Transizione all’energia solare: superato il tipping point?

Ad ottobre 2023 su Nature è stato pubblicato l’esito di uno studio dal titolo: “The momentum of the solar energy transition”. Lo studio suggerisce che potrebbe essere stato già superato il punto critico che da il via alla diffusione del fotovoltaico come la fonte di energia più adottata ed economica al mondo.

Il testo dello studio riguarda la necessità di ridurre le emissioni di carbonio nell’ambiente e le potenziali fonti di energia a zero emissioni che potrebbero diventare dominanti a livello globale entro il 2050 o il 2060. In particolare, il contenuto si concentra sull’energia solare e su come essa stia diventando sempre più economica ed attraente a causa di crescenti investimenti. Il testo suggerisce che potrebbe essere già stata superato un “tipping point” irreversibile, dove l’energia solare diventa la fonte dominante di energia elettrica globale senza necessità di ulteriori politiche ambientali. Tuttavia, vengono evidenziate alcune incertezze legate alla stabilità delle reti elettriche, alla disponibilità di finanziamenti nelle economie meno sviluppate, alla capacità delle catene di approvvigionamento e alla resistenza politica da parte di regioni che potrebbero perdere posti di lavoro a causa della transizione energetica.

L’introduzione sottolinea la necessità di una trasformazione rapida del sistema energetico per raggiungere gli obiettivi di riduzione delle emissioni, ma nota anche che le energie rinnovabili, come il solare e l’eolico, ora competono con i combustibili fossili a causa delle riduzioni di costo e dell’innovazione passata. Il testo sottolinea inoltre che il problema principale ora è rappresentato dalla necessità di bilanciare le reti elettriche con grandi quantità di energia intermittente da fonti come il vento e il sole.

Il testo suggerisce che se i tassi attuali di riduzione dei costi e di crescita delle capacità installate per l’energia solare e l’eolico rimangono costanti, queste fonti potrebbero diventare dominanti nella produzione di energia elettrica entro 1-2 decenni, portando a una rapida transizione energetica. Tuttavia, vengono elencate diverse sfide, come la gestione della variabilità stagionale, la disponibilità di finanziamenti, le catene di approvvigionamento e la resistenza politica.

Il testo afferma inoltre che il settore dell’energia dovrebbe prepararsi per questa possibile transizione e suggerisce che politiche non convenzionali potrebbero essere necessarie per superare queste sfide.

Infine, il testo evidenzia come le previsioni storiche abbiano spesso sottovalutato il ritmo di adozione dell’energia solare e come l’innovazione e la diffusione delle tecnologie possano essere meglio comprese attraverso simulazioni basate sui dati più recenti, con particolare attenzione al feedback positivo tra innovazione indotta e diffusione. Questo studio si basa su un modello globale di simulazione tecnologica ed economica per prevedere l’adozione delle tecnologie energetiche fino al 2060 sotto gli attuali regimi politici.

Rivoluzione energetica: le conclusioni

Nel settore delle energie rinnovabili, il fotovoltaico sta assumendo un ruolo di primo piano nella trasformazione del panorama energetico globale. I tradizionali scenari basati sui combustibili fossili non sono più realistici, e le energie rinnovabili stanno rapidamente prendendo il sopravvento. In questo articolo, esamineremo in dettaglio le dinamiche di diffusione e innovazione delle tecnologie energetiche, concentrandoci sul fotovoltaico. Utilizzeremo il modello E3ME-FTT per proiettare le traiettorie di diffusione a medio e lungo termine di 24 tecnologie energetiche.

Una Visione D’Innovazione

L’approccio dellos tudio si basa su dati storici e modellazione avanzata, con l’obiettivo di tracciare il legame tra riduzione dei costi e diffusione delle tecnologie. Il modello E3ME-FTT si avvale di una simulazione dinamica del sistema, combinata con la modellazione della scelta, per catturare i feedback positivi che emergono tra costi in calo e diffusione in crescita. Questo approccio permette di ottenere previsioni più realistiche rispetto ai modelli convenzionali, che spesso si basano su tassi di apprendimento fissi.

Dinamiche della Diffusione Tecnologica

È essenziale comprendere che le tecnologie energetiche hanno inerzia nella loro diffusione, legata ai cicli di vita. Questi cicli variano notevolmente, con metà-vite che va da 10-15 anni per le unità a breve durata, come le automobili, a 25-40 anni per le centrali a combustibili fossili, e addirittura 50-100 anni per le infrastrutture a lunga durata, come le centrali nucleari e le dighe idroelettriche. Questa inerzia impedisce ai percorsi tecnologici di cambiare direzione repentinamente.

Proiezione Globale: Il Fotovoltaico al Centro

Nel 2020, i combustibili fossili rappresentavano il 62% della produzione, ma questa cifra è destinata a scendere al 21% entro il 2050, con il fotovoltaico solare che si assume la responsabilità del 56% della produzione. Questa proiezione suggerisce che la transizione verso il predominio delle energie rinnovabili, in particolare il fotovoltaico solare, è ormai imminente.

Tendenze Regionali: Chi è in Anticipo e Chi è Indietro

Se guardiamo a livello regionale, notiamo che la tendenza verso il predominio delle energie rinnovabili, in particolare del fotovoltaico, sembra essere prossima in molte parti del mondo, con l’eccezione di regioni come l’Africa e la Russia. La lenta adozione in queste aree può essere attribuita principalmente ad aspetti non strettamente legati ai costi, come la flessibilità della rete e la fiducia nelle nuove tecnologie. Questa adozione si verifica solo quando altri paesi abbassano ulteriormente i prezzi, creando una dinamica di mercato interessante.

Costo dell’Elettricità e Parità dei Costi

Il costo livellato dell’elettricità (LCOE), che include i costi di stoccaggio di sistema, mostra una diminuzione complessiva per l’energia solare. Questo è dovuto al tasso di apprendimento molto elevato per lo stoccaggio a breve termine. Mentre il fotovoltaico solare inizialmente può risultare più costoso del carbone in alcuni paesi, si prevede che raggiunga la parità di costo intorno al 2025. Questo è particolarmente vero in Giappone, dove il fotovoltaico solare supererà il carbone come opzione più economica. Questo cambiamento è alimentato dalla crescita esponenziale della diffusione del fotovoltaico e dal suo tasso di apprendimento elevato.

Sfide da Superare: Resilienza della Rete e Finanziamenti

Nonostante il futuro luminoso del fotovoltaico, ci sono alcune sfide importanti da affrontare. La resilienza della rete e l’accesso ai finanziamenti sono due questioni fondamentali. La generazione solare è legata all’irradiazione solare e può essere intermittente, il che pone sfide alla stabilità della rete. Per superare questa sfida, è necessario sviluppare politiche che sostengano l’energia eolica e altre fonti energetiche a zero emissioni di carbonio, insieme a migliori soluzioni di stoccaggio, connessioni di rete e risposta alla domanda.

L’accesso ai finanziamenti è un’altra barriera critica, soprattutto nei paesi in via di sviluppo. Il finanziamento a basso tenore di carbonio è attualmente concentrato nei paesi ad alto reddito, lasciando molti paesi a basso reddito, in particolare in Africa, carenti di risorse per investire nell’energia solare. Risolvere questa disparità richiede meccanismi che assorbano il rischio valutario e di investimento, aprendo così il flusso di capitali internazionali.

Catene di Fornitura e Resistenza Industriale

Inoltre, il futuro del fotovoltaico solare sarà fortemente legato all’approvvigionamento di minerali critici. La produzione di energia solare richiede una quantità significativa di materiali, tra cui litio, rame e materiali rari. Questi materiali potrebbero diventare scarsità, a causa di preoccupazioni legate alle riserve, ai tempi di costruzione delle nuove strutture e alla concentrazione geografica della produzione.

Resistenza all’Innovazione e Transizione

Infine, bisogna considerare la resistenza all’innovazione da parte delle industrie in declino, come quelle legate ai combustibili fossili. Queste industrie possono ostacolare la transizione verso un’economia a basse emissioni di carbonio, creando sfide politiche e sociali. La transizione rapida verso l’energia solare potrebbe mettere a rischio i posti di lavoro nelle industrie legate ai combustibili fossili e rendere necessarie politiche di sviluppo economico regionale per mitigare questi impatti.

Conclusioni e Prospettive Future

In sintesi, il futuro dell’energia solare è promettente e sembra essere arrivato il momento in cui la sua diffusione, come fonte di generazione principale, diventa naturale ed inarrestabile. Tuttavia, per raggiungere gli obiettivi di mitigazione del cambiamento climatico e delle emissioni di carbonio, è necessario affrontare sfide come la resilienza della rete, l’accesso ai finanziamenti, l’approvvigionamento di materiali critici e la resistenza all’innovazione. La transizione verso un sistema energetico a zero emissioni richiederà politiche mirate che superino queste barriere e accelerino il passaggio dai combustibili fossili all’energia solare.