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| Il triangolo virtuoso delle Comunità Energetiche Rinnovabili |
Volete avere successo? Individuate i tre lati più importanti delle cose che fate, concentratevi su quelle con tenacia, trovando il giusto equilibrio tra i diversi lati.
Come chiamereste i lati di un possibile triangolo virtuoso delle Comunità Energetiche Rinnovabili?
Tre nomi di obiettivi concreti e misurabili, perseguibili con azioni fondamentali per la missione strategica di motore della transizione energetica dell'Italia.
❶ Primo lato: PRODURRE
Non c'è dubbio, dobbiamo rapidamente aumentare la produzione di energia da fonti rinnovabili, per ridurre, fino ad renderla trascurabile, quella da combustibili fossili. La nostra aria, sempre più inquinata, danneggia la nostra salute e riscalda il nostro pianeta. Il nostro bisogno di gas e petrolio ci rende dipendenti da Paesi esteri, non sempre amichevoli.
Il nostro Paese ce lo chiede. Non a caso la normativa incentiva le Comunità Energetiche Rinnovabili che fanno nuovi impianti.
Anche se in teoria le CER possono realizzare qualunque tipo di impianto da fonti rinnovabili, nella pratica, la stragrande maggioranza, produrrà energia elettrica, principalmente attraverso pannelli fotovoltaici ed in misura minore sistemi eolici.
Ma anche il solo obiettivo di trasformare la produzione di energia elettrica in rinnovabile, pur non essendo sufficiente, è certamente di grande importanza. Dobbiamo ridurre progressivamente le centrali elettriche da combustibili fossili, che ancora rappresentano la maggioranza della produzione.
Per fortuna non partiamo da zero.
I dati forniti da Terna, il gestore delle reti di trasmissione, ci dicono che, nel mese di marzo 2023, gli Italiani hanno consumato circa 26.200 Gwh di energia elettrica (26,2 Twh), producendone poco meno di 22.000 Gwh, di cui circa 8.780 Gwh utilizzando fonti rinnovabili, anche grazie al contributo di oltre un milione di prosumer, che hanno installato pannelli fotovoltaici principalmente sui tetti delle loro abitazioni.
Abbiamo quindi prodotto con energia rinnovabile circa un terzo (33,5%) del nostro fabbisogno di energia elettrica, mentre per più della metà (50,3%) abbiamo usato combustibili fossili, e per il rimanente (16,2%) abbiamo importato l'energia da zone di mercato estero, principalmente da Francia e Svizzera.
Potremmo dire che almeno abbiamo già fatto un terzo del lavoro. Ma non sarebbe del tutto esatto. La quota dell’elettricità rappresenta una parte minore, intorno al 20-25%, dei consumi energetici totali. Il grosso dei consumi finali è ancora sotto forma di energia termica, in grandissima parte prodotta da fonti non rinnovabili (gas, petrolio, carbone).
Anche se riuscissimo a produrre tutta l'energia elettrica che consumiamo da fonti rinnovabili - e siamo ancora lontani - i combustibili fossili continuerebbero a farla da padrone, nelle industrie, nei mezzi di trasporto, nei servizi, e anche nelle nostre case (caldaie, cucine).
Quindi lavorare solo sull'attuale utilizzo dell'energia elettrica non ci farà andare molto lontano.
È utile avere presenti i principali dati del Bilancio Energetico Nazionale (disponibili per l'anno 2022 sul sito di ARERA). L'analisi richiederebbe valutazioni complesse, ma a noi ora interessano i dati generali, anche approssimati.
Per valutare questi dati, dobbiamo innanzi tutto aver presente che:
- l'energia viene misurata in tep (Tonnellata Equivalente di Petrolio - in inglese toe, Tonne of Oil Equivalent).
- I multipli usati sono il ktep, 1000 tep ed il Mtep, un milione di tep.
- Un tep rappresenta la quantità di energia rilasciata dalla combustione di una tonnellata di petrolio grezzo, ed è equivalente ad un'energia di circa 11,63 Mwh.
- l'immissione di sostanze inquinanti relative al riscaldamento globale (effetto serra), viene misurato in tCO2eq (tonnellate di CO2 equivalenti), e rappresenta l'equivalente dell'immissione di una tonnellata di Anidride Carbonica (CO2), attribuita anche ad altri gas serra (Metano. Ossido nitroso. Idrofluorocarburi, e vari altri).
La suddivisione per fonte è riepilogata nella tabella seguente.
| Fonte primaria |
Mtep | Twh | % | % import | tCO2eq / tep | tCO2eq Totale |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Petrolio | 77 | 895,5 | 43,5% | 93% | 3 | 231 mln |
| Gas naturale | 64 | 744,3 | 36,2% | 95% | 2,3 | 148 mln |
| Carbone | 6 | 69,8 | 3,4% | 100% | 4,2 | 25 mln |
| Rinnovabili | 30 | 348,9 | 16,9% | 8,5% | 0 | 0 |
| Totali | 177 | 2.058,5 | 100% | 80% | - | 404 mln |
| Settore | Quantità Mtep |
% | Equivalente Twh |
|---|---|---|---|
| Industria | 25,5 | 22,2% | 296,5 |
| Trasporti | 35,5 | 30,9% | 412,9 |
| Residenziale | 33,2 | 28,9% | 386,1 |
| Servizi | 17,5 | 15,2% | 203,5 |
| Agricoltura, pesca e altro | 3,2 | 2,8% | 37,2 |
| Totali | 114,9 | 100% | 1.336,3 |
Questi dati ci fanno capire una cosa importante.
Per incidere in profondità, le Comunità Energetiche dovranno coinvolgere i diversi settori della società: le famiglie e le loro abitazioni, i servizi ed il commercio, gli automobilisti ed i trasporti, le industrie.
❷ Secondo lato: ELETTRIFICARE
Le nostre Comunità Energetiche, se vogliono davvero essere decisive nel processo di transizione ecologica, devono anche essere delle Comunità Elettriche. Devono aver presenti i numeri che abbiamo visto, che dicono chiaramente che non è sufficiente sostituire l'elettricità generata da combustibili fossili con quella generata da fonti rinnovabili, ma bisogna contestualmente perseguire l'elettrificazione degli usi finali, per eliminare gradualmente l'utilizzo di combustibili fossili.
Con il giusto equilibrio le nostre comunità potranno orientare i propri membri per ridurre i consumi di energia da combustibili fossili, anche attraverso l'elettrificazione dei consumi energetici, dai mezzi di trasporto elettrico, al riscaldamento con le pompe di calore, alle cucine ad induzione.
Alla riduzione di questi consumi potranno anche contribuire interventi di isolamento termico, di efficienza energetica, soluzioni di domotica e di controllo automatico della temperatura e dell'illuminazione, per ridurre gli sprechi, ottimizzare il fabbisogno ed orientarlo verso il consumo da fonti rinnovabili.
L'elettrificazione da fonti rinnovabili di consumi energetici sempre più efficienti è la chiave per aprire le porte che conducono alla progressiva eliminazione dei combustibili fossili, con interventi ad ampio raggio sui consumi nei trasporti, nell'industria, nel terziario e nelle famiglie.
Le Comunità Energetiche Rinnovabili potranno dare un contributo importante, anche anche nella direzione di accelerare il processo di elettrificazione dei consumi, che comunque è in corso. come dimostra la decisione dell'Unione Europea di vietare la produzione di nuovi veicoli a combustibile fossile entro il 2035.
All'interno di una comunità energetica rinnovabile, i suoi membri dovranno porsi il problema di come evitare l'inquinamento provocato dai fumi della propria automobile, della propria caldaia, della propria fabbrica. Le CER dovranno prospettare e perseguire soluzioni concrete e coerenti per gestire queste contraddizioni.
Una Comunità Energetica virtuosa produce energia elettrica da fonti rinnovabili e consuma tendenzialmente solo energia elettrica rinnovabile. I benefici per l'ambiente possono essere misurati anche stimando la quantità di emissioni di CO2 equivalente (tCO2eq) evitate grazie alle azioni svolte dalla Comunità.
Di particolare importanza dovrà essere il ruolo delle Comunità Energetiche nell'integrazione delle auto e moto elettriche con il nuovo Sistema Elettrico da fonti rinnovabili distribuite.
Sono già disponibili e si stanno diffondendo le tecnologie di integrazione dei veicoli elettrici con la rete (vehicle-grid integration, VGI o V2G).
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| L'integrazione degli accumulatori dei veicoli elettrici con la rete e con le Comunità Energetiche potrà giocare un ruolo fondamentale nel migliorare l'efficienza e la stabilità del sistema elettrico distribuito e dell'autoconsumo delle CER. Tenendo conto che in media un veicolo circola per meno del 5% del loro ciclo di vita, in un prossimo futuro potremmo avere decine di milioni di accumulatori collegati alla rete in media per il 95% del loro tempo. |
Secondo uno studio del Politecnico di Milano ed altri, nel 2030 questa integrazione potrebbe dimezzare sia costi di dispacciamento (quasi un miliardo di euto all'anno), sia il surplus di produzione degli impianti rinnovabili (energia che altrimenti andrebbe sprecata), oltre ad avere un ruolo fondamentale nella gestione dell'autoconsumo delle CER. In prospettiva, tutti i veicoli circolanti diventeranno elettrici.
Le Comunità Energetiche Rinnovabili possono dare un importante contributo al raggiungimento di questi obiettivi, anche attraverso una partecipazione attiva dei principali gestori di colonnine di accesso alla rete dei veicoli elettrici (carico e scarico delle batterie).
Ma da dove la prende l'energia elettrica che consuma? La risposta sembrerebbe ovvia, ma non lo è. La comunità, in qualche modo, dovrebbe utilizzare automaticamente (autoconsumare) l'energia elettrica che produce.
Sarebbe bello potesse avvenire in modo automatico, ma purtroppo oggi non è così, per almeno due motivi.
Il primo problema deriva dal fatto che l'energia rinnovabile, prodotta dalla comunità, non è programmabile, e dipende solo dalla presenza del sole o del vento.
Il secondo problema è dato dalla struttura e funzionamento del Sistema Elettrico, basato su grandi impianti programmabili, in grado di produrre in base al fabbisogno calcolato in ogni momento, immettendo l'energia in sistemi di trasporto per raggiungere qualunque consumatore.
La gestione del trasporto ed il bilanciamento dell'energia immessa in ogni momento, che deve essere uguale al fabbisogno (dispacciamento), ha costi altissimi e causa dispersioni di energia. Il solo trasporto disperde circa il 7% dell'energia elettrica, trasformandola in calore che fra l'altro contribuisce al riscaldamento globale.
❸ Terzo lato: AUTOCONSUMARE
La condivisione e l'autoconsumo di energia a livello locale, nello stesso momento in cui viene prodotta, è fondamentale. Maggiore sarà la condivisione locale di energia elettrica, minori saranno i costi di dispacciamento e di trasporto e minori saranno gli squilibri nella rete.
Con un livello insufficiente di condivisione e di autoconsumo, i vari milioni di impianti rinnovabili distribuiti sul territorio che dovrebbero essere realizzati dalle CER in pochi anni, impegnerebbero in modo insostenibile l'infrastruttura elettrica, che dovrebbe inseguire il cambiamento del paradigma da centralizzato a distribuito, con costi difficilmente immaginabili, e con concreti rischi di squilibri, se non di veri e propri tracolli.
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| La mappa di alcune zone di autoconsumo virtuale nel torinese. Le CER dovranno organizzare all'interno di ciascuna di queste aree dei gruppi di autoconsumo virtuale, con almeno un impianto di produzione ed un consumatore.Il GSE valorizzerá la condivisione a questo livello erogando gli incentivi. |
La diffusione della condivisione locale dell'energia elettrica é la soluzione, ed é cosí importante che ARERA, l'autorità in materia di energia, restituisce il valore dei risparmi ottenuti da ogni forma di condivisione all'interno della rete di distribuzione (entro la cabina primaria), incluse le energie non rinnovabili. Per questo sono nate le Comunità energetiche dei cittadini e i clienti attivi, che condividono l'energia elettrica prodotta anche da impianti da fonti non rinnovabili.
I vantaggi della condivisione dell'energia sono tanto maggiori, tanto più il consumo è vicino all'impianto di produzione.
I membri della CER, che possono comunque condividere l'energia a livello di zona di mercato, dovrebbero organizzare le adesioni e gli impianti per massimizzare l'utilizzo dell'energia prodotta, da parte di utenti con unità di consumo il piú vicino possibile agli impianti produttivi.
Peraltro gli incentivi previsti dalla normativa, sono erogati per la sola condivisione dell'energia elettrica che avviene all'interno di ciascuna zona sottesa ad una cabina primaria (la condivisione a questo livello viene infatti chiamata autoconsumo virtuale).
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| Tabella 3 - Le tabelle fornite da ARERA (Autorità per l'energia) che descrivono le caratteristiche principali delle CER e le tre tipologie di energia condivisa a livello virtuale previste dal modello del TIAD (Testo Integrato per l'Autoconsumo Diffuso) e ;e modalitá con cui possono essere valorizzate. |
Comunque gli ambiti che dovrebbero essere considerati sono:
- Utente finale: le unità di consumo situate in corrispondenza delle unità di produzione (sotto pod), e sono entrambe connesse alla rete da un unico utente finale (prosumer).
Si parla di autoconsumo diretto o fisico o in situ. L'energia consumata a questo livello non usa per nulla la rete pubblica. - Edificio o condominio: con la nuova normativa è possibile organizzare l'autoconsumo dei clienti finali che appartengono ad un unico edificio o condominio, con impianti di produzione attivati nello stesso edificio (massimo risparmio) oppure sotto la stessa cabina primaria (si hanno comunque gli incentivi) o anche nella zona di mercato.
- Rete di bassa tensione (cabina secondaria): parliamo delle aree sottese alla cabina secondaria, ambito territoriale delle CER nella disciplina sperimentale. L'autoconsumo virtuale a questo livello non usa le reti di media o alta tensione. Con la nuova normativa questo ambito non viene considerato dalla normativa, ma dovrebbe essere considerato dalla Comunità Energetica, che ogni volta che riesce a mettere in piedi impianti produttivi e unità di consumo entro queste aree, massimizza il valore della condivisione.
- Rete di media/bassa tensione (cabina primaria): parliamo delle aree sottese alla cabina primaria, ambito territoriale identificato dalla normativa come dimensione ottimale per organizzare ed incentivare la condivisione dell'energia elettrica. Con la nuova normativa solo la condivisione a questo livello (autoconsumo virtuale) viene valorizzata dal GSE ed incentivata. che pertanto dovrà organizzare gruppi di produzione/autoconsumo entro almeno una di queste aree.
- Zona di mercato: sono sette aree a livello nazionale. In ognuna di queste la contrattazione di energia è libera, formando un prezzo orario zonale. Anche la condivisione a questo livello è importante. Le zone di mercato sono state definite per rappresentare dei veri e propri colli di bottiglia nelle capacità di trasporto della rete elettrica. Queste zone sono periodicamente aggiornate (l'ultimo aggiornamento é del 2021) proprio per riflettere meglio le criticità della rete, permettendo agli operatori di gestire in modo ottimale le contrattazioni per ridurre al minimo i problemi di sicurezza della rete (sovraccarichi, collassi di tensione, instabilità). Anche qui, non é un caso che la nuova normativa stabilisca che le Comunitá Energetiche Rinnovabili possano operare a questo livello.
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| Le zone di mercato elettrico. Quelle italiane, a partire dal 2018, sono state snellite, grazie a miglioramenti nella rete, passando da 10 zone alle attuali sette (Nord, Centro-Nord, Centro-Sud, Sud, Calabria, Sicilia e Sardegna). In ogni zona di mercato produttori e consumatori possono vendere e acquistare energia elettrica liberamente, mentre esistono delle limitazioni alla compravendita di energia tra zone diverse. |
- I prosumer vanno sensibilizzati per organizzare i propri consumi in modo da massimizzare l'autoconsumo in situ.
- In ogni zona di distribuzione (cabina primaria), dove la CER ha acquisito un numero sufficiente di consumatori, sarà opportuno installare degli impianti di produzione ed organizzare l'autoconsumo virtuale. Fra l'altro solo organizzandosi all'interno delle zone di distribuzione in media/bassa tensione la CER potrà ottenere gli incentivi ed i ritorni sui risparmi. Dal punto di vista del valore per la collettività dell'autoconsumo, questo é comunque maggiore se si organizza anche a livelli più bassi (cabina secondaria, edifici o condomini).
- Operare a livello di zona di mercato: la CER, qualora assumesse dimensioni e capacità produttive rilevanti, dovrebbe valutare la sua presenza a livello della zona di mercato in cui opera. Potrà contrattare sul mercato l'energia in modo integrato, valorizzando l'energia condivisa a questo livello, che viene calcolata dal GSE e sulla quale non si applica il CAP di mercato (prezzo massimo, vedi tabella ARERA).
- Diversificare le fonti rinnovabili: se si hanno più impianti di produzione, è utile configurarli in modo che possano produrre in orari diversi. Ove possibile si possono abbinare impianti di diversa tipologia, ad esempio fotovoltaici ed eolici. Ma anche con i soli impianti fotovoltaici è possibile ottenere un più ampio spettro di produzione, ad esempio non mettendo tutti i pannelli verso sud, pensando di massimizzare i benefici, ma bilanciarli con pannelli ad est e ad ovest. Fra l'altro mettendo solo pannelli a sud l'effetto potrebbe essere invece l'opposto a quello voluto. Avere una alta produzione negli stessi orari potrebbe, in quelle ore, far crollare il prezzo zonale orario, e quindi ridurre drasticamente la remunerazione dell'energia prodotta. Anche qui bisogna trovare il giusto equilibrio.
- Selezionare le unità di consumo: è importante coinvolgere nella CER membri che abbiano i consumi concentrati negli orari di massima produzione. Ad esempio le industrie, gli esercizi commerciali, i servizi sono attività che di solito utilizzano l'energia negli orari di produzione degli impianti fotovoltaici.
- Accumulare e riutilizzare l'energia: utilizzando opportunamente degli accumulatori è possibile consumare l'energia rinnovabile prodotta anche quando non vi è produzione. Soprattutto se utilizzati per massimizzare gli incentivi ed ai risparmi dell'autoconsumo, l'installazione oculata di accumulatori può rivelarsi particolarmente vantaggiosa.
- Utilizzare la domotica anche per l'autoconsumo: gli elettrodomestici possono essere programmati per attivarsi quando risulta disponibile l'energia rinnovabile, ad esempio passa una nuvola l'impianto automaticamente si ferma, ritorna il sole, si riattiva ed autoconsuma l'energia che torna ad essere prodotta.
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| Lo schema del triangolo virtuoso delle CER, con alcune delle attività che se perseguite in modo equilibrato contribuiranno al raggiungimento dei tre obiettivi: produzione rinnovabile, elettrificazione e autoconsumo. |