#ATTUALITÀ SOLARE B2B - DICEMBRE 2021
ENERGY PLANNING: COME DECIDERE IL FUTURO ENERGETICO, OGGI COMBUSTIBILI FOSSILI, ENERGIA RINNOVABILE O TUTTI E DUE: QUALE DOVREBBE ESSERE IL MIX ENERGETICO FUTURO? ECCO L’IMPORTANZA DELLA PIANIFICAZIONE ENERGETICA (CHE IN ITALIA FATICA AD ARRIVARE) DI TOMMASO TIOZZO BASTIANELLO E DUCCIO BALDI
I TOMMASO TIOZZO BASTIANELLO (IN ALTO) E DUCCIO BALDI CO-FOUNDER DI ENCO – ENERGIA COLLETTIVA
l concetto di energy planning, o pianificazione energetica, assume un significato diverso a seconda delle sue varie sfaccettature. In linea di massima può essere inteso come il processo di sviluppo di politiche a medio/lungo termine per aiutare a pianificare il futuro di un sistema energetico. Per fare ciò, spesso si usano approcci integrati che considerano sia la fornitura di energia che il ruolo dell’efficienza energetica nel ridurre la domanda. Se la pianificazione è condotta da enti governativi si ha la creazione di un quadro di regolamentazioni del settore energetico, con conseguente variazione dei prezzi dei combustibili o la costruzione di un certo tipo di centrali di produzione energetica. Negli ultimi due decenni molti Paesi hanno deregolamentato i loro sistemi energetici rendendo meno efficace il ruolo svolto dalla pianificazione energetica e lasciando prendere le decisioni principali dall’andamento dei mercati. Questo ha portato a una maggiore concorrenza nel settore energetico ma ha anche lasciato aperta la porta alle compagnie in cerca di mero profitto, incuranti dell’impatto mostruoso che i combustibili fossili hanno sul nostro pianeta. Come invertire dunque questa tendenza? Pianificando il sistema energetico futuro con anni di anticipo, tramite all’energy planning.
I DIVERSI APPROCCI La pianificazione energetica viene principalmente condotta all’interno di organizzazioni governative, ma non sono da escludere alcuni esempi in cui il settore privato, con grandi compagnie energetiche specializzate in forniture elettriche o produzione di petrolio e gas, si avvalga di questi strumenti. La scala di utilizzo varia da progetti locali, regionali, nazionali, fino a studi globali e, se la pianificazione è condotta da enti governativi, la crescita demografica ricopre un ruolo fondamentale. Tuttavia, quando si parla di energy planning, si deve sempre specificare se la panoramica a cui ci riferiamo è di breve (short term) o lungo termine (long term). Nel primo caso, l’approccio è legato direttamente alla pianificazione delle operazioni. Per far si che un sistema energetico funzioni correttamente, si devono pianificare in anticipo tutti i sistemi e le operazioni di gestione a loro supporto che si nascondono dietro la generazione e la trasmissione dell’energia, conosciuti come servizi ausiliari (ancillary services). Mantenere la stabilità della rete (grid stability), la sicurezza del sistema e la qualità dell’energia fornita non è cosa da poco. Ciò richiede che una lunga lista di azioni, comprendenti la programmazione per evitare blackouts e disservizi, minimizzare le perdite del sistema e quelle monetarie nel mercato, passando per una graduale riduzione di CO2 nell’ambiente, vengano condotte in anticipo e con larga pianificazione. Il long term energy planning, invece, ha il fine di ottimizzare gli investimenti e raggiungere dei target prefissati minimizzando i costi e massimizzando il rendimento del sistema energetico come se fosse un’unica grande macchina in continuo movimento. Qui si analizzano quantitativamente gli scenari del settore energetico, costruiti con algoritmi matematici e modelli di sistemi energetici, per estrapolare target energetici (o di riduzione delle emissioni) a livello regionale o nazionale con le relative politiche e strategie di investimen-
62
Panoramica dello status e degli obiettivi da raggiungere in un Energy Outlook. Esempio tratto da quello del Vietnam
FONTE: VIETNAM ENERGY OUTLOOK REPORT 2019
to. Tale pianificazione è ormai da anni una componente centrale dei processi di politica energetica in tutto il mondo. È lo strumento che setta la linea guida per le decisioni su quando, dove e come investire nel settore energetico. Il processo affrontato nel long term energy planning comprende appunto una serie di elementi, tra cui la stipulazione di accordi istituzionali, l’analisi di capacità e metodologie di modellazione, l’uso e la comunicazione degli scenari. Mentre molti paesi impiegano approcci consolidati in queste aree, la transizione energetica sta creando la necessità di rivalutare molti aspetti della metodologia di pianificazione e del ruolo che essa può avere.
STORIA E STRUTTURA Come anticipato, l’energy planning ha una lunga storia dietro di sé. I primi tentativi di sviluppare modelli di sistemi energetici su larga scala, mirati a sviluppare politiche energetiche, sono documentati già all’inizio degli anni ‘70. In quel periodo si raggiunse infatti un livello abbastanza alto di potenza computazionale per elaborare simulazioni estese, fornendo più scenari utilizzabili e affermando dunque la loro importanza. I primi Energy System Models (ESM – modelli di sistemi energetici) avevano come campo di studio le tecnologie che ai tempi erano le più avanzate e necessarie per accompagnare l’incremento di attività industriale che i paesi più sviluppati stavano registrando. Tali tecnologie erano ovviamente basate solamente sui combustibili fossili, sia per la maggior reperibilità di materiale sia per il costo. È infatti solo a partire dagli anni ‘90, e soprattutto con la firma del protocollo di Kyoto nel 1997, che gli ESM si sono concentrati sull’integrazione delle energie rinnovabili nel sistema energetico e sulla riduzione dei gas serra (GHG). Introducendo dunque parametri di impatto ambientale che non avevano la pura convenienza economica come unico obiettivo. Gli ESM sono basati su algoritmi che considerano sia input tecnici che economici, e hanno l’obiettivo di creare una rappresentazione quanto piú dettagliata dei sistemi reali, pur ammettendo delle semplificazioni talvolta necessarie. Per sistema reale si intende, per
esempio, la rete elettrica di una nazione con i suoi impianti di produzione (fossili e rinnovabili) e la sua rete di distribuzione. In qualsiasi modello energetico, si parte da una semplificazione di un sistema passato o presente che fornisce una caratterizzazione delle strutture esistenti e quindi lo scheletro del modello. Successivamente, è necessaria l’aggiunta di una serie di assunzioni che permettono di proiettare le traiettorie future, a volte troppo complicate per essere rappresentate, nel modo più realistico possibile. È bene sottolineare come la soluzione che viene trovata dal modello sia regolata da quello che è il target da raggiungere. Semplificando la difficoltà dietro tale operazione, un esempio di questo processo potrebbe essere predisporre il modello affinché si raggiunga una frazione di elettricità su territorio nazionale prodotta da fonti rinnovabili che sia superiore al 70% ad un dato anno. Una volta settato questo obiettivo, la soluzione finale sarà tale al fine di raggiungere la quota. Questi modelli poi scelgono la soluzione più efficiente o meno costosa, utilizzando un insieme di dati disaggregati. L’obiettivo comune di un processo di ottimizzazione è quello di trovare le strutture (cioè, la dimensione del sistema energetico) e le relative operazioni in modo da minimizzare i costi totali del sistema. Ogni problema ha una diversa progettazione dei parametri strutturali e del quadro in cui opera il sistema. In particolare, le quattro principali sfide relative ai modelli del sistema energetico sono legate alla rappresentazione del tempo e dello spazio, alla complessità del sistema, alla trasparenza e all’incertezza dei risultati, agli aspetti comportamentali e sociali.
COME SI USANO Nell’ambito della pianificazione energetica esistono vari ESMs, con diverse strutture e finalità. Tra quelli più comunemente usati c’è Times, che integra un’analisi olistica di tutto il sistema energetico, dalla provvigione e raffinazione delle materie prime, fino alla generazione elettrica, ai trasporti e l’efficienza energetica. Balmorel invece, rappresenta dettagliatamente il sistema elettrico partendo dalla pianificazione degli in-
