Che cosa succede se la tecnologia CCS viene ritardata?

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1 Che cosa succede se la tecnologia CCS viene ritardata? Considerazioni tratte dal Rapporto IEA World Energy Outlook del 2011 di A. Federico e E. Pettinao, Coordinamento Osservatorio CCS Lo scenario IEA 450 ppm è ormai un punto di riferimento per il ragionamento sui consumi energetici e sui cambiamenti climatici mondiali. Ciò non vuol certo dire che altri scenari non siano altrettanto autorevoli. Lo scenario 450 ppm al 2035, aggiornato nel WEO 2011 non è l unico percorso per ottenere la stabilizzazione a lungo termine della concentrazione atmosferica di CO 2eq a 450 ppm. Ce ne sono naturalmente altri che il settore dell'energia potrebbe assumere in futuro con lo stesso risultato. Quello che conta per un dato obiettivo sul clima non è la scelta di misure politiche particolari, né il costo d investimento, né il profilo delle emissioni, ma l importo delle emissioni cumulato in un certo periodo. Il miglior modo di vedere il problema è quello del bilancio delle emissioni, cioè del carbon budget. Non importa a quale velocità e in che modo tale bilancio viene utilizzato, conta è che il bilancio non sia in rosso. Un totale di Gt di CO 2 cumulate emesse tra il 2000 e 2049 dovrebbe dare, se rispettato, un 75% di possibilità di mantenere l'aumento della temperatura media globale entro i +2 C o meno. Nello Scenario 450 ppm, questo importo è superato già nel Riducendo la probabilità al 50% il budget sale a Gt. Dal momento che un 264 Gt di emissioni sono già state emesse tra il 2000 e il 2009, restano Gt come budget al Le conseguenze di questo bilancio per i mercati energetici globali sono profonde, in quanto implicano che meno della metà delle restanti riserve di combustibili fossili comprovate possono essere utilizzate nel corso dei prossimi 40 anni (Fig.1). Fig.1 Emissioni di CO 2 dalle riserve fossili rimanenti con i budget consentiti dai vari scenari per rimanere al di sotto dei +2 di aumento Molte delle riserve potrebbero essere utilizzate senza superare il bilancio delle emissioni se la tecnologia CCS diventasse disponibile. Tuttavia, la tecnologia CCS non è ancora stata provata su scala commerciale e il livello di impegno negli impianti dimostrativi lascia dubbi su quanto velocemente possa essere realizzata. Che cosa significherebbe, per il contributo del settore energetico al raggiungimento dell'obiettivo 2 C, se questa cruciale tecnologia non venisse usata su larga scala fino a dieci anni dopo rispetto a quanto previsto nello Scenario 450 ppm cioè settore energetico fino al 2030, lasciando solo cinque

2 anni di funzionamento entro il periodo di proiezione per la produzione di energia, e zero nel settore industriale dove la CCS inizierebbe ad essere introdotta in qualsiasi scala solo entro il Mentre la CCS nel 2020 rappresenta solo il 3% della riduzione delle emissioni, rispetto allo Scenario delle Nuove politiche (vedi IEA WEO 2011), per raggiungere lo Scenario 450 al 2035 tale quota aumenta al 22% (18% in media nel periodo). Questo rende la CCS la terza più grande fonte di abbattimento globale, dopo l efficienza energetica e le fonti rinnovabili. Con un ritardo di dieci anni la CCS avrebbe un applicazione molto più ristretta prima del 2035, riducendo il contributo all abbattimento cumulato da questa fonte all'1% nel periodo, e lasciando il 17%, pari a circa 25 Gt, da raggiungere con altri mezzi. Nello Scenario 450 ppm, il 32% della capacità mondiale totale di GW di centrali a carbone in operazione nel 2035 è attrezzata con la CCS. Per il gas il contributo è molto minore, ma sempre significativo, del 10% su un totale di GW di capacità 1. Circa 6 Gt, cioè il 40%, della riduzione del settore industriale nel periodo dello scenario viene da CCS. Un ritardo nella disponibilità commerciale della CCS renderebbe necessario o il passaggio ad altre tecnologie low-carbon o una diminuzione della domanda di energia attraverso una maggiore efficienza (o una combinazione delle due), al fine di mantenere le emissioni cumulate per tutto il periodo al livello dello Scenario 450. Nello Scenario 450, la CCS rappresenta il 18% di abbattimento complessivo a livello mondiale. Con un ritardo di dieci anni nel lancio commerciale di questa tecnologia, il contributo scende al di sotto dell'1%, pari a circa 1,6 Gt. Poiché l importo totale delle emissioni deve rimanere invariato, deve essere in qualche modo compensato il ridotto abbattimento ad opera della CCS. Si può fare per la maggior parte attraverso un ulteriore aumento delle fonti rinnovabili (sia nelle centrali elettriche che attraverso altra energia solare fotovoltaica dal settore dell'edilizia) e ritoccando la quota nucleare. L abbattimento attribuito alle energie rinnovabili, compresi i biocarburanti, aumenta di quasi il 45% rispetto allo Scenario 450, per 50 Gt di riduzione cumulata su tutto il periodo. L abbattimento totale da efficienza energetica aumenta solo molto marginalmente, poiché lo Scenario 450 assorbe già quasi tutto il potenziale di efficienza disponibile nella maggior parte del mondo. 1 A causa del maggiore contenuto di carbonio, il prezzo della CO 2 rende le centrali a carbone con tecnologie CCS commercialmente valide prima che ciò avvenga per le centrali a gas

3 Nel rapporto 2011 l IEA elabora uno scenario 450 Low Nuclear 2 che vede esso pure un incremento del contributo delle energie rinnovabili, compresi i biocombustibili, da una quota del 23% della riduzione cumulata dello Scenario 450 al 32%. Il resto della differenza è costituito dall'espansione della CCS, che offre più di un quinto dell abbattimento nel Caso 450 Low Nuclear (Fig. 2). In entrambi i casi, il valore totale degli investimenti aggiuntivi, rispetto allo Scenario di New Policies, è sostanzialmente più elevato rispetto allo Scenario 450, in aumento di miliardi dollari nel Caso 450 con ritardo della CCS e miliardi di dollari nel Caso 450 Low Nuclear. Ciò sottolinea l'importanza di queste due tecnologie per raggiungere lo Scenario 450 al costo più basso possibile. Figura 2. Quota cumulativa di abbattiment, rispetto allo Scenario Nuove Politiche, nello Scenario 450, nel caso 450 con ritardo della CCS e nel caso 450 Low Nuclear A livello regionale e nazionale, lo scenario 450 con ritardo della CCS segue un modello simile allo scenario 450. I Paesi OECD vedono un aumento del nucleare di circa il 50%, mentre l abbattimento da fonti rinnovabili, compresi i biocarburanti, aumenta del 33%. Anche l'abbattimento nei principali mercati emergenti da queste fonti aumenta in modo sostanziale, con l abbattimento del nucleare della Cina di circa il 70%. Agli altri paesi in via di sviluppo, con meno 2 L'incidente presso la centrale elettrica Fukushima Daiichi nei primi mesi del 2011 ha portato ad una nuova valutazione dei rischi connessi con l'energia nucleare e ad una maggiore incertezza circa il futuro ruolo del nucleare nel mix energetico. Al fine di valutare l'impatto sulle previsioni del ruolo ridotto per il nucleare, IEA sviluppa l ipotesi Low Nuclear per il conseguimento dell obiettivo dei +2 C. Contenere le emissioni del settore energetico nel bilancio della CO 2 dello Scenario 450 con molta meno energia nucleare è una sfida formidabile. La capacità di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili nel 2035 dovrebbe essere quasi del 20% in più rispetto al livello già molto alto dello Scenario 450, mentre la capacità delle centrali a carbone e a gas equipaggiate con le tecnologie CCS dovrebbe essere superiore di più di un terzo rispetto allo Scenario 450. Non è affatto certo che queste proiezioni possano essere effettivamente realizzate, data l'entità delle perdite commerciali e delle limitazioni pratiche sulla distribuzione delle tecnologie low carbon su scala così grande e in così breve tempo.

4 nucleare si chiede un aumento relativamente piccolo dell abbattimento da questa fonte, affidando loro invece un grande aumento nelle fonti rinnovabili. E' importante notare che lo scenario 450 con ritardo della CCS comporta un lancio estremamente rapido delle tecnologie rinnovabili, del nucleare e dei veicoli elettrici. Richiederebbe un incremento medio annuo di circa 90GW di energia eolica tra il 2011 e il 2035, che è il 50% in più rispetto alla capacità totale installata in paesi non-oecd nel 2010 (Tabella 1). Le vendite di veicoli ibridi, ibridi plug-in e di veicoli elettrici dovrebbe essere aumentata del 75% rispetto alle vendite totali previste per il 2035, con una significativa accelerazione delle dotazioni infrastrutturali utilizzate per alimentare e ricaricare le auto. Tab. 1 Consumi, capacità e stock di tecnologie selezionate per scenario *EV= electric vehicle. **PHEV= plug-in hybrid electric vehicle. Ogni anno occorrerebbero circa 27 GW di nuovi reattori nucleari, rendendo necessaria una diffusa accettazione di tale tecnologia, circostanza alquanto improbabile. Anche altre tecnologie chiamate in causa, come il grande idroelettrico e i biocarburanti, portano problemi di accettabilità sociale a causa delle loro conseguenze ambientali e delle questioni legate alla sostenibilità. E' anche necessario ricordare che i tempi di costruzione delle centrali nucleari sono lunghi e che quindi il fatto che la CCS non sarà disponibile, come previsto nello Scenario 450, avrebbe dovuto essere evidente all'inizio, in modo che il nucleare potesse raggiungere tempestivamente il livello di maturità necessario. Tenuto conto del fatto che il raggiungimento dello Scenario 450 era già estremamente impegnativo, è molto ottimistico supporre fattibile uno sviluppo della tecnologia ancora più rapido e il cambiamento dei comportamenti individuali e delle politiche. Se cambiamenti di tale portata dovessero essere raggiunti, la richiesta dei singoli combustibili cambierebbe in modo significativo. I picchi di domanda di

5 carbone nello Scenario 450 sono di circa Mtep nel 2016, scendendo a Mtep entro il 2035, nel Caso 450 con ritardo della CCS il raggiungimento del picco si avrebbe nello stesso anno e allo stesso livello, ma con una decrescita molto più ripida a meno di Mtep entro il Anche se il carbone è il combustibile la cui domanda dovrà comunque ridursi, anche la domanda di gas dovrà decrescere in modo significativo fino a un valore inferiore del 4% nel 2035 rispetto allo Scenario 450 (Figura 3). Fig.3. Variazione della composizione della domanda globale di energia nel caso 450 con ritardo della CCS rispetto allo Scenario 450 L'aumento maggiore spetta al nucleare, la cui domanda è circa il 15% in più nel 2035 nel caso 450 con ritardo della CCS rispetto allo Scenario 450, mentre la domanda di energie rinnovabili aumenta dell'8%, in gran parte nel settore energetico. Lo scenario 450 con ritardo della CCS comporta in realtà un aumento del carbone e gas senza CCS. Questo perché le energie rinnovabili variabili richiedono ulteriore flessibilità, parzialmente fornita dal carbone e dagli impianti a gas. Il costo complessivo rispetto allo Scenario 450, a causa del ritardo di dieci anni nello sviluppo della CCS, aumenta a miliardi dollari (o 8%) nel periodo dal 2011 al 2035 (Figura 4). Fig. 4 Investimenti supplementari necessari per il Caso 450 con ritardo della CCS

6 Questi costi aggiuntivi sono attribuiti alla generazione di energia ed ai trasporti in quanto, in assenza di CCS, questi settori permettono l abbattimento a costi minori. Gli investimenti nell'industria in realtà si riducono rispetto allo Scenario 450, perché, a causa della lunga durata della capacità industriale e dell'intensità di CO 2 nei processi industriali, la dotazione della CCS in questo settore sarebbe stata la principale fonte di abbattimento delle emissioni, e ci si aspettava che rappresentasse circa un terzo degli investimenti dello Scenario 450. Senza CCS, le altre opzioni di abbattimento nel settore industriale sono limitate e sono costose. Il maggiore aumento proporzionale degli investimenti complessivi si verifica negli ultimi cinque anni del periodo, quando l'investimento è superiore del 12% rispetto allo Scenario 450. Dal punto di vista del costo e dell efficacia, questa analisi dimostra l'importanza della CCS nella lotta ai cambiamenti climatici. Anche se l'efficacia e l'accettabilità commerciale della CCS sono ancora da dimostrare (e realisticamente sarà necessario rivalutarle anno per anno per diversi anni ancora), un azione razionale per i governi seriamente intenzionati a limitare l'aumento medio della temperatura globale a non più di 2 C è quella di intensificare gli investimenti e lo sforzo per dimostrare la fattibilità commerciale della CCS. La dimostrazione del successo dovrà essere seguita dall altrettanto rapida e diffusa distribuzione. Il supporto normativo e la politica saranno fondamentali per il successo della diffusione delle tecnologie CCS. La CCS non genera ricavi o altri benefici di mercato se non c'è un buon prezzo del carbonio. La CS è costosa da installare e, una volta sul posto, aumenta i costi operativi. Per superare queste barriere, è essenziale una politica ben progettata ed efficace. Occorre infine riferire che l'analisi in corso per il quinto rapporto di valutazione dello IPCC mostra che la maggioranza dei nuovi profili di emissioni compatibili con i +2 C richiedono che le emissioni legate all'energia diventino negative nel 2070 circa. Ciò presuppone, in pratica, l'uso diffuso delle biomasse con la CCS, sottolineando ulteriormente l'importanza di implementare rapidamente questa tecnologia su larga scala. Qualsiasi ritardo rende la CCS ancora più importante, poiché il retrofitting delle centrali termoelettriche a carbone e a gas e degli impianti industriali è l'unica via economicamente percorribile per evitare che debbano essere messe fuori servizio.