Quanta richiesta di energia arrivano a coprire le rinnovabili sulla singola ora durante l’anno?
(26/06/2022 – piccole correzioni al testo)
Come visto nei grafici sulla produzione di energia per fonte in Italia, le fonti rinnovabili arrivano a coprire attualmente circa il 38% dei consumi, ma già dai grafici sulla produzione oraria di energia si era potuto notare come sulle singole ore della giornata si possono raggiungere percentuali molto più elevate.
Ci concentriamo ora proprio su questo specifico aspetto analizzando l’incidenza della produzione rinnovabile su tutte le ore presenti nell’anno. Fare questo tipo di analisi non è solo un vezzo statistico perché può essere molto utile per capire quante rinnovabili (in buona parte non programmabili e intermittenti) il sistema elettrico è già in grado oggi di gestire in sicurezza (vedere quanto scritto nel già citato articolo sulla produzione oraria).
Infatti in passato molti avevano teorizzato che il sistema elettrico non fosse in grado di gestire significative potenze rinnovabili non programmabili, indicando anche limiti molto severi, dell’ordine di 5-10.000 MW di potenza nominale installata massima (vedi, ad esempio, questo studio del 2007). Questo perché se in un dato momento si ha un’alta incidenza di fonti non programmabili diventa più difficile mantenere il necessario equilibrio tra energia richiesta ed energia prodotta. Quelle critiche erano molto esagerate e dettate da una certa avversione alle rinnovabili. Basta sapere che oggi in Italia la potenza nominale installata delle due principali fonti rinnovabili non programmabili (fotovoltaico ed eolico) ammonta a 32.550 MW (dato 2020), e continua a crescere senza creare particolari problemi al sistema elettrico (per i dati sulla potenza vedere questa pagina selezionando la voce “capacità”).
Fatta questa premessa andiamo a vedere i grafici. Per una questione di praticità i dati orari sono stati suddivisi in 12 grafici mensili:
Il 2020 in particolare è un anno molto interessante perché i consumi di energia risultano ridotti dalla crisi covid, soprattutto nei mesi di marzo, aprile e primi di maggio (quando abbiamo avuto la chiusura totale delle attività). Tale evento ha incrementato l’incidenza della produzione rinnovabile creando per un periodo sufficientemente lungo una situazione che potrebbe essere la normalità in un futuro molto prossimo dell’Italia (visto che in base ai programmi la produzione rinnovabile è prevista in forte aumento).
In condizioni normali la maggiore incidenza di produzione rinnovabile in Italia viene raggiunta in primavera, nel periodo aprile-giugno, quando la produzione solare e idrica (grazie al disgelo dei ghiacci) raggiunge i massimi in termini di potenza erogata e allo stesso tempo la richiesta di energia è bassa (al contrario dell’estate, quando cresce a causa dei condizionatori).
Da quanto detto risultano quindi particolarmente interessanti i giorni di aprile e primi di maggio, dove in effetti si può notare come l’incidenza oraria delle rinnovabili arrivi a sfiorare il 90% (per la precisione l’87,5%) e riesca a mantenersi sopra il 70% per diverse ore. Nei primi tre giorni di maggio si può notare come la quota oraria di rinnovabili sia rimasta quasi costantemente sopra il 50% e nel complesso la percentuale raggiunta è stata del 65,8%.
Sono risultati che per certi versi possono sembrare sorprendenti, visto che, come detto in precedenza, molti ritengono che il sistema elettrico non sia in grado di gestire alte quote di fonti rinnovabili (per pregiudizi negativi). Come si vede la realtà è ben diversa.
Se già oggi il sistema elettrico è in grado di gestire alte percentuali di rinnovabili, in futuro, con l’adozione di specifici interventi, le cose non possono che migliorare ancora. Ricordiamo che per avere un sistema elettrico basato su fonti rinnovabili non programmabili e intermittenti è necessario puntare su un mix di cinque soluzioni:
- Impianti di produzione programmabili e flessibili che siano in grado di compensare la variabilità delle fonti rinnovabili non programmabili (la cosiddetta funzione di backup);
- Sistemi di accumulo specializzati nel gestire cicli di breve-medio termine (ore, giorni) e medio-lungo termine (mesi, stagioni);
- Adeguati scambi di energia tra zone interne al paese e con l’estero;
- Una gestione attiva dei consumi per seguire meglio la produzione;
- Modulazione degli eccessi di produzione in mancanza di altre soluzioni praticabili.
Una spiegazione più lunga di tale contesto la trovate nel già citato articolo sulla produzione oraria di energia per fonte.
Altre considerazioni interessanti possono essere fatte sul carico di base, che corrisponde mediamente alla soglia minima di carico orario richiesto durante l’anno. In pratica è quella parte di richiesta di energia che deve essere prodotta in maniera continua o quasi, senza interruzioni.
Come si può notare, osservando sempre i dati di aprile e maggio, una volta sottratta l’energia rinnovabile prodotta (che può offrire fonti per gestire il carico di base, come l’idrico fluente, il geotermico e parte delle bioenergie), la parte residua che è necessario fornire in modo continuo risulta molto esigua (i picchi verso il basso raggiunti dalla linea gialla). In pratica già in un contesto di incidenza di rinnovabili di questo livello il carico di base residuo che deve essere coperto da altre fonti è davvero ridotto ai minimi termini. Osservando i dati si può stimare che sia di 5-10 GW. E bisogna considerare che nel contesto considerato la quota complessiva rinnovabile sul mese non è poi particolarmente elevata (nel mese di aprile risulta del 49,5%, a maggio del 53,1%).
In sostanza, in un contesto futuro di elevata incidenza di produzione rinnovabile basata in larga parte su fonti non programmabili e intermittenti, il concetto stesso di carico di base gestito da impianti di produzione ad elevata continuità operativa (produzione rigida) rischia di sparire o comunque di essere ridotto davvero ai minimi termini, potendo in questo caso essere gestito dalle rinnovabili stesse con fonti come l’idrico fluente, il geotermico e parte delle bioenergie. Tale sistema elettrico del futuro sarà quindi molto più dinamico rispetto ad oggi e sarà basato sull’implementazione delle cinque soluzioni elencate in precedenza. Manca la necessità di fornire altri impianti non rinnovabili che si occupino del carico di base, come teorizzato invece dai sostenitori del nucleare (a tal proposito vedere quanto scritto qui).
Fonti
I dati dei grafici sono tratti dal sito Transparency Report di Terna sezione “Download center”.
Nello specifico, per la produzione rinnovabile sono stati scaricati i dati dalla sezione “Generation; Renewable generation” sommando a livello orario i valori di produzione delle varie fonti.
Per la richiesta di energia sono stati scaricati i dati dalla sezione “Generation; Energy balance” sommando a livello orario i valori delle diverse voci.