Soddisfare la crescente domanda di elettricità a impatto climatico zero

La Svizzera si è posta l'obiettivo di azzerare le emissioni di gas serra entro il 2050. Con questa emissione nette pari a zero, vuole dare il suo contributo per limitare il riscaldamento globale a meno di 1,5 gradi. Sotto la guida dell'ETH di Zurigo, 25 istituzioni scientifiche svizzere, aziende industriali e autorità federali hanno studiato cosa significhi questo obiettivo per il futuro fabbisogno di energia elettrica e quale sia il contributo della geotermia e dell'energia idroelettrica in particolare, nell'ambito del Centro di competenza per la ricerca energetica - Approvvigionamento elettrico (SCCER-SoE). L'attenzione del progetto si è spostata dalle energie rinnovabili come sostituto dell'energia nucleare all'inizio a un problema molto più ampio: il sistema energetico del futuro non deve solo fornire più elettricità, ma anche ottenere emissioni negative laddove possibile. Ciò richiede soluzioni molto più complete e, soprattutto, più integrali.

Il mix elettrico del futuro

Gli otto centri di competenza sotto la guida dello SCCER-SoE hanno utilizzato scenari per modellare la composizione della domanda e dell'offerta di elettricità in futuro. L'aumento della domanda di elettricità entro il 2050 è dovuto principalmente all'elettrificazione in due settori: Trasporti e riscaldamento.

Per soddisfare il conseguente aumento della domanda e, in particolare, per compensare la perdita delle centrali nucleari, l'offerta di energie rinnovabili deve essere quasi raddoppiata entro il 2050. Il potenziale maggiore è rappresentato dal fotovoltaico. "Tuttavia, questo può essere sfruttato solo se si adottano contemporaneamente misure per bilanciare le fluttuazioni di questa forma di energia", sottolinea Peter Burgherr dell'Istituto Paul Scherrer. Il fotovoltaico è poco adatto a fornire elettricità sufficiente nei mesi invernali e provoca un surplus di energia intorno a mezzogiorno nei mesi estivi, che può mettere a dura prova la rete elettrica.

Per gestire al meglio l'offerta disomogenea di energia elettrica, è fondamentale sfruttare meglio anche il potenziale di altre fonti rinnovabili come l'energia eolica, idroelettrica, da biomassa e geotermica. L'energia in eccesso degli impianti fotovoltaici potrebbe essere immagazzinata temporaneamente in batterie, utilizzata per impianti di pompaggio o convertita in calore o idrogeno.

? qui che entra in gioco l'energia idroelettrica, la più importante fonte energetica nazionale in Svizzera, oggi e in futuro. Oltre a contribuire direttamente all'approvvigionamento elettrico, l'energia idroelettrica svolge anche un ruolo importante come accumulatore di energia. Robert Boes, capo del Laboratorio di ingegneria idraulica, idrologia e glaciologia e professore all'ETH di Zurigo, ne relativizza tuttavia il potenziale: "Tuttavia, un'espansione significativa dell'energia idroelettrica nei prossimi decenni non è realistica a causa degli elevati requisiti di protezione ambientale, dell'attuale mancanza o scarsa redditività e della scarsa accettazione sociale di tali progetti". Pertanto, anche in base a ipotesi ottimistiche, continueranno a essere necessarie le importazioni di energia elettrica o le centrali a gas nazionali per coprire la domanda.

In Svizzera, l'energia geotermica ha il potenziale per contribuire alla fornitura di energia elettrica in futuro e per coprire gran parte della domanda di calore per il riscaldamento, l'acqua calda e alcuni processi industriali. Da un lato, l'acqua può essere riscaldata nel sottosuolo e poi estratta. Dall'altro, il sottosuolo può essere utilizzato per immagazzinare l'acqua che è stata riscaldata in superficie, ad esempio utilizzando l'energia in eccesso proveniente dal fotovoltaico o dagli impianti di incenerimento dei rifiuti.

Non senza emissioni negative

Oltre all'espansione dell'energia rinnovabile, all'aumento dell'efficienza delle tecnologie esistenti e alle misure per ridurre al minimo il consumo di energia, la Svizzera ha bisogno di emissioni negative per raggiungere l'obiettivo di emissioni nette pari a zero. Tali emissioni negative possono essere catturate direttamente dall'aria ambiente (cattura diretta dell'aria) o attraverso la combustione di biomassa con conseguente emissione di CO₂-I risultati dello studio mostrano che le opzioni di stoccaggio sotterraneo in Svizzera sono limitate. I risultati attuali indicano che le opzioni di stoccaggio nel sottosuolo svizzero sono minori di quanto inizialmente sperato, il che richiede ulteriori indagini e chiarimenti paralleli sulle opzioni di stoccaggio all'estero.

I risultati di sette anni di ricerca di SCCER-SoE mostrano che l'emissione nette pari a zero può essere tecnicamente raggiunta entro il 2050. "Tuttavia, ciò richiede adeguamenti coordinati e completi in molti settori diversi che riguardano la società nel suo complesso. Inoltre, non dobbiamo perdere altro tempo se vogliamo raggiungere gli obiettivi climatici che ci siamo prefissati entro il 2050", sottolinea Domenico Giardini, professore dell'ETH di Zurigo e responsabile dello SCCER-SoE.