In un mondo sempre più surriscaldato, il passaggio dai combustibili fossili alle energie rinnovabili sta diventando una priorità. Secondo l'Agenzia internazionale dell'energia (AIE), la capacità globale di produzione di energie rinnovabili sta aumentando molto più rapidamente rispetto agli ultimi trent'anni. L'agenzia prevede (link esterno a ibm.com) che entro il 2025 le energie rinnovabili supereranno il carbone, diventando la principale fonte di energia elettrica al mondo. Secondo le previsioni, la produzione di energia eolica e solare fotovoltaica (PV) supererà la produzione di energia nucleare, rispettivamente nel 2025 e nel 2026. Entro il 2028, 68 Paesi (link esterno a ibm.com) utilizzeranno le energie rinnovabili come fonte principale di energia.
L'accelerazione verso la produzione di energie pulite e rinnovabili è già fuori tempo massimo per i policy maker e i sostenitori allarmati dal cambiamento climatico causato dalle emissioni di gas a effetto serra.
Alla Conferenza delle Nazioni Unite sul cambiamento climatico (COP28) del 2023, i vari governi hanno fissato l'obiettivo di triplicare la capacità globale di energie rinnovabili entro il 2030. Questo obiettivo contribuirà idealmente a far avanzare la decarbonizzazione, mitigare il cambiamento climatico e raggiungere le emissioni net zero secondo l'Agenzia internazionale dell'energia (link esterno a ibm.com).
Per sviluppare la tecnologia per le energie rinnovabili, i governi stanno ricorrendo a diverse misure di politiche pubbliche. Il Green Deal Industrial Plan dell'Unione Europea, i Production Linked Incentives (PLI) e l'Inflation Reduction Act (IRA) negli Stati Uniti sono tutte politiche pensate per stimolare ulteriormente l'adozione di energie sostenibili. Le politiche economiche di sostegno in Cina hanno accelerato i progetti a energia eolica e solare fotovoltaica onshore del Paese, aiutandolo a raggiungere e superare in anticipo di anni gli obiettivi nazionali prefissati per il 2030. Questo è fondamentale per raggiungere l'obiettivo di triplicare le energie rinnovabili in tutto il mondo, in quanto la Cina rappresenta quasi il 60% di tutta la nuove capacità energetica rinnovabile globale prevista entro il 2028 (link esterno a ibm.com). Inoltre, le normative in costante evoluzione relative alle iniziative ambientali, sociali e di governance (ESG) aziendali di tutto il mondo stanno aumentando la domanda di energie rinnovabili nel settore privato, incoraggiando così un'ulteriore crescita.
Nonostante le ampie misure adottate a livello politico, il sostegno politico spesso varia a seconda del tipo di energie rinnovabili in questione. Diamo un'occhiata più da vicino ai diversi tipi di fonti energetiche rinnovabili e alle tendenze che si stanno delineando in ciascuna categoria.
Secondo l'AIE, nel 2023 l'energia solare fotovoltaica rappresenterà i tre quarti delle ulteriori capacità di energie rinnovabili in tutto il mondo. La crescita della capacità deriva sia da impianti su scala industriale, sia dall'adozione da parte dei consumatori di sistemi di energia solare fotovoltaica distribuiti (generazione di energia solare in loco in case e aziende), per l'altra metà (link esterno a ibm.com).
Il costante sostegno politico da parte dei governi di tutto il mondo rimane il principale motore di questa crescita. Ad esempio, alcuni policy maker incentivano la produzione di energie rinnovabili da parte di privati e aziende attraverso programmi di scambio sul posto che consentono ai clienti dei servizi di pubblica utilità di restituire l'energia in eccesso generata per ottenere in cambio dei crediti. Altri incentivi che incoraggiano la produzione e l'utilizzo di energia solare includono i programmi di conto energia, crediti fiscali e aste in cui i fornitori di energia solare fanno a gara per accaparrarsi i contratti offrendo il prezzo migliore nel mercato dell'energia.
L'espansione della supply chain dei sistemi solari fotovoltaici sta consentendo la produzione necessaria per soddisfare le esigenze di questo settore in costante crescita. Si prevede che la maggiore capacità produttiva di Stati Uniti, India e UE contribuirà a diversificare la supply chain del solare fotovoltaico, anche se la Cina continua a dominare il settore. Nel 2022 nel Paese risiedeva il 95% delle nuove strutture per la produzione di tecnologie solari (link esterno a ibm.com). I progressi nella tecnologia solare fotovoltaica solare stanno producendo pannelli solari più leggeri, meno costosi e più efficienti (link esterno a ibm.com) che continueranno ad aumentare nel tempo la capacità di generazione.
Sulla base dello scenario Net Zero Emissions by 2050 Scenario (NZE), se gli attuali tassi di crescita rimarranno tali fino al 2030, il sistema fotovoltaico solare sarà "on track" per quanto riguarda l'obiettivo della capacità annua di generazione di circa 8.300 terawattora (TWh) entro la fine del decennio (link esterno a ibm.com). Inoltre, si prevede che il sistema solare fotovoltaico costituirà la fonte energetica dominante nella produzione di idrogeno verde o a basse emissioni. L'idrogeno a basse emissioni (rispetto all'idrogeno prodotto con i combustibili fossili) potenzialmente può promuovere maggiori attività di decarbonizzazione (link esterno a ibm.com) nelle aziende, da quelle che si occupano della produzione di acciaio a quelle di ammoniaca, in cui l'idrogeno viene utilizzato per scopi industriali.
Come con l'energia solare, le politiche pubbliche sono state fondamentali per promuovere l'espansione dell'energia eolica, ma le proiezioni di crescita variano a seconda della regione. Nel 2023 la Cina ha registrato un aumento del 66% della capacità eolica ed è sulla buona strada per un aumento della percentuale nei prossimi anni. Lo sviluppo dei progetti, tuttavia, è stato più lento di quanto inizialmente previsto in Europa e America del Nord. I progetti eolici offshore sono stati particolarmente fragili: nel 2023, solo negli Stati Uniti e nel Regno Unito, gli sviluppatori hanno annullato i progetti offshore (link esterno a ibm.com) con una capacità totale di 15 gigawatt (GW).
Le recenti politiche pubbliche possono aiutare a sostenere il settore in questo periodo difficile. Nel 2023, l'Unione Europea ha annunciato il suo Wind Power Action Plan, con misure per migliorare le autorizzazioni, i processi di aste e l'accesso ai finanziamenti, nonché l'aumento della formazione in ambito forza lavoro (link esterno a ibm.com). Nello stesso anno, nove Paesi europei hanno annunciato l'intenzione di aumentare la capacità di potenza eolica offshore fino a oltre 120 GW entro il 2030 e oltre 300 GW entro il 2050 (link esterno a ibm.com). Nel frattempo, negli Stati Uniti, il governo sta investendo nello sviluppo di parchi eolici galleggianti. L'implementazione di parchi eolici galleggianti con capacità di 15 GW è prevista entro il 2035 (link esterno a ibm.com).
Perché l'energia eolica possa raggiungere gli obiettivi NZE dell'AIE, la crescita annua media dovrebbe attestarsi o superare il 17% all'anno fino al 2030 (link esterno a ibm.com).
Attualmente, con 4.300 TWh prodotti nel 2022, l'energia idroelettrica genera più energia rispetto a tutte le altre fonti di energia pulita messe insieme e, secondo l'AIE, rimarrà ancora fino al 2030 la fonte principale. Nonostante una modesta ma costante crescita e la comprovata affidabilità, si prevede che nel prossimo decennio l'aumento dell'energia idroelettrica diminuirà del 23% (link esterno a ibm.com) a causa dei rallentamenti dello sviluppo in Europa, Cina e America Latina.
Negli ultimi 20 anni, l'attenzione del settore energetico non si è più concentrata sull'energia idroelettrica, e la maggior parte dei Paesi ha invece concentrato politiche e incentivi sull'espansione dell'energia solare e di quella eolica. Attualmente, meno di 30 Paesi (link esterno a ibm.com) offrono politiche a supporto dello sviluppo di nuovi impianti idroelettrici e la ristrutturazione degli impianti esistenti rispetto agli oltre 100 Paesi che promuovono politiche a supporto dell'energia fotovoltaica solare ed eolica.
Per soddisfare lo scenario NZE, l'energia idroelettrica deve crescere a un tasso annuo di almeno il 4% (link esterno a ibm.com).
A livello globale si stanno utilizzando sempre di più i biocarburanti, grazie soprattutto alle politiche governative di sostegno adottate dalle economie emergenti di Paesi come Brasile, India e Indonesia. La domanda è in gran parte motivata dal settore dei trasporti in quei Paesi, mentre l'offerta è resa possibile dalla disponibilità di materie prime di biomassa. Il Brasile guida l'espansione dei biocarburanti, per i quali si prevede una crescita del 40% entro il 2028 (link esterno a ibm.com).
L'espansione dei biocarburanti è più limitata nell'UE, negli Stati Uniti, in Canada e in Giappone, in parte a causa dei costi elevati, in parte dalla crescente popolarità dei veicoli elettrici. Le principali aree di crescita per i biocarburanti in questi Paesi sono i segmenti dei diesel e dei carburanti sostenibili per l'aviazione rinnovabili. Nel complesso, i biocarburanti come il bioetanolo e il biodiesel, in combinazione con i veicoli elettrici (EV), hanno il potenziale di compensare l'equivalente di petrolio di quattro milioni di barili entro il 2028. Nonostante questi traguardi, l'AIE prevede (link esterno a ibm.com) che l'espansione dei biocarburanti sarà ancora inferiore agli obiettivi NZE del 2030.
Biogas: sebbene la crescita del settore dei biogas sia iniziata negli anni '90, gli ultimi due anni hanno visto un aumento del sostegno politico a sostengo dell'alternativa del gas naturale. Attualmente, quasi la metà di tutta la produzione globale di biogas proviene dall'Europa, di cui il 20% solo dalla Germania (link esterno a ibm.com).
Storicamente, il biogas è stato utilizzato negli impianti di riscaldamento e nelle centrali elettriche. Più recentemente, tuttavia, i governi hanno incoraggiato l'uso industriale e nei trasporti del biometano, un biogas che, come suggerisce il nome, contiene una concentrazione importante di metano. Con 13 Paesi che hanno implementato nuove e solide politiche a sostegno del biogas dal 2022, l'AIE prevede (link esterno a ibm.com) che la crescita della produzione di biogas aumenterà fino al 2028.
Gli sviluppi tecnologici stanno creando opportunità per rendere più capillare la distribuzione dell'energia geotermica. Ad esempio, utilizzando i sistemi energetici geotermici avanzati, il fluido viene iniettato nel sottosuolo in aree prive di fonti naturali di acqua calda. Il fluido si riscalda sotto la superficie e viene poi pompato in superficie, dove genera elettricità (link esterno a ibm.com). Sono previsti o già in lavorazione numerosi progetti geotermici in tutto il mondo, tra cui in America del Nord, Europa e Asia.
Nonostante tali progressi, i sostenitori dell'energia geotermica affermano che è necessario un sostegno politico per sfruttare tutto il potenziale ancora non sfruttato. La natura ad alta intensità di capitale e i costi di finanziamento dei progetti geotermici possono essere proibitivi. L'evoluzione delle economie di scala e i continui progressi tecnologici potrebbero contribuire a ridurre i costi ma, per ora, l'AIE prevede che entro il 2030 solo l'1% circa dell'energia rinnovabile proverrà dalla produzione di energia geotermica.23
Man mano che sempre più energia rinnovabile viene aggiunta ai sistemi energetici, la tecnologia svolgerà un ruolo fondamentale nel mantenere il flusso di approvvigionamento energetico, garantendo al contempo la sicurezza energetica e la stabilità delle reti elettriche.
Dal momento che le fonti di energia rinnovabili, in particolare quelle eolica e solare, dipendono dalle condizioni ambientali, garantire una produzione e una distribuzione ottimali è fondamentale per un'alimentazione elettrica stabile e resiliente. Le previsioni di energie rinnovabili stanno rapidamente diventando uno strumento importante nella transizione energetica. Ad esempio, soluzioni come IBM Renewables Forecasting Platform all'interno di IBM Environmental Intelligence Suite possono offrire previsioni diurne e solari con una precisione del 92%.
Un migliore accumulo contribuirà inoltre a rendere i sistemi di alimentazione più resilienti. I vari tipi di energia, solare, eolica e idroelettrica, richiedono tutti sistemi di accumulo di energia (ESS) per garantire un approvvigionamento energetico costante. Con l'evolversi della tecnologia delle batterie grid-scale, le società di servizi pubblici saranno in grado di accumulare elettricità a lungo termine per gestire meglio il carico durante i periodi di scarsa o assenza di produzione. Ad esempio, le batterie di flusso sono una forma a basso costo e scalabile di accumulo di energia grid-scale a lungo termine attualmente in fase di sviluppo.
Dalle batterie ai pannelli solari, una gestione efficace degli asset è una componente importante per sostenere la transizione verso l'energia pulita; la gestione intelligente degli asset e la manutenzione predittiva possono monitorare lo stato degli asset e prolungarne la durata. Ad esempio, la New York Power Authority (NYPA) sta semplificando la gestione dei propri asset utilizzando IBM® Maximo Application Suite. L'obiettivo è quello di digitalizzare l'infrastruttura energetica dello stato e trasformarla nel prossimo decennio in un sistema pulito, affidabile, resiliente e conveniente.
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