La pianificazione unilaterale esaspera le fluttuazioni

L'espansione delle energie rinnovabili è stata fortemente criticata a causa della produzione di elettricità dipendente dalle condizioni meteorologiche. Un nuovo studio dimostra che ciò non è dovuto tanto alle condizioni meteorologiche quanto alla mancanza di considerazione delle condizioni climatiche paneuropee nella pianificazione. Questo perché alcuni Paesi europei stanno seguendo unilateralmente le loro strategie nazionali per l'espansione delle capacità di energia eolica senza guardare al di là del proprio recinto.

Tuttavia, sarebbe meglio se i Paesi lavorassero insieme e promuovessero anche l'espansione delle capacità in altre regioni d'Europa dove l'energia eolica è attualmente poco utilizzata. Questo sarebbe l'unico modo per mantenere le fluttuazioni estreme che attualmente si verificano nella produzione di energia eolica a causa delle mutevoli condizioni meteorologiche a un livello relativamente basso. È questa la conclusione a cui è giunto un gruppo di ricercatori sul clima e sull'energia dell'ETH di Zurigo e dell'Imperial College di Londra nel loro ultimo studio, appena pubblicato sulla rivista scientifica "Nature Climate Change".

Premiere per l'analisi combinata

Per il loro studio, i ricercatori hanno combinato per la prima volta i dati sulle condizioni meteorologiche su larga scala in tutta Europa negli ultimi 30 anni con i dati sulla produzione di energia eolica e solare. Hanno utilizzato la piattaforma sviluppata presso l'ETH di Zurigo. pagina esternaRinnovabili.ninja,per simulare realisticamente la produzione di energia eolica e solare in Europa.

Utilizzando questi dati, hanno modellato, tra le altre cose, il comportamento della produzione di energia eolica in relazione a sette regimi meteorologici prevalenti in Europa e come cambierà in futuro con l'ulteriore espansione della capacità di energia eolica. Questi regimi meteorologici spiegano perché le fluttuazioni nella produzione di energia eolica in Europa si verificano per diversi giorni.

Alcuni regimi sono caratterizzati da aree di bassa pressione sull'Atlantico, che causano forti venti in Europa occidentale ma sono accompagnati da condizioni più calme a est. In altri regimi, il tempo è più calmo su Chi siamo e in Europa occidentale, ma allo stesso tempo ci sono venti più forti nell'Europa meridionale e nella Scandinavia settentrionale. "Non c'è quasi mai una situazione meteorologica in cui non ci sia vento in tutto il continente e quindi non ci sia un potenziale per l'energia eolica in Europa", spiega l'autore principale Christian Grams dell'Istituto per l'atmosfera e il clima dell'ETH di Zurigo.

Tuttavia, i parchi eolici sono già distribuiti in modo non uniforme a Chi siamo, soprattutto nei Paesi che si affacciano sul Mare del Nord. Questo fa sì che la produzione di energia eolica sia soggetta a fluttuazioni perché la maggior parte della capacità è installata in Paesi vicini con condizioni meteorologiche simili. Se c'è una tregua sul Mare del Nord per alcuni giorni o addirittura settimane a causa di un'area di alta pressione stabile, come è successo nell'inverno 2016/17, la produzione europea di energia eolica cala drasticamente.

La cooperazione bilancerebbe le fluttuazioni

Questo problema è aggravato dal fatto che la maggior parte dei Paesi sta seguendo le proprie strategie per l'ulteriore espansione dell'energia eolica. Di conseguenza, una capacità ancora maggiore si sta concentrando nella regione del Mare del Nord. Questo porterà a fluttuazioni ancora più estreme in futuro: La differenza tra l'alta produzione in condizioni di vento favorevoli e la bassa produzione in condizioni di calma sarebbe fino a 100 gigawatt in condizioni particolarmente sfavorevoli. Ciò equivale all'incirca alla capacità di 100 centrali nucleari, che dovrebbero essere rifornite o ridotte nel giro di pochi giorni.

Se invece i Paesi europei cooperassero e determinassero le future ubicazioni dei parchi eolici in base ai regimi meteorologici, le fluttuazioni potrebbero essere stabilizzate all'attuale livello di circa 20 gigawatt. Le possibili ubicazioni includono i Balcani, la Grecia, il Mediterraneo occidentale e la Scandinavia settentrionale.

Questo perché il vento soffia abbastanza forte in queste località quando un'area di alta pressione nella regione del Mare del Nord garantisce la calma. Al contrario, un'area stabile di alta pressione sul Mediterraneo può bloccare la produzione di energia eolica in quelle zone, ma i parchi eolici della regione del Mare del Nord producono elettricità a sufficienza.

"Pertanto, la capacità eolica di Paesi come la Grecia o la Bulgaria potrebbe fungere da valido equilibrio nell'attuale flotta eolica europea. Tuttavia, ciò richiede un cambiamento di paradigma nelle strategie di pianificazione dei Paesi in cui l'energia eolica ha un potenziale", sottolinea il co-autore Iain Staffell dell'Imperial College di Londra.

Lo stoccaggio dell'elettricità non è fattibile

Secondo gli autori, è difficile immagazzinare l'elettricità per diversi giorni al fine di compensare le fluttuazioni che durano più giorni, ad esempio con le batterie o con i laghi di pompaggio nelle Alpi, poiché una tale capacità di stoccaggio gigantesca non sarà disponibile nel prossimo futuro. Le tecnologie di accumulo finora disponibili sono adatte soprattutto a bilanciare fluttuazioni più brevi, nell'arco di poche ore o giorni.

Infatti, una maggiore distribuzione spaziale dei parchi eolici richiede anche l'espansione della rete di trasmissione. Un tale sistema paneuropeo di energie rinnovabili potrebbe tuttavia offrire alla Svizzera l'opportunità di sfruttare nuovamente in modo più economico le sue capacità idroelettriche per compensare le fluttuazioni a breve termine.

Volontà politica ed espansione della rete elettrica

Anche con l'energia solare, un eventuale vuoto di diversi giorni può essere colmato solo a livello regionale. Secondo i ricercatori, la capacità di energia solare dovrebbe essere decuplicata per compensare le fluttuazioni in tutta Europa. "Il sole splende spesso quando non c'è vento", spiega il coautore Stefan Pfenninger dell'Istituto per le decisioni ambientali dell'ETH di Zurigo. "In inverno, però, la radiazione solare nell'Europa centrale e settentrionale spesso non è sufficiente a generare elettricità con i pannelli solari", per cui non ha molto senso cercare di compensare le fluttuazioni dell'energia eolica con una massiccia espansione della capacità solare.

I ricercatori sperano ora che i produttori di energia e gli operatori di rete, così come i governi e i politici, prendano nota di questi nuovi risultati e coordinino meglio la pianificazione e l'espansione della rete in tutta Europa.