Quale sarà il costo di una Svizzera a emissioni zero di CO2?

La strada verso un approvvigionamento energetico neutrale dal punto di vista delle emissioni di CO2 in Svizzera è possibile e può essere percorsa in vari modi.
Le vere domande, che tuttavia bisognerà porsi, sono le seguenti: quali di questi metaforici “tragitti” sono realisticamente percorribili? Che tipo di sistemi di stoccaggio dell’energia sono necessari e, soprattutto, quanto costerà tutto questo?

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Obiettivo: una Svizzera senza carbonio entro il 2050, secondo la risoluzione del Consiglio Federale

Il responsabile del LMER, centro di ricerca congiunto sull’energia rinnovabile dell’EMPA e dell’EPFL a Sion, Andreas Züttel, insieme al suo team, ha elaborato un calcolo approfondito in merito alla totale autonomia da CO2 che la Svizzera dovrà raggiungere nei prossimi decenni.
Secondo una risoluzione approvata dal Consiglio Federale nell’agosto 2019, adottata come strategia climatica a lungo termine, il Paese dovrà diventare neutrale dal punto di vista climatico entro il 2050.
Ma che cosa significa in pratica? Come si possono raggiungere questi obiettivi, che cosa ci vorrà e quanto costerà?
Il calcolo dettagliato effettuato da Andreas Züttel, insieme anche all’ex direttore dell’EMPA, Louis Schlapbach, è stato pubblicato sulla rivista “Frontiers in Energy Research”.
In sostanza, i ricercatori hanno sviluppato tre diversi sistemi innovativi e li hanno confrontati con gli attuali costi energetici, pari a circa 3.000 franchi svizzeri pro capite l’anno.
La prima sfida è quella di sostituire le centrali nucleari svizzere, la cui chiusura è prevista entro il 2050. Soltanto per questo è necessaria una superficie di tetto solare di 16 metri quadrati pro capite della popolazione svizzera.
Per ogni abitante, è necessaria una batteria di accumulo di 9 kWh per immagazzinare l’energia elettrica raccolta di giorno e di notte.
Inoltre, sono necessarie quattro grandi centrali di pompaggio delle dimensioni della centrale di Grande Dixence, anch’essa nel Canton Vallese, per immagazzinare l’elettricità estiva nella notte.

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“Iniziando subito, dovremmo costruire una nuova diga ogni anno fino al 2035”, ma… mancano le valli

“È più efficiente elettrificare l’intera fornitura di energia”, afferma il ricercatore Andreas Züttel.
“Se tutte le auto e i camion sono elettrici e tutti gli edifici sono riscaldati con pompe di calore, la quantità di elettricità necessaria aumenterebbe di poco meno di 1.000 Watt pro capite, oltre all’attuale consumo di energia elettrica. Per generare una tale quantità di energia, la Svizzera avrebbe bisogno di 48 metri quadrati di superficie solare pro capite (tre volte la superficie disponibile sui tetti della Svizzera, ndr), di una batteria di accumulo supplementare di 26 kWh pro capite e, per l’accumulo estivo-invernale, di altre 13 centrali di pompaggio da 1500 GWh ciascuna, una dimensione simile a quella della centrale di Grand Dixence”.
Il ricercatore energetico Züttel calcola che “se iniziassimo subito, dovremmo costruire una nuova diga ogni anno fino al 2035. Ma non abbiamo abbastanza valli, adatte per una simile scala”.

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La seconda opzione sarebbe quella di sviluppare “un’economia dell’idrogeno”.
Ma l’idrogeno, neutrale dal punto di vista climatico, viene prodotto dall’elettricità solare e parte dell’energia viene persa nel processo di conversione.
Lo scenario numero due richiederebbe quindi 116 metri quadrati di spazio solare pro capite e una batteria di accumulo giorno-notte di 57 kWh per ogni residente svizzero.
Si potrebbe usare l’idrogeno per alimentare automobili, camion e autobus, mentre si userebbero i bruciatori catalitici per riscaldare tutti gli edifici.
Per questa variante non sarebbero necessari serbatoi aggiuntivi, ma l’idrogeno prodotto in estate dovrebbe essere immagazzinato a 200 bar di pressione in caverne sotterranee.
“Abbiamo bisogno di un volume di 57 milioni di metri cubi, pari a circa 25 volte il tunnel di base del Gottardo”, afferma Züttel.
“I costi energetici per questa variante aumenterebbero di circa il 50 per cento, cioè dagli attuali 3000 franchi pro capite a circa 4400 franchi all’anno”.

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L’uso di combustibili sintetici, ovvero il 4,5 per cento del territorio nazionale, ricoperto da celle solari

L’ultima opzione è invece quella di rifornire l’intero Paese con concombustibili sintetici.
I proprietari di case continuerebbero a utilizzare i loro sistemi di riscaldamento a gas e a petrolio; i proprietari di autovetture a fare il pieno di diesel, benzina o gas.
Anche il cherosene per gli aerei è incluso in questo calcolo (negli scenari illustrati dalle schede 1 e 2, si evidenziano 33 metri quadrati di superficie solare aggiuntiva pro capite).
In questo caso non sarebbero necessari nuovi serbatoi o caverne sotterranee per l’idrogeno.
Tuttavia in questa ipotesi, il 4,5 per cento del territorio nazionale svizzero dovrebbe essere ricoperto di celle solari, ovvero 12 volte di più della superficie dei tetti oggi disponibile.
Sarebbe inoltre necessaria una batteria di accumulo di 109 kWh pro capite per immagazzinare l’enorme quantità di energia solare a mezzogiorno e metterla a disposizione dell’industria chimica, che la utilizzerebbe per produrre prima idrogeno e poi combustili sintetici.
Il costo dell’energia sarebbe più che triplicato: dagli attuali 3000 franchi pro capite a 9600 franchi l’anno.

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Andreas Züttel: “Non si può soddisfare il fabbisogno energetico soltanto con rinnovabili ‘nazionale'”

Andreas Züttel, direttore del Laboratory of Materials for Renewable Energy, ha sottolineato che non è economicamente sostenibile qualsiasi prezzo dell’energia.
“Dall’inizio dell’era industriale, ben duecento anni fa, i risultati economici di ogni Paese sono stati legati alla disponibilità di energia. Ma per creare un vantaggio economico”, prosegue il responsabile del LMER, “l’energia primaria non deve costare più di 40 centesimi per kWh, altrimenti l’industria opererà in perdita. Dobbiamo quindi abbandonare l’idea che possiamo soddisfare tutto il nostro fabbisogno energetico con l’energia rinnovabile prodotta a livello nazionale”.
Züttel raccomanda quindi di avere una visione del tutto globale.
“In luoghi come il Sahara o l’Australia”, dice, “la radiazione solare è così alta che i synfuels o carburanti sintetici possono essere prodotti con un terzo di sforzi in meno. In futuro non potremo fare a meno di una logistica energetica mondiale. È sicuramente più efficiente elettrificare l’intera fornitura di energia.
In conclusione, “Se tutte le automobili e i camion sono elettrici e tutti gli edifici sono riscaldati con pompe di calore, la quantità di energia necessaria aumenterebbe di poco meno di 1.000 Watt pro capite, oltre all’attuale consumo di energia elettrica”.

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