Il mito del vento e del solare a buon mercato: se l’eolico e il solare sono così economici, perché rendono l’elettricità così costosa?
Nella prima parte, riprendendo uno studio di Isaac Orr e Mitch Rolling, apparso recentemente sul sito Energy Bad Boys [1], sono stati elencati i costi nascosti dell’energia eolica e solare, non considerati nel costo livellato dell’energia (LCOE). Tale incompletezza non consente di confrontare correttamente i costi della produzione di energia tra le fonti dispacciabili (carbone, gas, nucleare) e non dispacciabili (eolico e solare). Sono dispacciabili gli impianti di energia elettrica che possono essere utilizzati su richiesta dei gestori della rete elettrica, in base alle esigenze del mercato. In questa seconda parte vengono esaminati nel dettaglio i costi nascosti, non compresi nel LCOE.
Prima di esaminare i fattori nascosti che rendono il vento e il solare così costosi, cerchiamo di capire cos’è il LCOE e quali sono i suoi limiti.
Che cos’è il costo livellato dell’energia?
Il LCOE è una stima dei costi che riflette il costo della produzione di elettricità con diversi tipi di centrali elettriche per unità di energia – generalmente megawattora (MWh) – per una durata presunta e la quantità di elettricità generata dall’impianto. In questo modo, le stime di LCOE sono come calcolare il costo della propria auto per chilometro, dopo aver contabilizzato le spese per l’acconto iniziale, il prestito, i pagamenti assicurativi, i costi del carburante e di manutenzione.
I principali fattori che influenzano il LCOE per le centrali elettriche sono i costi del capitale, sostenuti per la costruzione dell’impianto, i costi di finanziamento, i costi del carburante, l’efficienza del carburante, i costi operativi e di manutenzione variabili (O&M), come il consumo di acqua o i costi di riduzione dell’inquinamento, i costi fissi di O&M come le spese di lavoro e amministrative di routine, il numero di anni di servizio previsti, il totale diviso per la quantità di energia elettrica che l’impianto dovrebbe generare durante la sua vita utile.
I limiti del LCOE
Mentre l’uso del LCOE era appropriato in passato, quando la maggior parte, se non tutte, le nuove unità di generazione erano dispacciabili, l’introduzione crescente di risorse rinnovabili intermittenti ha reso i calcoli del LCOE meno attendibili, perché questa metrica è stata sviluppata per confrontare le risorse che sono state in grado di fornire la stessa affidabilità alla rete e non per risorse discontinue. Ecco perché la statunitense “Energy Information Administration” [3] mette esplicitamente in guardia i lettori dal confrontare il LCOE di risorse dispacciabili e non dispacciabili. Purtroppo, questa avvertenza è raramente presa in considerazione, o sottolineata, da chi riporta le stime LCOE.
In altre parole, le stime LCOE non riflettono i costi di sistema derivanti dall’utilizzo di ogni fonte di energia sulle reti elettriche, in quanto non coprono il costo totale sostenuto dagli utenti, che pagano non solo per l’impianto e la sua produzione, ma anche per le trasformazioni della rete necessarie per accogliere le fonti di energia intermittenti e per garantirne l’indispensabile backup.
Valutare il costo del sistema di ogni fonte energetica
L’unico vero modo per valutare il costo del sistema di ciascuna fonte energetica è quello di modellare l’intera rete, utilizzando ogni tecnologia ai livelli di penetrazione desiderati, includendo i costi nascosti sopra menzionati, e confrontare i costi della nuova rete con quelli di una rete realistica, che preveda l’utilizzo del sistema esistente. Questo è particolarmente importante per i generatori non dispacciabili.
Di seguito riporto alcuni costi nascosti, presi in considerazione dagli autori nella modellazione per determinare il vero LCOE “All-In”.
I costi di trasmissione
Le linee di trasmissione sono fondamentali: è inutile generare elettricità se non può essere trasportata nelle case e nelle imprese, in modo affidabile e sicuro (vedi il caso di Los Angeles [4]). I costi di trasmissione saranno molto più alti per una rete elettrica con elevata penetrazione di energia eolica e solare rispetto a quella che dipende da generatori dispacciabili. Questo perché l’eolico e il solare sono spesso situati più lontano dalle aree ad alta richiesta di energia e richiedono la costruzione di costose linee di trasmissione per portare l’energia eolica e solare in tutto il paese, a prescindere che stiano producendo elettricità o no.
Per quanto riguarda gli Usa, un rapporto dell’”Energy Systems Integration Group” [5] ha rilevato che un sistema di alimentazione affidabile, che dipenda da livelli molto elevati di energia rinnovabile, sarebbe impossibile da implementare senza raddoppiare o triplicare le dimensioni e la scala del sistema di trasmissione nazionale. Conclusioni simili sono state tratte dagli analisti di “Wood Mackenzie” [6], che hanno stimato che il raggiungimento di una rete rinnovabile al 100% richiederebbe il raddoppio delle 200mila miglia di linee di trasmissione ad alta tensione della nazione, al costo di 700 miliardi di dollari.
Costi di “Green Plating” [7]
La maggior parte dei calcoli LCOE includono il rendimento delle utility o il costo del capitale nei loro calcoli, ma poiché queste stime LCOE non includono il costo della trasmissione e altri costi di sistema, non tengono conto della quantità di denaro che comunque verrà pagata dai contribuenti per usufruire del servizio e che genererà altro rendimento per gli azionisti.
Tasse di proprietà
Le tasse sulle proprietà aumentano a causa dell’espansione dell’energia solare ed eolica, perché rispetto al funzionamento delle reti esistenti, ci sono molti più beni (turbine a vento, pannelli solari, sottostazioni, linee di trasmissione, ecc.) da tassare.
Ad esempio, Xcel Energy (società di servizi elettrici Usa) ha visto le sue tasse di proprietà aumentare in modo esponenziale a mano a mano che costruiva impianti eolici, solari e di trasmissione, per soddisfare le richieste di energia rinnovabile del Minnesota, approvate nel 2007: nel 2007 le tasse di proprietà pagate dalla società ammontavano a 80 milioni di dollari, nel 2023 hanno sfiorato i 200 milioni di dollari. Ovviamente queste tasse sono pagate dai consumatori [1].
Costi di bilanciamento del carico
L’attribuzione all’eolico e al solare dei costi di bilanciamento del carico consente un confronto più equo delle spese sostenute per soddisfare la domanda di elettricità tra fonti di energia non dispacciabili, che richiedono una fonte di backup per mantenere l’affidabilità, e le fonti di energia dispacciabili come carbone, gas naturale e impianti nucleari che non richiedono backup. Il fattore determinante per stimare il costo di bilanciamento del carico dipende se è effettuato utilizzando gas naturale o batterie. Mentre il gas naturale offre una capacità affidabile e relativamente conveniente, lo stoccaggio con batterie ha dei costi proibitivi.
Per stimare i costi reali, questi contributi sono poi attribuiti dagli autori ai valori LCOE di eolico e solare (ponderati per la capacità).
Costi causati dall’eccessiva produzione e dalla carenza dell’energia elettrica generata
Il costo dello stoccaggio delle batterie per soddisfare la domanda di elettricità è proibitivo, così tanti sostenitori dell’eolico e del solare sostengono che sia meglio sovradimensionare le energie rinnovabili, spesso di un fattore da cinque a otto, rispetto alla capacità dispacciabile sulla rete, per soddisfare la domanda di picco durante i periodi di bassa produzione. Ma c’è un altro fenomeno da considerare, e cioè l’esigenza di riduzione dell’elettricità dispacciata durante i periodi ventosi e assolati; ciò riduce ulteriormente il fattore di capacità di tutti gli impianti eolici e solari, e fa aumentare notevolmente il costo per MWh.
Il rapporto, nel caso del Minnesota (vedi paragrafo successivo), dimostra che più la rete cerca di fare affidamento sull’eolico e sul solare per soddisfare la domanda, più aumenta il costo causato dall’eccessiva produzione o carenza di energia. La proiezione dimostra che i costi sono più bassi in una rete con generatori più dispacciabili, e cresce negli anni, a mano a mano che aumentano le fonti non dispacciabili (si passa da un costo di circa 100 milioni di dollari nel 2024, per arrivare a un costo stimato di quasi 14 miliardi di dollari nel 2040) [1].
Confrontare le nuove energie rinnovabili con le risorse esistenti
Quando i sostenitori dell’eolico e del solare sostengono che le fonti di energia “rinnovabile” sono più economiche del carbone, del gas naturale e dell’energia nucleare, di solito confrontano i costi per la costruzione di centrali eoliche o solari con quelli per la costruzione di nuovi impianti a carbone, gas naturale o nucleare. Tuttavia, in questi confronti manca il punto principale: non stiamo costruendo una nuova rete elettrica da zero, quindi dovremmo confrontare il costo di nuove centrali eoliche e solari con il costo delle centrali elettriche esistenti che questi generatori intermittenti sperano di sostituire. La verità è che abbiamo già beni affidabili e deprezzati che producono elettricità a basso costo e potrebbero continuare a farlo per decenni.
Ciò significa che la costruzione di nuove centrali eoliche e solari aumenta il costo dell’elettricità. Lo dimostra il fatto che in stati come la California e il Minnesota, che hanno elevate penetrazioni di energia eolica e solare, i prezzi dell’elettricità siano aumentati molto più velocemente rispetto alla media nazionale [8]. I dati riferiti al 2023, espressi in percentuale rispetto al 2007 sono: costo medio nazionale 39,32%, Minnesota 63,58%, California 93,2% [1] (per non parlare dei costi assurdi ai quali è arrivata l’elettricità in Germania, che produce oltre il 50% di energia elettrica da rinnovabili, nel dicembre 2024, a causa del “Dunkelflaute” (mancanza di vento) [9]).
La conclusione degli autori
Le stime basate sul LCOE possono far apparire l’eolico e il solare come generazione di elettricità a buon mercato, purché si ignori la maggior parte dei costi necessari per integrarli nella rete e i costi dei sistemi di backup. Confrontare i LCOE ha senso quando si confrontano fra di loro centrali elettriche affidabili e dispacciabili, perché queste centrali elettriche possono essere accese o spente per soddisfare la domanda di elettricità. Ha pochissimo senso quando si includono nel confronto fonti di energia intermittenti e dipendenti dalle condizioni atmosferiche.
L’intermittenza dell’eolico e del solare impone spese ad hoc per l’adeguamento della rete elettrica. Tali spese richiedono una valutazione dell’intero sistema elettrico al fine di ricavare delle stime attendibili dei costi da queste fonti energetiche. Questo è difficile da fare, ed è per questo che la maggior parte delle persone non lo fa. Certo, il modello proposto dagli autori potrà essere più o meno condiviso, e probabilmente non può essere applicato in toto alla realtà europea, ma il riscontro empirico (l’aumento dei costi dell’energia elettrica) dimostra che il tema dei costi dell’elettricità da eolico e solare va approfondito.
Qualcuno obietterà che l’aumento della nostra bolletta elettrica è dovuto ad altri fattori, come la mancanza del gas russo a buon mercato, ma l’obiezione, nel caso dell’articolo esaminato, è infondata, in quanto lo studio degli autori è basato su dati statunitensi, e gli Stati Uniti, come si sa, sono del tutto autosufficienti per le forniture di gas (che vendono in grandi quantità anche a noi europei) e di idrocarburi.
Un’altra voce di spesa che va considerata è costituita dalle spese di dismissione dei parchi eolici, che non è da trascurare. Il costo stimato per smantellare 84 turbine eoliche in Usa, a seguito del ricorso di una tribù di quel territorio, costerà all’azienda almeno 300 milioni di dollari [10]. Immaginatevi quanto potrà costare lo smantellamento di decine di migliaia di pale eoliche in Europa (solo in Italia ce ne sono circa 7.500) [11]. E, prima o poi, andranno smantellate!
Carlo MacKay, 14 Gennaio 2025
[1] https://energybadboys.substack.com/p/how-to-destroy-the-myth-of-cheap
[2] https://www.eia.gov/outlooks/aeo/electricity_generation/pdf/AEO2023_LCOE_report.pdf
[5] https://www.esig.energy/wp-content/uploads/2021/02/Transmission-Planning-White-Paper.pdf
[6] https://www.greentechmedia.com/articles/read/renewable-us-grid-for-4-5-trillion
[10] https://robertbryce.substack.com/p/osage-tribe-wins-again-federal-judge
[11] https://energit.it/la-situazione-dellenergia-eolica-in-italia/
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