Svizzera: verso un traffico stradale neutrale dal lato climatico

Se entro il 2050 il 60 per cento delle autovetture convenzionali a benzina e Diesel circolanti in Svizzera venisse convertito in veicoli “elettrici” (ossia veicoli a batteria, a idrogeno e a celle a combustibile e veicoli alimentati con carburanti sintetici), le emissioni di gas serra (GHG) del parco mezzi elvetico potrebbero essere ridotte da due a 4,5 milioni di tonnellate all’anno.

Si tratta di una cifra considerevole se confrontata con il livello attuale di circa sei milioni di tonnellate, tuttavia le condizioni quadro sono cruciali affinché ciò sia possibile.

Il traffico stradale è attualmente responsabile di oltre il 30 per cento delle emissioni di gas serra in Svizzera.

Ridurre queste emissioni è complesso perché il passaggio da una mobilità basata sui combustibili fossili a una basata sull’elettricità porterà a una riduzione sostanziale dell’inquinamento globale da gas serra soltanto se allo stesso tempo verrà integrata nel sistema energetico una maggiore quantità di energia rinnovabile.

Il rapporto “CCEM Electricity Based Mobility” (“Final Report 2021”) (in lingua inglese)

Start: la legislazione in materia di CO2 per l’immatricolazione

In uno studio finanziato dal Centro di Competenza per l’Energia e la Mobilità del Settore ETH (CCEM) e recentemente pubblicato sulla rivista “Applied E-nergy”, i ricercatori dei Laboratori Federali Svizzeri di Scienza e Tecnologia dei Materiali (EMPA), dell’Istituto Paul Scherrer (PSI) e dei Politecnici Federali di Zurigo e di Losanna hanno analizzato congiuntamente il potenziale della mobilità basata sull’elettricità in termini di riduzione dell’impatto sui cambiamenti climatici.

Ciò è stato fatto sullo sfondo del cambiamento del sistema energetico svizzero. Sono state prese in considerazione non soltanto le emissioni dirette di gas serra a livello nazionale, ma anche quelle indirette a livello globale.

Le emissioni indirette derivano, ad esempio, dalla produzione di veicoli e carburanti o dall’estrazione di materie prime per le batterie.

Utilizzando un modello basato principalmente sulla legislazione in materia di CO2 per l’immatricolazione di nuovi veicoli, è stato valutato l’impatto sull’intero parco veicoli svizzero.

Mentre per il parco auto nuovo si è ipotizzato, ad esempio, che il 60 per cento delle autovetture a benzina e Diesel sarà sostituito da veicoli a trazione elettrica entro il 2040, l’impatto sul parco complessivo sarà solo graduale.

Ciò significa che un rapporto del 60 per cento/40 per cento tra autovetture a trazione elettrica e autovetture a trazione fossile sarà raggiunto solo nel 2050.

La domanda di energia derivante da questo modello prospettico della futura mobilità elettrica in Svizzera è stata determinata sulla base dello sviluppo tecnologico prevedibile e, quindi, inserita in un modello di stima della futura domanda di elettricità.

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Dodici ipotesi di sistema energetico per addivenire a un modello

I ricercatori hanno creato dodici diversi scenari che esplorano la variazione di diversi aspetti chiave.

Per la trasformazione del mercato elettrico sono stati presi in considerazione tre diversi percorsi di sviluppo del fotovoltaico di 13, 32 e 52 terawattora (Twh).

Per l’approvvigionamento invernale sono stati esplorati due diversi scenari di importazione di energia elettrica: segnatamente, importazione di elettricità a maggioranza rinnovabile o di elettricità da centrali a gas fossile.

Infine, è stata esaminata anche la possibilità di utilizzare l’elettricità in eccesso. I percorsi di sviluppo del fotovoltaico ad alta densità hanno mostrato grandi eccedenze temporanee di elettricità in estate.

Nei modelli di simulazione, queste sono state utilizzate per la produzione di metano sintetico, che può essere utilizzato nel mercato del gas, oppure sono state “decurtate”, cioè la produzione di energia solare viene scollegata dalla rete per evitare sovraccarichi.

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Efficienza contro flessibilità? Pare l’idrogeno la sola via di mezzo

I veicoli elettrici differiscono notevolmente per il loro impatto energetico: sebbene essi siano altamente efficienti dal punto di vista energetico, hanno una flessibilità a breve termine nell’utilizzo dell’elettricità nelle loro batterie e possono essere caricati soltanto se l’elettricità viene immessa in rete altrove esattamente nello stesso momento.

L’opzione dei carburanti sintetici offre una soluzione opposta che presenta una bassa efficienza, ma una flessibilità a lungo termine, il che significa che le eccedenze temporanee di elettricità possono essere immagazzinate per mesi e utilizzate per la mobilità quando necessario.

I veicoli a idrogeno sono una via di mezzo in termini di efficienza e flessibilità.

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Condizioni quadro cruciali: differenze minime per 8 scenari su 12

I risultati delle simulazioni mostrano che, per otto dei dodici scenari, le differenze di riduzione dei gas serra tra i veicoli a batteria, quelli a idrogeno e quelli a combustibile sintetico sono minime.

Il motivo principale è che, in questi casi, l’efficienza e la flessibilità si annullano a vicenda nel corso dell’anno.

Questo è il caso dei sei scenari che ipotizzano l’importazione di energia elettrica da centrali a gas a ciclo combinato quando la produzione in Svizzera non è sufficiente, nonché dei due scenari che si basano sull’importazione di energia elettrica rinnovabile.

Nei restanti quattro scenari, l’uso di veicoli a batteria comporta una sostanziale riduzione delle emissioni di gas serra rispetto alle altre opzioni basate sull’elettricità, perché l’efficienza è più vantaggiosa quando è disponibile molta energia rinnovabile in qualsiasi momento dell’anno.

Questo vale per i tre scenari in cui l’elettricità in eccesso può essere convertita in metano sintetico e utilizzata in altri settori (ad esempio, trasporto merci su strada, industria, accoppiamento calore-elettricità), nonché per lo scenario con la minore aggiunta di fotovoltaico e la possibilità di importare elettricità rinnovabile.

In generale, ciò significa che la riduzione globale dei gas serra in caso di passaggio a una mobilità basata sull’elettricità dipende in modo significativo dal contesto energetico svizzero, che può essere influenzato dall’aggiunta del fotovoltaico, dall’utilizzo delle eccedenze di elettricità e dalla possibilità di importare elettricità rinnovabile.
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Stazioni di ricarica intelligenti per non sovraccaricare le reti locali

Oltre ai calcoli energetici, i ricercatori hanno studiato l’impatto della ricarica dei veicoli elettrici sulla rete elettrica locale.

Infatti, un singolo veicolo elettrico medio completamente carico da una presa di corrente domestica per tutta la notte equivale all’incirca a quattro stufe elettriche di ultima generazione che funzionano a piena potenza per sei ore.

È quindi importante disporre di sistemi di ricarica intelligenti che adattino la potenza di ricarica dei veicoli alle capacità della rete.

In questo modo si evita di sovraccaricare le reti elettriche e di causare interruzioni della fornitura in casi estremi.

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