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Elettrificazione
Cos'è l'elettrificazione?
Data di pubblicazione: 17 maggio 2024
Collaboratori: Alice Gomstyn, Alexandra Jonker
L'elettrificazione è la conversione di un dispositivo, sistema o processo che dipende da fonti di energia non elettriche, come i combustibili fossili, in uno alimentato dall'elettricità. I principali vantaggi dell'elettrificazione includono la riduzione dei costi energetici, il miglioramento dell'efficienza energetica e il sostegno alla transizione verso l'energia pulita e rinnovabile.
L'elettrificazione sta avvenendo in importanti settori come l'agricoltura, l'edilizia, la produzione e i trasporti. Alcune delle principali tecnologie che consentono l'elettrificazione in questi e in altri settori includono veicoli elettrici (EV), pompe di calore elettriche, caldaie e scaldabagni.
Il 1800 ha visto importanti sviluppi scientifici nel campo dell'elettricità, come la scoperta dell'elettromagnetismo, l'invenzione dei generatori elettrici e l'invenzione dei motori elettrici. Questi hanno contribuito a rendere l'elettricità una fonte di energia abbastanza praticabile da sostituire altre fonti energetiche, come il carbone, il gas naturale e il petrolio.
La costruzione di centrali elettriche ha ulteriormente contribuito a spianare la strada all'uso diffuso dell'energia elettrica. L'inventore americano Thomas Edison aprì la prima centrale elettrica a New York nel 1882. I primi esempi di elettrificazione includono le grandi città che hanno sostituito i lampioni a gas con quelli elettrici e gli impianti di produzione che sono passati dai motori a vapore ai motori elettrici nei processi industriali.
L'elettrificazione offre diversi vantaggi:
Le tecnologie energetiche che utilizzano l'elettricità, come le pompe di calore, sono più efficienti rispetto alle tecnologie basate sui combustibili fossili, come le caldaie a gas. L'efficienza associata all'elettrificazione è ancora maggiore con le energie rinnovabili e pulite, come l'energia eolica, solare e idroelettrica, che non perdono energia durante il processo di generazione.
Una maggiore efficienza energetica attraverso l'elettrificazione porta a una riduzione delle bollette delle utenze e del carburante, e tutto, dai trasporti al riscaldamento dell'acqua, è risultato meno costoso quando il consumo di energia è elettrico. Uno studio del 2020 ha rilevato che le famiglie che scelgono di utilizzare più apparecchi elettrici (e non alimentati a combustibili fossili) e i cui componenti guidano veicoli elettrici, potrebbero arrivare a risparmiare più di 2.500 dollari all'anno in costi energetici.1
L'elettrificazione può sostenere la transizione verso le energie rinnovabili. La generazione di elettricità attraverso fonti di energia pulite e rinnovabili non produce emissioni di gas serra (comprese le emissioni di carbonio). Man mano che una maggiore quantità di elettricità proveniente da energie rinnovabili sostituisce l'elettricità derivata dai combustibili fossili, la società si avvicina al raggiungimento del net zero.
Mentre gli inquinanti atmosferici derivanti dai trasporti e dalla produzione industriale sono presenti all'esterno, gli aspetti della vita domestica alimentati da combustibili fossili possono far circolare gli inquinanti atmosferici all'interno.
Oltre il 40% della popolazione mondiale brucia carbone o combustibili da biomassa, come ad esempio la legna, per cucinare, riscaldare e illuminare.2 La combustione di tali combustibili solidi rilascia, tra gli altri inquinanti atmosferici, particolato e monossido di carbonio. Il passaggio all'elettricità da fonti di energia pulita può ridurre le concentrazioni di inquinanti sia all'interno sia all'esterno.
Le tecnologie elettriche sono parte integrante dei programmi di risposta alla domanda di elettricità che aiutano i servizi di pubblica utilità a bilanciare domanda e offerta di energia nell'arco della giornata. Attraverso questi programmi, tariffe energetiche variabili o altri incentivi finanziari incoraggiano i clienti a ridurre il consumo di energia nei periodi di picco di carico. Gli utenti possono caricare tecnologie come scaldabagni elettrici e veicoli elettrici nei periodi in cui le reti elettriche hanno una domanda di elettricità inferiore.
I sistemi di accumulo di energia elettrica consentono inoltre la flessibilità del sistema energetico: nei periodi di eccesso di offerta, l'elettricità viene immagazzinata in sistemi di accumulo di energia elettrica e poi scaricata nei sistemi elettrici, se necessario.
Quali settori stanno beneficiando dell'elettrificazione?
I settori chiave che stanno raccogliendo i benefici dell'elettrificazione sono l'agricoltura, l'edilizia, la produzione e i trasporti.3
Nuove attrezzature e sistemi stanno contribuendo all'elettrificazione del settore agricolo, tra cui trattori elettrici, irroratrici agricole alimentate a energia solare, scaldabagni e sistemi di accumulo termoelettrico. Oltre a ottenere risparmi sui costi e la decarbonizzazione grazie all'elettrificazione, gli agricoltori stanno beneficiando della riduzione dell'inquinamento acustico e di ambienti di lavoro più sicuri.
Le tecnologie comunemente utilizzate per l'elettrificazione del settore edile includono scaldabagni, pompe di calore, piani cottura a induzione e altri elettrodomestici. Tali tecnologie possono essere installate in nuovi edifici e adattate a quelli più vecchi. L'elettrificazione riduce i costi energetici per i proprietari di edifici, ma contribuisce anche a ridurre i rischi per la sicurezza legati agli elettrodomestici alimentati a combustibili fossili e ai metodi di cottura, come le perdite di gas naturale e le fiamme libere sui fornelli a gas.
Le nuove tecnologie elettriche adottate dai produttori includono caldaie, carrelli elevatori, forni, pompe di calore e frantoi per rocce. Come per l'agricoltura, le attrezzature elettriche in uso negli impianti di produzione sono considerate più sicure rispetto ai suoi predecessori alimentati a combustibili fossili. Le apparecchiature elettriche avanzate consentono inoltre processi di produzione più snelli, facendo risparmiare alle aziende i costi di manodopera.
Le berline elettriche e i SUV rappresentano la forma più importante di elettrificazione dei trasporti. Tuttavia, altre tecnologie di elettrificazione includono veicoli elettrici leggeri (come i pick-up leggeri), flotte commerciali elettrificate (come veicoli per le consegne e autoarticolati), autobus e treni pubblici elettrificati e aerei elettrici.
I vantaggi della riduzione dell'inquinamento atmosferico e delle emissioni di gas serra dei veicoli elettrici sono ben noti ma, come per le attrezzature elettriche agricole, anche il trasporto elettrico può contribuire a ridurre l'inquinamento acustico. Le batterie dei veicoli elettrici potrebbero anche essere impiegate un giorno come forma di accumulo di energia per le reti elettriche.
Quali sono gli ostacoli e gli incentivi per l'elettrificazione?
Sebbene l'elettrificazione prometta risparmi sui costi in futuro, i costi iniziali per gli aggiornamenti alle tecnologie di elettrificazione possono essere proibitivi per consumatori e titolari di aziende. L'installazione di pannelli solari per la generazione di elettricità in loco può variare da 25.000 dollari per unità abitativa, a 1 milione di dollari o più per i grandi edifici commerciali.
In risposta a queste barriere, i responsabili politici di tutto il mondo hanno creato incentivi per incoraggiare una maggiore diffusione dell'elettrificazione e l'uso di elettricità pulita:
- Negli Stati Uniti, a partire dal 2023, sono stati offerti incentivi fiscali per l'installazione di pannelli solari sui tetti e l'acquisto di pompe di calore elettriche. Inoltre, la legge sulla riduzione dell'inflazione del 2022 includeva nuovi crediti d'imposta per l'acquisto di vari veicoli elettrici.
- Nel 2022 la Finlandia ha lanciato un fondo di sovvenzioni per sostenere l'elettrificazione delle industrie pesanti.
- La Nuova Zelanda ha vietato l'installazione di nuove caldaie a carbone nel 2021 per incoraggiare le industrie a utilizzare alternative più pulite.
- La Cina ha eliminato gradualmente il suo programma di sovvenzioni per l'acquisto di veicoli elettrici nel 2022 ma, a partire dal 2024, ha mantenuto le agevolazioni fiscali per gli acquirenti di veicoli elettrici.
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Risorse
L’energia rinnovabile è l’energia generata da fonti naturali che si rigenerano più velocemente di quanto vengono utilizzate.
L’energia termica si riferisce all’energia all’interno di un sistema creata dal movimento casuale di molecole e atomi.
La decarbonizzazione è sia un metodo di mitigazione del cambiamento climatico sia il processo di riduzione o eliminazione significativa delle emissioni di gas serra dall’atmosfera.
Man mano che le aziende si spingono verso lo zero netto, nuove partnership, reti e mercati nel settore dei servizi di pubblica utilità saranno fondamentali.
Possiamo ridurre le emissioni di carbonio degli edifici passando dai combustibili fossili all’elettricità per soddisfare il fabbisogno energetico.
La capacità di immagazzinare energia è fondamentale per ridurre l’impatto ambientale della produzione e del consumo di energia.
Note a piè di pagina
1""No Place Like Home: Fighting climate change (and saving money) by electrifying America’s households" (link esterno a ibm.com), Sam Calisch, Saul Griffith, RewiringAmerica.org, 21 ottobre 2020.
2 "Household Energy and Clean Air" (link esterno a ibm.com), US Environmental Protection Agency, 3 aprile 2024.
3 "Voices of Experience | Electrification: A Stakeholders Guide" (link esterno a ibm.com), US Department of Energy, Office of Electricity, consultato il giorno 8 maggio 2024.
