui costi marginali delle riduzioni di emissioni di CO₂ nel settore dell energia elettrica è notevole: questi costi infatti calano del 40%, da 192 /tonnellata nello Scenario di Riferimento a 113 /tonnellata nello Scenario Interconnesso. L integrazione dei sistemi elettrici può così svolgere un ruolo cruciale nel tracciare un cammino chiaro ed economicamente vantaggioso verso la decarbonizzazione. Il costo inferiore della riduzione delle emissioni di CO₂, riduzione dovuta all integrazione del sistema, deriva dal mix ottimizzato di tecnologie rinnovabili, dove l energia del sole e del vento è prodotta nei luoghi più favorevoli della regione EUMENA. Il mix elettrico di Desert Power 2050 è composto per un 91% da rinnovabili e per un 9% da gas naturale. L eolico contribuisce ad un 53% del mix, di cui un 48% è on-shore e un 5% off-shore ed impianti di energia eolica sono installati ovunque nella regione EUMENA, come dimostra la Figura 6 5. Il solare contribuisce per un altro 25% con una concentrazione di installazioni nel Sud Europa e nella regione MENA. Mentre un 16% di CSP nel mix energetico si trova quasi interamente nella regione MENA, il 9% della parte di produzione di Utility PV è installato nella regione MENA, così come nell Europa meridionale 6. Le installazioni solari, ulteriormente a Nord, specialmente in Germania, sono basate sui NREAPs 7 dei rispettivi stati membri dell UE. In poche parole, un sistema elettrico economico e sostenibile richiede l installazione di centinaia di gigawatts delle quattro tecnologie solari ed eoliche: Utility PV, CSP, eolico on-shore e off-shore. La parte restante del mix energetico consiste di energia idroelettrica, biomasse, geotermica e poche altre tecnologie rinnovabili. Il Maghreb e la Libia sono le centrali elettriche meridionali della regione, mentre la Scandinavia, soprattutto la Norvegia, gioca lo stesso ruolo nel Nord. L elettricità scorre dal Sud, raggiunge l Europa attraverso sette corridoi di trasmissione sub-mediterranei e poi passa a Nord attraverso la Spagna, Francia, Italia, Grecia verso la Gran Bretagna, il Benelux, Germania, Austria e Repubblica Ceca. Nella cintura dal Benelux alla repubblica Ceca, Desert Power incontra a quel punto i flussi energetici della Norvegia che passano attraverso la Danimarca, Svizzera e Polonia. Un ottavo corridoio Nord-Sud porta l energia dall Egitto all Arabia Saudita sino alla Turchia. Un aspetto enfatizzato dal nostro studio è il forte bisogno di energia nella parte Sud-Est del sistema. Infatti, Turchia ed Egitto potrebbero avere la popolazione più numerosa e la domanda più vasta di energia nel A causa di alti consumi energetici per capita, l Arabia Saudita potrebbe probabilmente presentare gli stessi numeri in termini di domanda energetica. Questi tre stati, insieme a Giordania e Siria, contribuiranno approssimativamente ad un 33% della domanda completa della regione EUMENA, così come le quattro più grandi economie dell UE: Germania, Francia, Gran Bretagna e Italia. Contrariamente alla maggior parte delle più importanti economie nell Europa centrale, la regione ha buone condizioni solari ed eoliche e non deve dipendere dalle importazioni. Considerata l alta domanda nel Medio Oriente e in Egitto, la maggior parte dell energia solare prodotta in loco sarà anche consumata localmente. Se pensiamo alla scarsa popolazione e alla relativa abbondanza di risorse rinnovabili, gli stati del Maghreb e della Libia possono esportare una grande quantità di energia in Europa. Questo mix energetico, vantaggioso sotto un profilo dei costi, si affida in modo massiccio all uso di linee di trasmissione ad alta tensione a corrente continua (HVDC). Senza questa rete, diventa impossibile trasportare energia dai siti più dotati di potenziale solare, eolico e idroelettrico (le aree scarsamente abitate del Nord e del Sud) verso il centro del sistema, dove la domanda è ben più vasta. 5 L eolico off-shore è solo considerato per l Europa, dal momento che le condizioni nella regione MENA non sono abbastanza favorevoli 6 Le installazioni di fotovoltaico distribuito non sono trattate dalla metodologia utilizzata per analizzare i benefici di un ampio sistema elettrico integrato. Ciò detto, installazioni di fotovoltaico distribuito possono contribuire ad uno scenario di domanda ridotta nella rete elettrica, che è lo scenario dal costo più basso analizzato nel DP National Renewable Energy Action Plans 12

13 Figura 6: Capacità di produzione e interconnessione, Scenario Interconnesso Figura 7: Flussi di elettricità nello Scenario Interconnesso 13

14 La capacità complessiva delle connessioni sub-mediterranee e della connessione via terra tra Siria e Turchia ammonta a 222 GW NTC8, si veda la parte a sinistra della Figura 8. Attorno ai 1100 TWh di elettricità per anno scorrono attraverso queste connessioni, tra MENA ed Europa. Grazie agli alti tassi di utilizzo degli interconnettori, la trasmissione di energia tra le due sponde del Mediterraneo può avvenire ad un costo accessibile. L Europa ha bisogno di costruire reti elettriche per rendere possibile un sistema energetico basato su fonti di energia rinnovabile ed economicamente vantaggioso, indipendentemente dal fatto che questo sistema finisca ai confini europei o vada al di là. Il beneficio per l Europa di una tale espansione della rete elettrica è un energia sostenibile, economica e sicura; più la rete elettrica è integrata, più i benefici diventano concreti. I GW NTC *1000km di capacità necessari non sono solo molti di più di quelli che attualmente connettono il sud con il nord del sistema 9, ma sono anche molti di più di qualsiasi altro collegamento esistente in Europa e nella regione MENA oggi. Paragonando questa possibilità allo Scenario di Riferimento dai due sistemi di costi ottimizzati separati, la maggior parte delle infrastrutture aggiuntive di trasmissione via terra (misurate in km di capacità) deve essere realizzata nella regione MENA, non nelle aree europee, molto più densamente abitate, come mostrato nella parte destra della Figura 8. Figura 8: Capacità della rete elettrica nello Scenario Interconnesso e nello Scenario di Riferimento 8 GW NTC si riferisce ai GW di capacità di trasferimento netto 9 250MW Turchia/Siria (non sincronizzati) e 900 MW Spagna/Marocco 14

15 Sicurezza dell approvvigionamento energetico La sicurezza dell approvvigionamento energetico comprende sia complementarietà tecniche che politiche. Come la nostra analisi suggerisce, l integrazione del sistema rende un sistema di energia elettrica sostenibile non solo più economicamente vantaggioso, ma anche più affidabile. Al fine di mostrare come questo sia possibile, guardiamo in primo luogo alle complementarietà tecniche e poi ci sposteremo ad esaminare il meccanismo di reciproco bisogno che si creerebbe con un sistema elettrico integrato. Intuitivamente, più il sistema è connesso, più alta è la probabilità che il sole splenda e il vento soffi in qualche parte della regione che stiamo esaminando. Questo fatto è fondamentale per un sistema energetico basato per un 90% su energie rinnovabili, dal momento che evitare il blackout significa assicurare che ci siano sufficienti risorse solari o eoliche per soddisfare la domanda 24 ore al giorno, 365 giorni all anno. La Figura 9 mostra come questa intuizione non solo sia corretta, ma anche come la correlazione naturale di sole e vento sia favorevole da un punto di vista energetico. Per capire la disponibilità di energia elettrica nel tempo, è necessario guardare ai cambiamenti giornalieri così come alle variazioni stagionali. La Figura 9 mostra un giorno medio estivo e uno invernale nella regione EUMENA in termini di domanda e offerta energetica, in una risoluzione oraria. In una giornata, il sole e il vento si combinano bene: meno energia eolica è nel sistema durante le ore di sole di mezzogiorno, quando la domanda è alta. Comunque, durante queste ore, l energia solare è in grado di fornire l energia elettrica necessaria. Su una scala stagionale, la produzione di energia eolica è maggiore in inverno, mentre quella solare è maggiore in estate. Figura 9: Domanda e conusumo giornaliero e stagionale nella regione EUMENA 15

16 1.5 Figura 10: Domanda e consumo giornaliero e stagionale in Europa e nella regione MENA La Figura 10 rivela che la buona combinazione di domanda, sole e vento mostrata nella Figura 9 è il risultato della complementarietà di domanda e offerta nella regione MENA e in Europa. Mentre in Europa il carico è più alto in inverno che in estate, il contrario è vero per la regione MENA dove condizioni meteorologiche più estreme prevalgono durante l estate calda, al contrario del freddo inverno nelle aree europee. Allo stesso tempo, mentre la produzione eolica è più alta in inverno in Europa, è stabile durante tutto l anno nella regione MENA. A causa della sua incredibile dotazione solare, la regione MENA può offrire all Europa l energia elettrica di cui ha bisogno durante l estate, seguendo la curva di domanda giornaliera con l aiuto dello stoccaggio di energia consentito dalla tecnologia CSP. La disponibilità di generazione attraverso il gas è strettamente limitata dal tetto comune alle emissioni per la regione MENA e l Europa. La marcata allocazione in Europa della produzione elettrica da gas non solo assicura un sistema energetico ben funzionante; è anche la ragione del 40% di riduzione dei costi marginali della riduzione delle emissioni nocive. I ruoli dei singoli stati in questo sistema integrato sono essenziali per capire come un sistema diventi stabile e competitivo. Distinguiamo tra tre tipi principali di stati: super produttori di energie rinnovabili, importatori e stati con produzione di energie rinnovabili che bilanciano la domanda interna. Mentre ciascuno di questi tre tipi trae vantaggio dal sistema integrato a vari livelli, tutti beneficiano dall essere parte di un sistema di energia elettrica di ampie dimensioni e sostenibile. Allo stesso tempo, i loro ruoli complementari fanno sì che si crei una situazione di fiducia reciproca, in cui nessuno stato sia dipendente dall altro, ma, al contrario, ogni stato dipende dal sistema nel suo complesso. > Super produttori. Sono quegli stati con ottime dotazioni di risorse rinnovabili e una domanda relativamente scarsa. Di conseguenza, hanno un potenziale di energie rinnovabili non costoso che consentirebbe un livello significativo di esportazioni. Esempi di super produttori sono, nel Sud, il Maghreb e la Libia e, nel nord, la Norvegia. I super produttori beneficiano dell integrazione del sistema in due modi: da una ampia industria di esportazione di elettricità proveniente da fonti rinnovabili e dall abbondanza di capacità in eccesso di energia rinnovabile (comparata al carico domestico) come mezzi per assicurare il loro approvvigionamento sicuro in qualsiasi momento dell anno. 16

17 > Importatori. Sono quegli stati con una domanda elevata e uno scarso potenziale di energie rinnovabili che possa rispondere a questo bisogno. Questo gruppo di stati include Germania, Italia e, sebbene in misura meno pronunciata, anche Francia e Turchia. Questi stati importano energia rinnovabile durante tutto il giorno e tutto l anno per assicurarsi un approvvigionamento energetico economico e sostenibile. Beneficiano non solo del vantaggio di costo dell elettricità importata, ma anche dell allocazione ottimizzata della restante produzione di energia dal gas convenzionale. Dal momento che il gas, e quindi il tetto alle emissioni (in un quadro in cui questo limite sia comune), sono collocati dove sono maggiormente necessari, gli stati con limitate risorse rinnovabili possono usare più gas che in un sistema isolato. > Gli equilibratori. Hanno livelli di domanda e dotazione di risorse rinnovabili che sono proporzionali l una all altra. Includono Egitto, Arabia Saudita, Siria, Spagna, il Regno Unito e la Danimarca. Come già accennato, una valutazione dei potenziali di energia rinnovabile non deve essere solo basata sul costo medio di produzione dell elettricità (LCOE) ma anche sulla corrispondenza tra questi potenziali e la domanda energetica da soddisfare in qualsiasi punto della giornata. Questo è uno dei motivi per cui anche gli equilibratori traggono vantaggio dal sistema: costruiscono una capacità di energia rinnovabile fino al punto in cui è economicamente vantaggioso per coprire la maggior parte del loro carico domestico. Soddisfare la parte rimanente della domanda con energie rinnovabili domestiche diventa meno vantaggioso, dal momento che l energia in eccesso verrebbe tagliata. Di conseguenza, questi stati importano energia al bisogno e la esportano quando la loro produzione eccede la domanda domestica. In questo modo evitano di dover sviluppare al massimo la loro capacità di produzione, i cui surplus costano cari. Avendo affrontato i diversi ruoli che gli stati svolgono in un sistema energetico integrato, diventa chiaro che questo sistema è ampiamente interconnesso e ha vantaggi per tutte le parti che partecipano. Questa affidabilità reciproca e interdipendenza è una delle ragioni per cui un sistema energetico integrato e sostenibile aumenta la sicurezza dell approvvigionamento energetico non solo da un punto di vista tecnico ma anche politico e geopolitico. fossili per la loro elettricità. Desert Power facilita la transizione della regione ad un sistema pulito e basato sulle energie rinnovabili. Questa transizione renderà questi paesi indipendenti dai combustibili fossili e dai loro prezzi imprevedibili: in un sistema di energia sostenibile con più del 90% di energia rinnovabile, meno del 7% dei costi di sistema sono costi del combustibile. Pensiamo solo che oggi, negli impianti a gas quasi il 70% dei costi sono costi per il combustibile, negli impianti a carbone il 30% e in quelli nucleari circa il 15%. In questo modo, un esposizione ridotta a prezzi volatili renderebbe i prezzi per l elettricità più stabili, fungendo quindi da base per un economia più stabile e competitiva. Un sistema integrato rende possibile anche un offerta energetica più diversificata per tutti i paesi. Gli importatori in Europa, per esempio, comprano energia da diversi stati; al contrario di oggi, non ci sarebbe un solo esportatore che coprirebbe più di un 10% del fabbisogno energetico europeo. Inoltre, l appartenenza ad un comune sistema, farebbe sì che importatori ed esportatori si fidino reciprocamente. Gli esportatori in Nord Africa, per esempio, si affidano agli importatori in Europa per gli effetti equilibratori che ha la capacità europea di gas. Cambiando il paradigma attuale dominante per andare verso un sistema elettrico basato sulle energie rinnovabili, Desert Power dà un importante contributo per l autosufficienza energetica dei paesi nella regione EU- MENA. In un sistema integrato, anche gli importatori in Europa offriranno più energia elettrica nel 2050, più di quanto non facciano oggi. Senza questo cambio di paradigma, gli effetti negativi della dipendenza da combustibili fossili peggioreranno per la regione EUMENA nel suo complesso, per gli importatori dei combustibili fossili in particolare. Un sistema integrato EUMENA, dall altro lato, incoraggerà una transizione che beneficia tutte le parti, promuove un affidabilità reciproca nella regione e ha il potenziale di andare al di là del settore energetico. Un tale aumento della cooperazione con le regioni vicine è già un target esplicito della politica energetica europea 10. Desert Power contribuisce alla sicurezza dell approvvigionamento energetico in diversi modi. In primo luogo, la maggior parte degli stati europei e della regione MENA al momento si affida alle importazioni di combustibili 10 Si veda per esempio il comunicato della Commissione Europea La politica energetica dell UE: coinvolgere partners al di là dei nostri confini (2011), che sottolinea l importanza di una partnership energetica tra l UE e il Sud del Mediterraneo, con un attenzione particolare per le energie rinnovabili 17

18 Le Prospettive di Desert Power Come disse Niels Bohr, fisico e Premio Nobel, le predizioni sono difficili, specialmente sul futuro. Analizzare la struttura di un sistema energetico costruito per includere più di un 90% di rinnovabili tra 40 anni nel futuro è un processo necessariamente soggetto ad ampie incertezze su molti dei propri presupposti. L unico modo per affrontare queste incertezze è di analizzare le cosiddette sensitività, o prospettive, per mostrare come i risultati cambino con parametri modificati. Oltre agli Scenari Interconnesso e di Riferimento, abbiamo analizzato un totale di 16 ulteriori prospettive in materia di offerta energetica nella regione EUMENA nel 2050, si veda la Figura 11. Coprono un ampio range di fattori che possono essere rilevanti per l attrattività del sistema energetico integrato. Figura 11: Scenari valutati sul livello di integrazione del sistema EUMENA 18

19 Figura 12: Importazione europee nette e capacità di interconnessione Le sensitività sono state raggruppate in tre categorie. La prima categoria, Cambi di Paradigma, è dedicata a quattro percorsi sostanzialmente differenti per dare forma al sistema elettrico del domani. Tra tutte queste sensitività, lo Scenario Interconnesso Domanda Debole è di particolare importanza. Le altre sensitività mostrano cosa succederebbe se la società riuscisse a stabilire prerequisiti favorevoli per un sistema energetico integrato e sostenibile nella regione EUMENA. Questi undici scenari sono stati raggruppati in base alla loro influenza sull attrattività di un sistema energetico EUMENA integrato. Ora riassumiamo le conclusioni generali e sottolineiamo i dettagli chiavi dell analisi di sensitività. Il messaggio principale dall analisi di questi differenti casi non potrebbe essere più chiaro: l integrazione della rete elettrica nel Mediterraneo assume un valore importante in tutte le condizioni prevedibili. Anche nello Scenario Emissioni di CO₂ Illimitate, con un mix energetico dominato dal carbone e dalle emissioni di CO₂ 2,5 volte più alte dei valori attuali, un totale di 35GW NTC viene realizzato attraverso le capacità di interconnessione tra l intera ampiezza Est-Ovest del Mediterraneo, si veda la parte destra della Figura 12. In tutti gli scenari che prevedono un tetto alle emissioni, è ottimale sotto un profilo dei costi la costruzione di almeno 86 GW NTC di interconnessione mediterranea. Almeno 301TWh netti di Desert Power sono esportati dalla regione MENA all Europa, si veda la parte sinistra della Figura 12. Lo Scenario Interconnesso Domanda Debole assume che l Europa riesca a mantenere la porzione della sua domanda di energia elettrica allo stesso livello della produzione di energia elettrica su scala industriale attiva oggi, risultato possibile grazie a misure di efficienza energetica o attraverso la generazione decentralizzata di energia rinnovabile e il suo stoccaggio. Questo scenario mostra come, anche con un 40% di domanda inferiore ai 4900TWh per anno per la regione EUME- NA, vengono costruiti 114 GW NTC di interconnessione e 548 TWh di esportazioni annuali nette all Europa sono ottimali da un punto di vista dei costi. Questo scenario quindi mostra che il risparmio energetico e la produzione di energia elettrica decentralizzata, da una parte, e l integrazione dei sistemi elettrici dell area EUMENA, dall altra, non si escludono a vicenda ma si complementano l un l altro di buon grado. Lo Scenario Interconnesso Domanda Debole è anche lo scenario con i costi più bassi di tutti i casi analizzati, incluso lo Scenario Emissioni Diossido di Carbonio Illimitate, che è più caro di 97 miliardi annuali. 19

20 Sarebbe un enorme passo avanti nella giusta direzione se l Europa riuscisse a sfruttare ad alti livelli il suo migliore potenziale di risorse rinnovabili, anche in aree normalmente non ritenute adatte per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. Uno scenario basato su questo presupposto, chiamato Alto Tasso di Sfruttamento Territorio Europeo, significherebbe per esempio che la Germania da sola installerebbe 180GW di eolico on-shore in metà dei siti eolici potenziali considerati più favorevoli. Il risultato è che la soluzione ottimale da un punto di vista dei costi in questo scenario include all incirca 700TWh di esportazioni annuali nette dalla regione MENA all Europa. Così, massimizzando l efficacia delle installazioni in energia rinnovabile non si eliminerebbero i benefici delle importazioni di Desert Power. Invece, entrambi gli sforzi si dovrebbero combinare per ottenere l approvvigionamento migliore di energia elettrica per la regione EUMENA. Le tecnologie solari ed eoliche hanno costantemente soddisfatto o ecceduto le aspettative per quel che riguarda la riduzione dei costi e la crescita del mercato. Sfortunatamente, non si può dire lo stesso per l estensione della trasmissione della rete elettrica in Europa. Nonostante tutti gli sforzi per superare questa grande sfida nel costruire i sistemi elettrici del futuro, sembra prudente analizzare l impatto di Estensione Rete Ritardata. Già i presupposti di costo nello Scenario Interconnesso sono basati sull assunzione che dal 2050, il 50% di tutta la trasmissione installata via terra sarà costituita da cavi elettrici sotterranei HVDC. Questa previsione tiene conto degli aumenti di costi relativi alle questioni legate all approvazione pubblica di linee elettriche aeree. Lo Scenario Estensione Rete Ritardata presuppone che nessuna connessione tra due stati nella regione EUMENA possa superare i 20GW NTC. Questa assunzione limita severamente i più appetibili interconnettori sub-mediterranei, se facciamo un paragone con lo Scenario Interconnesso. Ad ogni modo, questo non ha nessun impatto sulla rete elettrica in Europa, eccezion fatta per la connessione tra Spagna e Francia. Nello Scenario Estensione Rete Cara e Ritardata, viene mantenuto il limite dei 20GW NTC e il costo delle linee di trasmissione aumenta del 50%, oltre ai costi ritenuti realistici dagli esperti del settore. Questo causa solo un minimo calo nella capacità dell interconnettore attraverso il Mediterraneo, da 157GW NTC a 138GW NTC. Il risultato in questo scenario è che qui, gli interconnettori sub-mediterranei non usati sino al massimo della loro capacità nello Scenario Interconnesso, sono espansi sino al massimo consentito. Si rimpiazzerebbe così la capacità di importazione persa, si veda la Figura 13. In altre parole, l attrattività di Desert Power non dipende dall uso di specifici interconnettori. Invece, tutti gli interconnettori possono sostanzialmente contribuire ad abbassare il costo dell energia sostenibile in Europa. Figura 13: Capacità di produzione e di interconnessione, Scenario Estensione Rete Cara e Ritardata 20

21 Un altro ben noto ostacolo alla diffusione più rapida delle tecnologie di energia rinnovabile sono i fondi necessari per la costruzione di questo tipo di impianti, ad alto impiego di capitale. Il finanziamento di questi impianti dipende dalla percezione di rischio tra gli investitori, che chiedono più ampi ritorni di capitale per investimenti in rinnovabili e in stati in via di sviluppo. Lo Scenario Costo Elevato di Capitale MENA analizza l impatto di un 9% annuo di costi medi ponderati del capitale per le installazioni degli impianti nella regione MENA, mentre lo standard 7% annuo è sufficiente per l Europa. Nonostante l effetto dei più alti costi di capitale nella regione MENA sull attrattività di Desert Power, rimangono 847TWh (80%) delle esportazioni annuali nette dello Scenario Interconnesso. Per cui, anche se gli investimenti nell energia rinnovabile della regione MENA continuano ad essere considerati ad alto rischio, le ragioni per credere in un sistema integrato nell area EUMENA rimangono forti. Nucleare e CCS 11 sono spesso considerati opzioni alternative per la decarbonizzazione del settore energetico. Diventa quindi importante esaminare il rapporto tra queste tecnologie e le energie rinnovabili. Il risultato di uno Scenario Nucleare/CCS mostra come un 55% di tutta l energia elettrica sia prodotta da fonti rinnovabili e che 301TWh di importazioni di Desert Power all Europa sono una scelta ottimale sotto un profilo di costi. Inoltre né il nucleare, né il CCS sono economicamente competitivi se paragonati alle fonti rinnovabili in tutto il Nord Africa, che continua ad affidarsi ad un mix di energia solare ed eolica. Nonostante il loro limitato impatto sul sistema, la conclusione degli scenari Impatto Debole rimane comunque molto rilevante: l attrattività del sistema integrato EUMENA e di Desert Power per l Europa non dipendono dalla prospettiva che le tecnologie possano o meno ridurre i propri costi ai livelli preventivati. Allo stesso tempo, l impatto dello stoccaggio di energia quotidiana economica con impianti di accumulo non è rilevante. In conclusione, nello scenario Cooperazione Massimale nessun limite minimo è imposto nei valori di auto-produzione. L impatto limitato che ha la rimozione di queste restrizioni mostra come l atteggiamento cauto di molti stati verso le importazioni di elettricità abbia solo un effetto molto circoscritto sul valore di Desert Power. Lo scenario No NREAPs sottolinea che l attuale politica Europea sulle rinnovabili non è in forte contrasto con l idea di Desert Power anche se, certamente, non è ottimale sotto un profilo dei costi. Date le solide ragioni per credere in Desert Power, nell ampio quadro di prospettive considerate, la prossima domanda si concentra ovviamente su quello che serve per far sì che questa visione si trasformi in realtà. 11 Carbon Capture and Storage 21

22 Conclusioni: è ora di iniziare Desert Power 2050 dimostra il perchè l obiettivo di un sistema di energia elettrica integrato e sostenibile nella regione EUMENA sia importante. Oltre a questa strategia di lungo periodo, la Dii sta sviluppando strategie a livello dei singoli stati, i cosiddetti country studies, strategie che a loro volta costituiranno la base per i concreti Progetti di Riferimento. Questi country studies presentano analisi sui luoghi, sulle reti elettriche, sugli aspetti regolamentari, di mercato e socio-economici che sono decisivi per il successo delle fonti rinnovabili nei singoli stati MENA. La prospettiva di lungo periodo di Desert Power 2050 assicura che questo focus di breve e medio periodo contribuisca ad un sistema elettrico sostenibile nella regione EUMENA. Nel settore dell energia elettrica, il 2050 è a due cicli di investimenti. Quindi, le scelte politiche intraprese oggi determineranno se sia possibile incamminarsi verso un sistema sostenibile. Con il prossimo studio, Desert Power 2050: Getting Started, la Dii vuole formulare raccomandazioni sulle tecnologie appropriate e le scelte politiche che devono essere fatte oggi. Desert Power 2050: Getting Started offrirà una prospettiva ravvicinata sulla tecnologia e sulla geografia dei primi gigawatts di Desert Power che porteranno ai centinaia di gigawatts mostrati in questo studio. Valuteremo anche le azioni necessarie nelle reti elettriche e nelle interconnessioni tra l Europa e la regione MENA. Questa analisi ha lo scopo di offrire un input per i piani di sviluppo dei prossimi dieci anni, come quelli della European Network of Transmission System Operators for Electricity (ENTSO-E). Inoltre è cruciale mostrare come questi prerequisiti tecnici per Desert Power possano essere implementati politicamente. In Desert Power 2050: Getting Started, la Dii modellerà l impatto di diversi schemi di supporto nel tempo per assicurare che possano offrire valore agli azionisti. Questa analisi quantitativa sarà combinata con una valutazione qualitativa della concreta possibilità politica di questi meccanismi di supporto. Allo stesso tempo, queste due analisi, sfoceranno in raccomandazioni concrete e fattibili per i politici di oggi. Entrambe le parti di Desert Power 2050 riflettono la convinzione della Dii che Desert Power non riguarda solo l elettricità. Per questo fine, Desert Power 2050: Getting Started presenterà i risultati della valutazione socioeconomica della Dii. Non solo Desert Power produrrà elettricità stabile e ad un costo accessibile, chiave per la crescita economica, ma potrebbe creare fino da un milione di posti di lavoro da qui al Capire gli effetti che Desert Power potrebbe avere sul PIL e sul mercato del lavoro è un altro input per i politici, input su cui la Dii sta lavorando. Raggiungere l obiettivo di un sistema di energia elettrica EUMENA integrato e sostenibile richiederà gli sforzi di tutti gli stati coinvolti. Oggi, possiamo scegliere di fare il primo passo verso un mercato comune per l elettricità da fonti rinnovabili nell area EUMENA. E la visione che la regione EUMENA auto-produca la propria energia elettrica, sostenibile e non costosa, per le prossime generazioni. 22