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Elsevier, energia: Italia indietro su idrogeno e batterie verdi

L’analisi Elsevier sullo stato della ricerca accademica in tema rinnovabili: manca una politica comune europea e l'Italia investe ancora poco in ricerca.

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La Cina in prima linea per la ricerca su Idrogeno e Storage, mentre per l’Italia non sono ancora una priorità nazionale. Europa distante da una politica energetica comune. Questo, in sintesi, ciò che emerge dall’analisi di Elsevier, uno dei più importanti editori scientifici del mondo, con più di 3mila riviste accademiche in ogni ambito, che ha analizzato la produzione mondiale della ricerca sul tema negli ultimi 5 anni, dal 2017 al 2021. Tre in particolare gli ambiti presi in considerazione dall’analisi: storage delle energie rinnovabili, ricerca sull’idrogeno e cattura del carbonio“Come vedremo, in Italia la ricerca su questi nuovi ambiti delle energie rinnovabili sconta le problematiche ormai note che connotano in generale la ricerca nel nostro Paese: pochi fondi e limitato pensiero sistemico capace di mettere in connessione ricerca e sviluppo industriale”, commenta Claudio Colaiacomo, Vice President for Academic Relations di Elsevier.

Tre tecnologie per guardare al futuro

Negli ultimi anni, nel campo delle energie rinnovabili si sono fatti grandi passi avanti e, soprattutto rispetto a energia eolica e solare, i costi si sono molto abbassati. Ma prima di arrivare a rimpiazzare completamente o quasi i combustibili fossili, restano diverse sfide da affrontare. La questione dello stoccaggio energetico, dall’efficientamento delle batterie portatili all’integrazione di sistemi di storage nel “grid”. Le fonti di energia alternative, di cui al momento l’idrogeno è l’unico candidato, essendo l’unico combustibile pulito disponibile, con in più il vantaggio di poter funzionare anche come sistema di accumulo di energia. Infine, la cattura e lo stoccaggio di diossido di carbonio, la “Carbon Capture”: è urgente, per evitare il “tipping point” o punto di non ritorno, come strategia di damage non è pensabile eliminare i fossil fuels al 100%. Ecco perché l’offsetting del carbonio è la soluzione ottimale, contrastando il riscaldamento del pianeta e contribuendo allo stesso tempo al raggiungimento di emissioni nette zero a livello globale, prima ancora di ottenere l’indipendenza dalle fonti non rinnovabili. Sono queste le tre tecnologie più rilevanti oggi in campo energetico – dice Colaiacomo – e scegliere di valorizzare una linea di ricerca piuttosto che un’altra ha un impatto importante sul nostro futuro: stoccaggio e idrogeno offrono la speranza di sopperire ai bisogni futuri, insieme a indipendenza energetica e potere. L’offsetting di carbonio risponde all’urgenza di preservare il pianeta per le generazioni future”. Ogni paese, come dimostra la ricerca targata Elsevier, adotta un approccio diverso.

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Storage delle energie rinnovabili

Si prevede che il mercato dell’accumulo di energia attirerà oltre 600 milioni di dollari entro il 2040“Quando avremo il 20% del picco di domanda disponibile in stoccaggio, saremo in grado di gestire un sistema esclusivamente rinnovabile a livello globale”, ricorda Colaiacomo, “ed ecco perché analizzare le politiche e gli incentivi dei diversi governi gioca un ruolo importante in questo senso”.

Quali sono i trend? Analizzando la produzione scientifica degli ultimi 5 anni, vediamo che l’Italia è all’8° posto nel mondo, ma al 3° posto in Europa dopo Regno Unito e Germania. La Francia si trova invece al 13° posto nel mondo e al 5° in Europa, posizionamento che potrebbe essere indicativo di una ricerca sulle rinnovabili indirizzata su altri fronti, come il nucleare.

Colpisce poi il ruolo della Cina: questa, infatti, non solo conduce la classifica, ma con oltre 35mila pubblicazioni scientifiche stacca di gran lunga gli altri Paesi. Gli Stati Uniti, infatti, si aggiudicano il secondo posto con poco più di 11mila pubblicazioni. Ma non è tutto sul “modello cinese”: la Cina infatti è il paese che collabora di meno con gli altri. “Se al forte impulso in termini di ricerca dovesse corrispondere direttamente un’accelerazione della Cina in termini di stoccaggio delle rinnovabili, questo potrebbe avere effetti dal punto di vista geopolitico – spiega Colaiacomo – Non dimentichiamo che la Cina rappresenta per la Russia un mercato alternativo e che se la Cina dovesse davvero emanciparsi dall’import russo questo avrebbe un pesante contraccolpo”.

La Cina è avanti anche in termini di brevetti, con 62mila brevetti contro i 16.700 dell’Europa: la strategia del Paese è evidentemente quella di lavorare a lungo termine implementando nuove tecnologie. E non è casuale che sia l’automotive uno degli ambiti di maggiore attività per i brevetti: considerando che entro il 2050 dovrà essere completato lo switch alle auto elettriche, questa determinazione della Cina, per ora visibile nel campo della ricerca, potrebbe avere effetti importanti sugli equilibri futuri.

Per quanto riguarda l’Italia, invece, a livello di fondi la ricerca sullo stoccaggio si comporta come il settore della ricerca in generale, mostrando la stessa endemica incapacità di attrarre capitali; in questo ambito, Regno Unito, Germania e Francia sono i paesi più virtuosi, mentre l’Italia chiude la classifica. Peggio del nostro Paese, solo Polonia e Irlanda. Interessante prendere in esame gli istituti di ricerca attivi sul tema: in Italia guida il CNR, indizio che suggerisce un certo interesse a livello nazionale.

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Idrogeno

L’idrogeno può essere utilizzato come combustibile al posto di benzina o gas, con la sola emissione di vapore acqueo: una risorsa strategica in ottica di decarbonizzazione. L’idrogeno, inoltre, può anche essere utilizzato per l’accumulo di energia. In questo segmento, la sfida è quella di una produzione efficiente e a basso costo.

Anche qui vediamo vincere la Cina, con un forte distacco sugli altri Paesi in termini di produzione sui 5 anni: quasi 6mila progetti di ricerca contro i 2mila degli Stati Uniti, che seguono al secondo posto. L’Italia è al 12° posto con appena 565 pubblicazioni, mentre in Europa conduce la Germania. Da notare la Russia, che con 600 programmi di ricerca si posiziona al 10° posto e compare nella classifica con 217 brevetti. “La Russia – spiegano da Elsevier – raramente compare in questo genere di classifiche. La sua presenza, quindi, suggerisce un posizionamento del Paese sul tema delle rinnovabili sul lungo periodo, particolarmente interessante in questo momento storico”. E l’Europa? “Le grandi differenze di posizionamento fra i paesi dell’Ue – Germania al 4° posto, Francia al 9°, Italia al 12° e Spagna al 15° – fanno intendere che all’Europa manchi una politica energetica comune”. Sui brevetti, anche in questo segmento, la Cina la fa da padrona, dimostrando un buon coordinamento fra le politiche energetiche e industriali.

Carbon Capture

La ricerca accademica nel segmento della cattura di carbonio mostra un distacco dalla Cina inferiore e attribuibile in primo luogo alla grandezza del Paese. Il RAI (Relative Activity Index o Indice di Attività Relativa)[1] infatti dimostra che la ricerca su Carbon Capture che invece è di “alta priorità” in Europa: viene rilevato un differenziale molto piccolo Cina e paesi europei come Gran Bretagna, Germania o Italia.

Da notare, però, come questo segmento sia legato a doppio filo all’industria, con tassi di collaborazione fra enti di ricerca e industrie più alti rispetto agli altri settori. Una costante che vale anche per l’Italia che, se negli altri due ambiti presi in esame esprime un 6% di partnership, qui tocca il 10%. E questo emerge anche andando a vedere quali sono gli enti che producono più ricerca sul tema: in testa troviamo infatti il Politecnico di Milano, polo legato da sempre alle realtà produttive, che soffia il primato al CNR.

Ricerca scientifica ed equilibri geopolitici

Con RAI (Relative Activity Index) si intende la quota di pubblicazioni su un certo argomento da parte di una data entità rispetto alla quota globale sul tema ed è un ottimo indicatore delle priorità della ricerca di ciascuna organizzazione o paese. Per esempio, la ricerca cinese punta molto su storage e idrogeno, ma rispetto alla cattura del carbonio dimostra un interesse minore di USA e EU. Qual è quindi il quadro tracciato da Elsevier intorno a questi tre cardini? Come interpretare i numeri? “Il RAI ci viene in aiuto – dice Colaiacomo – mostrandoci su quale priorità stia puntando ciascun paese: il volume relativo di Scholarly Output (pubblicazioni scientifiche) permette infatti di comparare i paesi piccoli a quelli più grandi, contestualizzando i dati”. Per quanto riguarda lo stoccaggio energetico, la Cina è il paese leader anche rispetto alla priorità concessa, la più alta di tutti. Per quanto riguarda il segmento idrogeno, invece, troviamo un RAI analogo a quello della Corea del Sud: i due paesi staccano nettamente tutti gli altri. Il Regno Unito condivide invece il podio con la Corea del Sud, pur superandola, quanto a Carbon Capture. Il sequestro di carbonio è in cima alle priorità, oltre che per il Regno Unito, per i paesi europei – quali Germania, Spagna, Italia e Francia –  e per gli Stati Uniti, aree del mondo con una spiccata sensibilità pubblica e istituzionale verso i temi del cambiamento climatico e della crisi energetica. Al contrario, è l’ultima delle priorità per la Russia, la Cina e la Corea del Sud, e la seconda per il Giappone. È evidente come la mappa così tracciata delinei un quadro geopolitico preciso, con interessi diversamente distribuiti. “Ancora una volta la ricerca può essere un importante segnale per leggere le strategie a lungo e medio termine dei Paesi in un determinato ambito – conclude Colaiacomo – Incrociare i dati sulle pubblicazioni scientifiche, sulla capacità di connettere ricerca e industria e su come vengono destinati i fondi, può fornire informazioni importanti per leggere il presente e anticipare il futuro”.

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Rinnovabili • Cattura diretta dall’aria di CO2: entra in funzione Mammoth

Inaugurato Mammoth, il più grande impianto al mondo di cattura diretta dall’aria di CO2

L’azienda svizzera Climeworks ha messo in funzione un impianto capace di catturare dall’atmosfera 36.000 tonnellate di anidride carbonica l’anno. È il più grande mai costruito. E richiede meno energia per lo stoccaggio geologico grazie a una torre di assorbimento dove la CO2 viene disciolta in acqua, che è poi pompata sottoterra dove avviene la mineralizzazione

Cattura diretta dall’aria di CO2: entra in funzione Mammoth
crediti: Climeworks

Il sito si trova in Islanda e ha una capacità annuale circa 10 volte superiore al suo predecessore Orca

Dopo Orca arriva Mammoth. Il più grande impianto per la cattura diretta dall’aria di CO2 (DAC, Direct Air Capture) e il suo stoccaggio geologico è entrato in funzione l’8 maggio. Sempre in Islanda, come il suo gemello di taglia minore, e sempre operato da Climeworks, l’azienda svizzera legata al politecnico di Zurigo che ha fatto da apripista nello sviluppo della tecnologia DAC su scala industriale.

Il nuovo gigante della cattura diretta dall’aria di CO2

Mammoth è circa 10 volte più grande del suo predecessore Orca e ha una capacità nominale, una volta a regime, di catturare dall’atmosfera 36.000 tonnellate di anidride carbonica l’anno. La piena operatività dovrebbe essere raggiunta già entro il 2024. Al momento sono attivi 12 dei 72 filtri per la cattura diretta dall’aria di CO2.

I filtri sono progettati come unità modulari che possono essere aggiunte, aumentando la capacità totale dell’impianto. E danno flessibilità: eventuali guasti o esigenze di manutenzione impattano in modo più limitato sul sistema. Inoltre, 3 filtri vengono tenuti “di riserva”, pronti a entrare in attività per compensare il venir meno di altri moduli.

Una torre riduce l’intensità energetica della DAC di Mammoth

Come già avveniva per Orca, l’impianto è alimentato da energia rinnovabile geotermica, che copre circa il 29% del mix elettrico nazionale islandese. Il nuovo impianto, però, richiede in proporzione meno energia per funzionare. Grazie a una modifica chiave nel processo di stoccaggio della CO2 raccolta.

Mammoth usa una “torre” per sciogliere l’anidride carbonica in acqua, che viene poi iniettata sottoterra dove avviene il processo di mineralizzazione. Orca, al contrario, pompava nei siti di stoccaggio la CO2 in forma gassosa, operazione che richiede una pressione maggiore, con conseguente maggior fabbisogno energetico.

Verso impianti da 1 MtCO2

Con l’avvio di Mammoth, Climeworks compie un altro passo avanti nella dimostrazione dell’applicabilità della sua tecnologia DAC anche in impianti di grossa taglia. Gli obiettivi dell’azienda sono di raggiungere una capacità DAC di 1 milione di tonnellate di CO2 (MtCO2) entro il 2030 e di 1 miliardo di tonnellate (GtCO2) entro metà secolo. Per tagliare il traguardo fissato per questo decennio servirebbero 28 impianti della taglia di Mammoth (contro i 250 di taglia analoga a quella di Orca).

Un fronte su cui Climeworks sta già lavorando. Sono tre le proposte di hub per la cattura diretta dell’aria di CO2 con capacità di 1 MtCO2 avanzate negli Stati Uniti. Tutte già finanziate dal Dipartimento dell’Energia di Washington per un totale di oltre 600 milioni di dollari. Al più grande, Project Cypress in Louisiana, sono stati concessi i primi 50 milioni di dollari a marzo per avviare il progetto. Altri paesi dove l’azienda svizzera sta presentando progetti sono Norvegia, Kenya e Canada.

Rinnovabili •
About Author / Lorenzo Marinone

Scrive per Rinnovabili.it dal 2016 ed è responsabile della sezione Clima & Ambiente. Si occupa in particolare di politiche per la transizione ecologica a livello nazionale, europeo e internazionale e di scienza del clima. Segue anche i temi legati allo sviluppo della mobilità sostenibile. In precedenza si è occupato di questi temi anche per altri siti online e riviste italiane.


Rinnovabili • Solare fotovoltaico in Italia

Solare fotovoltaico in Italia, cosa dice il rapporto GSE

Lo scorso anno sono entrati in esercizio circa 371.500 impianti fotovoltaici in Italia, in grande maggioranza di taglia inferiore a 20 kW, per una capacità complessiva di oltre 5,2 GW. Una crescita che conferma il primato nazionale della Lombardia in termini di potenza installata, seguita con un certo distacco dalla Puglia

Solare fotovoltaico in Italia
via depositphotos

Online il Rapporto Statistico 2023 sul Solare Fotovoltaico in Italia

Ben 5,2 GW di aggiunte che portano la potenza cumulata totale a 30,31 GW e la produzione annuale a quota 30.711 GWh. Questi in estrema sintesi i dati del solare fotovoltaico in Italia, riportati nel nuovo rapporto del GSE. Il documento mostra le statistiche del settore per il 2023, offrendo informazioni importanti non solo sui sistemi ma anche sulla dimensione dei pannelli solari, la tensione di connessione, il settore di attività, l’autoconsumo e persino sull’integrazione di eventuali batterie. Uno sguardo approfondito per capire come sta crescendo il comparto, ma anche per evidenziare potenzialità e criticità.

Solare Fotovoltaico Italiano, la Crescita 2023 in Numeri

Nel 2023 il fotovoltaico nazionale ha messo in funzione 371.422 nuovi impianti solari per una potenza complessiva di poco superiore ai 5,2 GW. La crescita ha ricevuto i contributi maggiori, in termini di numero di sistemi, da regioni come la Lombardia (con il 17,5% dei nuovi impianti fv 2023), il Veneto (13,2%), l’Emilia-Romagna (9,8%) e la Sicilia (6,9%). Scendendo ancora di scala sono invece le provincie di Roma (3,9%), Brescia (3,6%) e Padova (3,1%) quelle a detenere la quota maggiore di aggiunte. Per buona parte dell’anno questo progresso si è affidato ai piccoli impianti di taglia residenziale, che hanno lasciato il posto sul finire del 2023 ad una nuova spinta del segmento C&I.

Produzione fotovoltaica in Italia

Altro dato importante per il 2023: la produzione del solare fotovoltaico in Italia. Lo scorso anno tra nuovi impianti e condizioni meteo favorevoli, il parco solare nazionale ha prodotto complessivamente 30.711 GWh di energia elettrica (dato in crescita del 9,2% sul 2022), con un picco nel mese di luglio di oltre 3,8 TWh.

Se ci si focalizza, invece, solo sull’autoconsumo fotovoltaico, il rapporto del GSE indica che lo scorso 7.498 GWh sono stati prodotti e consumati in loco. Un valore pari al 24,8% della produzione netta complessiva. A livello regionale la percentuale di energia autoconsumata rispetto all’energia prodotta risulta più alta in Lombardia, Liguria e Campania. A tale dato se ne associa un altro altrettanto interessante: quello dei sistemi di accumulo. Lo scorso anno risultavano in esercizio 537.000 sistemi di storage connessi ad impianti fotovoltaici, per una potenza cumulata di 3,41 GW.

leggi anche Direttiva EPBD e fotovoltaico: scadenze e potenzialità

Solare Fotovoltaico, la Potenza in esercizio in Italia

Le nuove aggiunte 2023 hanno portato il dato della potenza fotovoltaica totale cumulata in Italia ad oltre 30,31 GW e quello della potenza pro capite nazionale a 514 W per abitante. Nel complesso sono attivi sul territorio 1.597.447 impianti fotovoltaici, di cui il 94% rientra nella taglia fino a 20 kW. Sono, per intenderci, i piccoli impianti realizzati solitamente sui tetti degli edifici. Non sorprende quindi scoprire che la superficie occupata dagli impianti fotovoltaici a terra a fine 2023 risultava di soli 16.400 ettari. In questo contesto le regioni con la maggiore occupazione di superficie del suolo da parte del solare fotovoltaico risultano essere: la Puglia (4.244 ettari), la Sicilia (1.681 ettari) e il Lazio (1.527 ettari).

Sul fronte della potenza attiva, viene confermato il primato del Nord Italia con il 48,0% del totale nazionale grazie al traino di Lombardia (13,8%), Veneto (10,4%) ed Emilia Romagna (10%). Segue il 34,7% delle regioni meridionali, con la Puglia che da sola fornisce il 10,9% della potenza, e quindi il contributo del Centro Italia.

Leggi qui il report GSE sul Solare Fotovoltaico in Italia

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Rinnovabili • Dl Agricoltura bollinato

Dl Agricoltura bollinato, ecco l’art. sul fotovoltaico a terra

Il testo finale del decreto è stato varato dopo alcune piccole modifiche richieste dal Quirinale. Confermati i paletti sul fotovoltaico a terra salvaguardando gli investimenti del PNRR

Dl Agricoltura bollinato
Foto di Andreas Gücklhorn su Unsplash

Stop del fotovoltaico a terra con una serie di eccezioni

Dopo il via libera del Consiglio dei Ministri, Dl Agricoltura è stato “bollinato” dalla Ragioneria di Stato e quindi varato definitivamente. Ma non prima di alcune modifiche last minute frutto del confronto con il Quirinale. Nessun ritocco significativo, tuttavia, riguarda il tanto criticato articolo di stop al fotovoltaico a terra. Il contenuto, infatti, rimane nelle linee annunciate il 6 maggio dal ministri Pichetto e Lollobrigida, cercando di salvaguardare gli investimenti del Piano nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), punto fermo per il MASE.

L’articolo in questione, che passa dal 6 della prima bozza al 5 nel DL Agricoltura bollinato, riporta alcune disposizioni finalizzate a limitare l’uso del suolo agricolo. L’intervento mira a modificare l’articolo 20 del decreto legislativo 8 novembre 2021, n. 199, con cui l’Italia ha recepito nel proprio ordinamento la direttiva europea sulle rinnovabili RED II. 

In poche parole il testo introduce dei paletti all’installazione degli impianti fotovoltaici con moduli collocati a terra in zone classificate agricole dai piani urbanistici vigenti. Come? Limitando qualsiasi intervento a lavori modifica, rifacimento, potenziamento o integrale ricostruzione degli impianti già installati, che non comportino incremento della superficie occupata. Nessun vincolo invece per il fotovoltaico a terra se installato:

  • in cave e miniere non in funzione, abbandonate o in condizioni di degrado ambientale;
  • porzioni di cave e miniere non suscettibili di ulteriore sfruttamento;
  • siti e  impianti nelle disponibilità delle società del gruppo Ferrovie dello Stato italiane e dei gestori di infrastrutture ferroviarie nonché delle società concessionarie autostradali;
  • siti e impianti nella disponibilità delle società di gestione aeroportuale all’interno dei sedimi aeroportuali;
  • aree adiacenti alla rete autostradale entro una distanza non superiore a 300 metri;
  • aree interne agli impianti industriali e agli stabilimenti.

Salvi, come promesso, anche i progetti fotovoltaici a terra se parte di una Comunità energetica rinnovabile o finalizzati all’attuazione degli investimenti del PNRR.

Il testo del Dl Agricoltura “bollinato” sul fotovoltaico

Riportiamo per intero l’articolo 5 sul fotovoltaico nella versione finale del DL Agricoltura.

ART. 5 (Disposizioni finalizzate a limitare l’uso del suolo agricolo)

1. All’articolo 20 del decreto legislativo 8 novembre 2021, n. 199, dopo il comma 1 è aggiunto il seguente:

‹‹1-bis. L’installazione degli impianti fotovoltaici con moduli collocati a terra di cui all’articolo 6-bis, lettera b), del decreto legislativo 3 marzo 2011, n. 28, in zone classificate agricole dai piani urbanistici vigenti, è consentita esclusivamente nelle aree di cui alle lettere a), limitatamente agli interventi per modifica, rifacimento, potenziamento o integrale ricostruzione degli impianti già installati, a condizione che non comportino incremento dell’area occupata, c), c-bis), c-bis.1), e c-ter) n. 2) e n. 3) del comma 8. Il primo periodo non si applica nel caso di progetti che prevedano impianti fotovoltaici con moduli collocati a terra finalizzati alla costituzione di una Comunità energetica rinnovabile ai sensi dell’articolo 31 del decreto legislativo 8 novembre 2021, n. 199, nonché in caso di progetti attuativi delle altre misure di investimento del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), approvato con decisione del Consiglio ECOFIN del 13 luglio 2021, come modificato con decisione del Consiglio ECOFIN dell’8 dicembre 2023, e dal Piano nazionale degli investimenti complementari al PNRR (PNC) di cui all’articolo 1 del decreto-legge 6 maggio 2021, n. 59, convertito, con modificazioni, dalla legge 1° luglio 2021, n. 101, ovvero di progetti necessari per il conseguimento degli obiettivi del PNRR.››.

2. Le procedure abilitative, autorizzatorie o di valutazione ambientale già avviate alla data di entrata in vigore del presente decreto sono concluse ai sensi della normativa previgente.

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