REPowerEU, la risposta europea alla crisi energetica e alla guerra in Ucraina

L’UE presenta il piano per abbattere la dipendenza energetica da Mosca di 2/3 entro fine anno e fronteggiare la crisi energetica. Tra aprile e giugno nuovi interventi su rinnovabili e gas. Raddoppiano i target per biometano e idrogeno pulito. Obbligo per ogni paese membro di assicurare uno stoccaggio gas al 90% all’inizio della stagione invernale. Diversificazione dei fornitori e Gnl l’architrave dell’emancipazione dagli idrocarburi russi

Presentata oggi la nuova comunicazione REPowerEU della Commissione

(Rinnovabili.it) – Abbattere di 2/3 la dipendenza dal gas importato dalla Russia entro la fine di quest’anno. Puntando soprattutto su diversificazione dei fornitori, aumento della capacità di gas low-carbon e rinnovabili. È l’obiettivo principale di REPowerEU, la nuova comunicazione presentata oggi dalla Commissione europea per fronteggiare la doppia sfida della crisi dei prezzi dell’energia e dell’invasione russa dell’Ucraina.

Le misure annunciate oggi affrontano l’emergenza con una prospettiva di breve, medio e lungo termine e danno nuovi strumenti (e nuovi obblighi) agli Stati per rispondere alla crisi energetica, dopo la toolbox sui prezzi dell’energia presentata lo scorso ottobre.

Idrogeno, biogas e tanto GNL al centro di REPowerEU

Nel 2021, l’Europa ha importato 155 mld di m3 di gas russo. Il piano UE per staccare il cordone ombelicale energetico che la lega a Mosca passa soprattutto attraverso il gas naturale liquefatto (Gnl). Bruxelles stima che il continente possa importare circa 50 miliardi di metri cubi di gas aggiuntivi l’anno via navi metaniere, praticamente metà del target di diversificazione che si è data. Per rendere possibile questo aumento, la Commissione sta negoziando con molti paesi fornitori, tra cui Stati Uniti, Norvegia, Qatar, Azerbaijan, Algeria, Egitto, Corea del sud, Giappone, Nigeria, Turchia e Israele.

REPowerEU spinge i Ventisette a investire nella diversificazione dei fornitori e delle infrastrutture. Come? Accelerando i progetti già in pipeline (l’UE stima di poter rimpiazzare altri 10 mld m3 di gas da gasdotti esistenti) e creandone di nuovi, con priorità per quelli di carattere transfrontaliero e compatibili con una futura riconversione per l’idrogeno. Il piano europeo prevede poi di raddoppiare il target attuale di produzione di biometano al 2030, salendo a 35 mld di m3, usando specialmente residui e rifiuti agricoli. Entro fine 2022, da questo capitolo si dovrebbero risparmiare altri 3,5 mld m3 di gas.

Raddoppia anche l’obiettivo sulla produzione di idrogeno rinnovabile. Entro fine decennio, l’UE vuole altri 5 mln t di H2 verde prodotto in Europa, oltre ai 5 mln t già preventivati. Previsto anche un aumento dell’import di 10 mln t l’anno. I 15 mln di t di idrogeno pulito aggiuntivi dovrebbero rimpiazzare tra i 25 e i 50 miliardi di metri cubi di gas russo entro il 2030. Il nuovo sprint sarà affidato a un Hydrogen Accelerator, strumento che si dedicherà allo sviluppo di infrastrutture integrate, capacità di stoccaggio e porti.

Accelerazione sulle rinnovabili

L’implementazione del pacchetto legislativo Fit for 55 dovrebbe garantire, di per sé, un decremento del 30% del consumo di gas dei Ventisette entro il 2030, pari a circa 100 miliardi di metri cubi di gas. Oltre a ciò, l’UE punta su eolico e soprattutto sul solare, con uno sprint del 20% nei tassi di installazione degli impianti (e +80GW rinnovabili sui target del Fit for 55 per rendere possibile l’aumento di H2 verde). Accelerare sui tetti fotovoltaici installando ulteriori 15TWh quest’anno farà risparmiare altri 2,5 mld m3 di gas. A questo scopo, la Commissione presenterà a giugno una comunicazione specifica. In più, REPowerEU prevede anche di rafforzare la diffusione delle pompe di calore per decarbonizzare i sistemi di riscaldamento europei: 10 milioni di nuovi impianti entro i prossimi 5 anni è l’obiettivo comunitario.

Il nuovo corso sulle rinnovabili è preparato da interventi sui colli di bottiglia amministrativi che frenano l’aumento della capacità installata. Entro maggio, la Commissione pubblicherà una Raccomandazione con linee guida per i paesi membri sul permitting accelerato e sugli aggiornamenti della rete elettrica. L’UE punterà di più anche sui contratti PPA (power purchase agreements).

Le misure di REPowerEU contro il caro prezzi del gas

La guerra in Ucraina ha fatto impazzire ancora di più i mercati dell’energia, facendo toccare valori da record ai prezzi del gas e portando verso il primato storico del 2008 anche il costo del petrolio. Uno shock ulteriore rispetto a quelli subìti nel 2021, che secondo la Bce quest’anno costerà in media mezzo punto di Pil a ogni paese UE.

Per far fronte alla crisi del gas, REPowerEU conferma la possibilità per ciascun Stato membro di fissare dei prezzi regolati dell’energia in favore dei consumatori più vulnerabili, delle famiglie e delle piccole imprese. Come anticipato nei giorni scorsi, i Ventisette potranno anche decidere di applicare una tassa sugli extra profitti delle compagnie energetiche che hanno realizzato utili “gonfiati” grazie all’impennata dei prezzi del gas. Una parte di questi introiti potranno essere redistribuiti ai consumatori. Misure eccezionali, ribadisce la Commissione, e comunque applicabili solo con dei vincoli: devono essere proporzionate, per una durata di tempo limitata, e non distorcere il mercato. Altro strumento da pescare nella cassetta degli attrezzi UE, il ricorso a parte dei proventi dell’ETS per mitigare il caro bollette. L’UE sta anche ragionando sulla possibilità di modificare le regole sugli aiuti di Stato nel contesto dell’ETS per tutelare il tessuto produttivo e industriale dall’estrema volatilità dei prezzi dell’energia.

Intanto, con lo spauracchio dello stop alle forniture di gas russo come ritorsione per l’aiuto europeo all’Ucraina, la prossima stagione invernale è il primo tornate critico che l’UE deve affrontare. A questo scopo, REPowerEU lavora su stoccaggio e acquisti di gas. In una proposta legislativa che sarà presentata ad aprile, la Commissione introdurrà l’obbligo, per ogni membro UE, di raggiungere il 1° ottobre di ogni anno un livello di stoccaggio almeno del 90%.

Considerando che non tutti gli Stati membri hanno capacità di stoccaggio disponibili sul loro territorio, la proposta della Commissione stabilirà un meccanismo per garantire un’equa ripartizione dei costi di sicurezza dell’approvvigionamento. La Commissione sosterrà anche operazioni coordinate di rifornimento di gas, per esempio attraverso acquisti congiunti.

Leggi qui la comunicazione UE REPowerEU (in inglese)

Il Ministero dell'Ambiente pubblica gli esiti della consultazione pubblica sul Decreto Ministeriale FER X, chiusa lo scorso settembre. Dai 46 soggetti partecipanti emerge l'esigenza di conoscere per tempo tutte le informazioni utili alla programmazione degli investimenti nelle rinnovabili. Chiesti chiarimenti sul processo autorizzativo e sulle tempistiche

Decreto FERX, nuovi spunti di riflessione

Servono maggiori informazioni sui coefficienti sul prezzo d’aggiudicazione, sui criteri di priorità, sulla documentazione per l’accesso al meccanismo e sulle tipologie di interventi ammessi. In particolare quando si tratta di progetti di “rifacimento” e “potenziamento”. Queste alcune delle principali richieste emerse dalla consultazione pubblica sul Decreto FERX. La scorsa estate il Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza energetica aveva pubblicato lo schema del provvedimento per una raccolta di pareri da parte degli stakeholder, con l’obiettivo di condividerne le logiche. Oggi il MASE rende noti gli esiti di tale consultazione puntando i riflettori sugli spunti e le richieste emerse da parte dei 46 soggetti partecipanti. 

Gli esiti della consultazione pubblica

Ricordiamo che il Decreto FERX nasce con lo scopo di definire un meccanismo di supporto espressamente dedicato ad impianti a fonti rinnovabili con costi di generazione vicini alla competitività. Come? Tramite contratti CfD a valere sull’energia elettrica prodotta dagli impianti. Con un accesso diretto per quelli di taglia inferiore al MW, e tramite aste al ribasso per quelli di taglia uguale o superiore al MW. Ed è proprio su queste due modalità che arrivano le prime considerazioni.

Per la maggior parte dei soggetti che hanno risposto alla consultazione, il contingente di 5 GW per gli impianti FER ad accesso diretto non sarebbe sufficiente, soprattutto vista la grande attenzione che stanno ricevendo al livello di investimento i sistemi di piccola taglia.

Per quanto riguarda l’accesso tramite asta, invece, il parere generale condivide i contingenti individuati, che secondo l’ultima bozza pubblicata oggi sarebbero: per il fotovoltaico 45 GW; per l’eolico di 16,5 GW; per l’idroelettrico di 630 MW; per i gas residuati 20 MW. “Tuttavia – si legge nel documento del MASE – congiuntamente alla risposta positiva sono state proposte diverse modifiche (aumento di uno specifico contingente, creazione di nuovo contingente, meccanismi di riallocazione della potenza non assegnata, ridefinizione dei contingenti al fine di favorire lo sviluppo dei PPA, etc.)”. Tra gli spunti emersi c’è la proposta di contingenti separati tra il fotovoltaico a terra e sul tetto.

Proposti nuovi requisiti di accesso e tempistiche

In tema requisiti d’accesso, alcuni soggetti chiedono l’incremento della soglia di potenza per l’accesso diretto, l’aggiunta dei criteri ESG, la reintroduzione del requisito specifico che attesti la capacità finanziaria ed economica di chi partecipa al meccanismo del Decreto FERX.

“Con riferimento ai tempi massimi individuati per la realizzazione degli interventi, la consultazione ha evidenziato un forte distaccamento con le aspettative degli operatori. Per quanto detto diversi soggetti propongono per una o più fonti l’innalzamento dei tempi previsti, chiedendo di tenere in considerazione parametri quali, la potenza e/o la tipologia d’intervento, l’ottenimento dei titoli autorizzativi, i tempi di realizzazione della connessione e quelli dovuti agli approvvigionamenti, che sottolineano, potrebbero oltretutto determinare un aumento dei costi, visto anche i meccanismi incentivanti”, si legge ancora nel documento.

Per i tempi di comunicazione della data d’entrata in esercizio dell’impianto, emerge nel complesso l’esigenza di un prolungamento, aggiungendo da più 60 giorni a 12 mesi. Viene anche evidenziata una certa contrarietà all’obbligo per gli operatori di impianti rinnovabili non programmabili che stipula un contratto CfD ad abilitarsi alla fornitura dei servizi di dispacciamento.

Un gruppo di scienziati del KAIST ha sviluppato una batteria a ioni di sodio ad alta energia, ad alta potenza e di lunga durata

Quando le batteria a ioni sodio incontrato i supercondensatori a ioni sodio

Arriva dalla Corea del Sud la prima batteria ibrida al sodio in grado di battere la tecnologia a ioni di litio a mani basse. Con ottime prestazioni lato di capacità di accumulo, potenza, velocità di carica e durata, come dimostra l’articolo pubblicato sulla rivista scientifica Energy Storage Materials (testo in inglese).

Nel 2020 le batterie a ioni sodio (Na+) hanno raggiunto prestazioni comparabili a quelle degli ioni di litio in termini di capacità e durata del ciclo in condizioni di laboratorio. Da allora il segmento ha continuato a macinare grandi progressi, spinto dall’esigenza globale di trovare una tecnologia di accumulo più economica delle ricaricabili al litio e meno dipendente dalle attuali catene di approvvigionamento dei materiali critici. L’ultimo grande risultato nel campo è quello segnato da un gruppo di scienziati del KAIST, il Korea Advanced Institute of Science and Technology.

leggi anche Batterie al sodio allo stato solido, verso la produzione di massa

Il team guidato dal professor Jeung Ku Kang del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali ha messo a punto una batteria ibrida agli ioni di sodio dalle prestazioni eccellenti e in grado di ricaricarsi in pochi secondi. Il segreto? Un’architettura che integra materiali anodici propri delle batterie con catodi adatti ai supercondensatori.

Batteria ibrida al sodio, prestazioni record

In realtà non si tratta di un approccio nuovo. Gli stoccaggi ibridi con Na+ sono emersi negli ultimi anni come una promettente applicazione nel campo dell’energy storage in grado di superare i punti deboli degli accumulatori a ioni di sodio più conosciuti.

Tradizionalmente questo metallo è usato e studiato in due tipi di dispositivi di stoccaggio: batterie e condensatori. Le prime, come spiegato poc’anzi, forniscono oggi una densità di energia relativamente elevata ma sono caratterizzate da una lenta cinetica di ossidoriduzione, che si traduce in una bassa densità di potenza e una scarsa ricaricabilità. I secondi invece hanno un’elevata densità di potenza dovuta all’accumulo di carica tramite rapido adsorbimento di ioni superficiali, ma una densità di energia estremamente bassa.

Tuttavia unire le due tecnologie impiegando catodi di tipo condensatore e degli anodi di tipo batteria, non ha dato subito i risultati sperati. La causa è da ricercare soprattutto nello squilibrio cinetico tra i due tipi di elettrodi.

Nuovi materiali per catodo e anodo

Per arginare il problema il team sudcoreano ha utilizzato sviluppato un nuovo materiale anodico con cinetica migliorata attraverso l’inclusione di materiali attivi fini nel carbonio poroso derivato da strutture metallo-organiche. Inoltre, ha sintetizzato un materiale catodico ad alta capacità e la combinazione dei due ha consentito lo sviluppo di un sistema di accumulo di ioni sodio che ottimizza l’equilibrio e riduce al minimo le disparità nei tassi di accumulo di energia tra gli elettrodi.

leggi anche Da CATL la prima batteria con degrado zero dopo 5 anni

La cella completamente assemblata supera per densità di energia le batterie commerciali agli ioni di litio e presenta le caratteristiche della densità di potenza dei supercondensatori. Nel dettaglio la batteria ibrida al sodio si ricarica rapidamente e raggiunge una densità di energia di 247 Wh/kg e una densità di potenza di 34.748 W/kg. Inoltre gli scienziati hanno registrato una stabilità del ciclo con efficienza Coulombica pari a circa il 100% su 5000 cicli di carica-scarica.

Un gruppo di scienziati della Lehigh University ha sviluppato un materiale dotato di una efficienza quantistica esterna di 90 punti percentuali sopra quella delle celle solari tradizionali

Nuovo materiale quantistico con un assorbimento solare medio dell’80%

Atomi di rame inseriti tra strati bidimensionali di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. Questa la ricetta messa a punto dai fisici Srihari Kastuar e Chinedu Ekuma nei laboratori della Lehigh University, negli Stati Uniti, per dare una svecchiata alla prestazioni delle celle solari. Il duo di ricercatori ha così creato un nuovo materiale quantistico dalle interessanti proprietà fotovoltaiche. Impiegato come strato attivo in una cella prototipo, infatti, il nuovo materiale ha mostrato un assorbimento solare medio dell’80%, un alto tasso di generazione di portatori fotoeccitati e un’efficienza quantistica esterna (EQE) record del 190%. Secondo gli scienziati il risultato raggiunto supera di gran lunga il limite teorico di efficienza di Shockley-Queisser per i materiali a base di silicio e spinge il campo dei materiali quantistici per il fotovoltaico a nuovi livelli. 

leggi anche Fotovoltaico in perovskite, i punti quantici raggiungono un’efficienza record

L’efficienza quantistica esterna

Tocca fare una precisazione. L’efficienza quantistica esterna non va confusa con l’efficienza di conversione, il dato più celebre quando si parla di prestazioni solari. L’EQE rappresenta il rapporto tra il numero di elettroni che danno luogo a una corrente in un circuito esterno e il numero di fotoni incidenti ad una precisa lunghezza d’onda. 

Nelle celle solari tradizionali, l’EQE massimo è del 100%, tuttavia negli ultimi anni alcuni materiali e configurazioni avanzate hanno dimostrato la capacità di generare e raccogliere più di un elettrone da ogni fotone ad alta energia incidente, per un efficienza quantistica esterna superiore al 100%. Il risultato di Kastua e Ekuma, però, rappresenta un unicum nel settore.

Celle solari a banda intermedia

Per il loro lavoro due fisici sono partiti da un campo particolare della ricerca fotovoltaica. Parliamo delle celle solari a banda intermedia (IBSC – Intermediate Band Solar Cells), una tecnologia emergente che ha il potenziale per rivoluzionare la produzione di energia pulita. In questi sistemi la radiazione solare può eccitare i portatori dalla banda di valenza a quella di conduzione, oltre che direttamente, anche in maniera graduale. Come?  “Passando” per l’appunto attraverso stati di una banda intermedia, livelli energetici specifici posizionati all’interno della struttura elettronica di un materiale creato ad hoc. “Ciò consente a un singolo fotone di provocare generazioni multiple di eccitoni attraverso un processo di assorbimento in due fasi“, scrivono i due ricercatori sulla rivista Science Advances.

Nel nuovo materiale quantistico creato dagli scienziati della Lehigh University questi stati hanno livelli di energia all’interno dei gap di sottobanda ideali. Una volta testato all’interno di una cella fotovoltaica prototipale il materiale ha mostrato di poter migliorare l’assorbimento e la generazione di portatori nella gamma dello spettro dal vicino infrarosso alla luce visibile. 

La rivoluzione dei materiali quantistici

Il duo ha sviluppato il nuovo materiale sfruttando i “gap di van der Waals”, spazi atomicamente piccoli tra materiali bidimensionali stratificati. Questi spazi possono confinare molecole o ioni e gli scienziati dei materiali li usano comunemente per inserire, o “intercalare”, altri elementi per ottimizzare le proprietà dei materiali. Per la precisione hanno inserito atomi di rame tra strati di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. “Rappresenta un candidato promettente per lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza di prossima generazione – ha sottolineato Ekuma – che svolgeranno un ruolo cruciale nell’affrontare il fabbisogno energetico globale“.