Quanto è resiliente la generazione di elettricità da fonti rinnovabili?

Il recente rapporto di valutazione del Gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico (IPCC) mostra che il passaggio dalle fonti energetiche fossili a quelle rinnovabili è utile per mitigare il cambiamento climatico, ma come singola misura è ben lungi dall'essere sufficiente. L'IPCC avverte che le condizioni meteorologiche estreme, come inondazioni, tempeste e siccità, saranno probabilmente più forti e più frequenti in futuro se il riscaldamento globale continuerà. Un motivo sufficiente per considerare la resilienza delle nostre fonti energetiche di fronte agli eventi meteorologici estremi che stiamo già vivendo e che potrebbero verificarsi con maggiore frequenza e forza in futuro.

Periodicamente, la siccità estiva e le ondate di calore costringono le grandi centrali termiche - che oggi producono la maggior parte dell'elettricità - in tutta Europa a chiudere temporaneamente a causa di problemi ai loro sistemi di raffreddamento. In particolare, le ondate di calore del 2003, del 2006 e del 2009 hanno messo fuori uso numerosi reattori nucleari, facendo sì che alcune parti del sistema elettrico si siano quasi - ma solo quasi - interrotte. L'interconnessione del sistema elettrico europeo lo rende resistente: una o poche grandi centrali possono essere messe fuori servizio da condizioni meteorologiche estreme, ma l'enorme sistema europeo ha finora sempre avuto una capacità di riserva sufficiente a tamponare le perdite ed evitare i blackout.
Ma come se la caverà il sistema energetico decarbonizzato a cui aspiriamo, che si basa principalmente su fonti di energia rinnovabili, di fronte a condizioni estreme?

Una rete per una maggiore resilienza

I generatori di energia eolica e solare sono completamente diversi dal carbone e dal nucleare. Poiché traggono l'energia direttamente dal sole o dal vento, sono direttamente esposti alle condizioni meteorologiche estreme, come grandine o tempeste di vento. Grazie ai progressi tecnologici, sappiamo che i moderni impianti eolici e fotovoltaici (PV) sono molto robusti e sopravvivono alla maggior parte degli eventi. Tuttavia, se il tempo estremo diventa più violento, questo potrebbe essere un problema per i singoli generatori rinnovabili.
Un intero sistema basato sull'energia eolica e solare, tuttavia, è probabilmente ancora meno vulnerabile agli eventi atmosferici rispetto a un sistema elettrico basato sul calore (convenzionale). Le ragioni principali sono tre.

FIRST, il fotovoltaico e l'eolico non sono tecnologie termiche e non saranno gravemente influenzati da eventi che potrebbero, in linea di principio, colpire le centrali termiche, come siccità, inondazioni o aumento della temperatura dell'aria. Ciò che potrebbe influenzarle sono i futuri cambiamenti nella copertura nuvolosa e nell'intensità del vento, ma è probabile che questi siano troppo piccoli per influenzare seriamente i generatori di energia eolica o solare.

In secondo luogo, l'energia eolica e fotovoltaica è disponibile solo quando ci sono vento e sole. Pertanto, un sistema di energia rinnovabile deve disporre di capacità di back-up per integrare la generazione intermittente durante i lunghi periodi di tempo nuvoloso e/o sereno. Queste capacità di back-up, probabilmente un parco distribuito di centrali idroelettriche e generatori termici di medie dimensioni come le turbine a gas, sono necessarie per il funzionamento del sistema in condizioni normali, ma possono anche sostituire i generatori eolici e fotovoltaici che si guastano a causa di condizioni meteorologiche estreme. Anche queste opzioni di ripiego possono essere influenzate da eventi meteorologici estremi, ma i diversi tipi di generazione di elettricità possono essere colpiti da eventi meteorologici estremi diversi: di conseguenza, un sistema di questo tipo sarebbe più diversificato e quindi più resiliente di un sistema che si affida principalmente a grandi centrali termiche.

La resilienza in cifre

In terzo luogo, mentre il sistema attuale si basa su generatori molto grandi, un sistema basato sulle energie rinnovabili si baserà su piccole unità. Una singola turbina eolica, ad esempio, è generalmente di 2-5 megawatt - un moderno reattore nucleare è da 300 a 800 volte più grande. Pertanto, ogni unità rinnovabile in avaria ha un'importanza molto minore per la stabilità del sistema energetico europeo integrato rispetto, ad esempio, a un impianto nucleare o a carbone in avaria. Questo varrà anche se l'Europa opterà per un sistema centralizzato di fonti rinnovabili (vedi il mio blog precedente) con parchi eolici o solari di diverse centinaia di megawatt: i grandi parchi eolici sono composti da molte piccole turbine e i parchi solari da molti pannelli fotovoltaici in gran parte indipendenti. Poiché ogni singolo generatore è progettato per resistere alle intemperie, è altamente improbabile che ogni turbina di un parco venga danneggiata, ad esempio, da una tempesta di vento, o che ogni pannello fotovoltaico di un parco solare venga distrutto dalla grandine; al contrario, la maggior parte delle turbine e dei pannelli sopravviverà e sarà in grado di generare elettricità una volta superato l'evento.

Pertanto, il sistema europeo di generazione di energia elettrica non è oggi particolarmente vulnerabile agli eventi atmosferici estremi e la decarbonizzazione con le fonti rinnovabili lo renderà ancora meno vulnerabile. Tuttavia, gli operatori dei generatori di energia rinnovabile fanno bene a proteggere fisicamente i loro beni: l'aumento degli estremi meteorologici potrebbe non causare gravi blackout, ma potrebbe danneggiare o distruggere singole unità e quindi costituire una minaccia per la fattibilità economica dei progetti.

Tuttavia, le parti più vulnerabili del nostro sistema energetico oggi non sono le unità di produzione di energia elettrica, ma la rete di distribuzione. Praticamente tutti i grandi blackout in Europa sono causati da guasti alla rete elettrica, compresi gli eventi meteorologici estremi. Per adattarci al crescente rischio di eventi meteorologici estremi, i nostri sforzi futuri dovranno concentrarsi anche sul miglioramento e sulla protezione della rete dalle intemperie.