Una griglia rinnovabile 100% è raggiungibile ma necessita di finanziamenti pubblici

Una griglia rinnovabile 100% è raggiungibile ma necessita di finanziamenti pubblici Con il giusto mix, la rete può diventare completamente rinnovabile allo stesso costo e affidabilità dei combustibili fossili. Pixabay / Wikimedia Commons

In un discorso al National Press Club, Il primo ministro Malcolm Turnbull ha dichiarato che i requisiti chiave per il sistema elettrico australiano sono che dovrebbe essere conveniente, affidabile e in grado di aiutare a raggiungere gli obiettivi nazionali di riduzione delle emissioni. Ha anche sottolineato che gli sforzi per perseguire questi obiettivi dovrebbero essere "tecnologici", ovvero le migliori soluzioni dovrebbero essere scelte in base al merito, indipendentemente dal fatto che siano basate su combustibili fossili, energia rinnovabile o altre tecnologie.

In realtà, i moderni impianti eolici, fotovoltaico solare (FV) e lo stoccaggio di energia idroelettrica pompata off-river (PHES) possono soddisfare questi requisiti senza ipotesi eroiche, a un costo competitivo con le centrali elettriche a combustibile fossile.

Turnbull e il suo governo hanno inoltre identificato correttamente l'accumulo di energia come chiave per supportare l'elevata affidabilità del sistema. Il vento e il solare sono fonti intermittenti di generazione, e mentre stiamo migliorando nel prevedere vento e sole su scale temporali da secondi a settimane, lo stoccaggio è comunque necessario per fornire il giusto equilibrio tra offerta e domanda per un'alta penetrazione di vento e fotovoltaico.

Lo stoccaggio diventa importante una volta che la componente variabile di energia rinnovabile della produzione di elettricità supera il 50%. L'Australia attualmente fonti circa 18% della sua elettricità da fonti rinnovabili - idroelettricità nelle montagne innevate e in Tasmania, energia eolica e numero sempre crescente di impianti fotovoltaici sul tetto.

Nel frattempo, nell'Australia meridionale l'energia rinnovabile è già intorno allo 50% - principalmente eolico e fotovoltaico - e quindi questo stato ha ora una potenziale opportunità economica per aggiungere accumulo di energia alla rete.

Spinta di archiviazione

Per aiutare a realizzare questo potenziale, nell'Australia meridionale e altrove, la Clean Energy Finance Corporation (CEFC) e l'Australian Renewable Energy Agency (ARENA) spenderà $ 20 milioni di fondi pubblici sull'aiutare la capacità flessibile e i progetti di accumulo di energia su larga scala a diventare fattibili dal punto di vista commerciale, compresi l'idroelettrico pompato e le batterie.

PHES costituisce 97% dello stoccaggio di elettricità in tutto il mondo. Il mercato al dettaglio di accumulatori domestici come Powerwall di Tesla è in crescita, ma le batterie di accumulo su larga scala sono ancora molto più costose di PHES. L'idro pompato "off-river" ha un futuro brillante in Australia e in molti altri paesi, perché ce ne sono moltissimi siti adatti.

Eolico e fotovoltaico sono i vincitori travolgenti in termini di nuova generazione di elettricità a basse emissioni perché costano meno delle alternative. Infatti, il fotovoltaico e l'eolico hanno costituito la metà della capacità di nuova generazione del mondo installata in 2015 e quasi tutta la capacità di nuova generazione installata in Australia.

Di recente, abbiamo modellato il National Electricity Market (NEM) per uno scenario di energia rinnovabile 100%. In questo scenario, l'eolico e il fotovoltaico forniscono il 90% di elettricità annuale, con l'energia idroelettrica e la bioenergia esistenti che forniscono l'equilibrio. Nella nostra modellazione, evitiamo ipotesi eroiche sullo sviluppo della tecnologia futura, includendo solo la tecnologia che è già stata implementata in quantità superiori ai gigawatt 100 - vale a dire eolico, fotovoltaico e PHES.

Prezzi affidabili e aggiornati sono disponibili per queste tecnologie e le nostre stime dei costi sono più solide rispetto ai modelli che utilizzano le implementazioni tecnologiche e le proiezioni di riduzione dei costi che sono molto diverse dalla realtà di oggi.

Nella nostra modellazione, usiamo i dati storici per il vento, il sole e la domanda per ogni ora degli anni 2006-10. Una distribuzione molto ampia di energia eolica e fotovoltaica attraverso la rete riduce le carenze di approvvigionamento sfruttando diversi sistemi meteorologici. L'equilibrio energetico tra domanda e offerta viene mantenuto aggiungendo PHES, capacità di trasmissione ad alta tensione e capacità eolica e fotovoltaica in eccesso.

Non è un lavoro costoso

Il risultato chiave del nostro lavoro è che il costo aggiuntivo del bilanciamento della fornitura di energia rinnovabile con la domanda su base oraria, piuttosto che annuale, è modesto: A $ 25-30 per megawattora (MWh). È importante sottolineare che questo costo è un limite superiore, perché non abbiamo preso in considerazione l'uso di gestione della domanda o batterie per appianare l'offerta e la domanda ancora di più.

Inoltre, gran parte di questo costo stimato si riferisce a periodi di diversi giorni consecutivi di tempo nuvoloso e senza vento, che si verificano solo una volta ogni pochi anni. Potremmo effettuare ulteriori riduzioni sostanziali attraverso la riduzione contrattuale del carico, l'uso occasionale di generatori di carbone e gas legacy per caricare i serbatoi PHES e gestire i tempi di ricarica delle batterie nelle auto elettriche.

Utilizzando i prezzi di 2016 prevalenti in Australia, stimiamo che il costo livellato dell'energia in un futuro 100% di energia rinnovabile, compreso il costo del bilanciamento orario, sia di $ 93 per MWh. Il costo del vento e del fotovoltaico continua a diminuire rapidamente, e quindi dopo 2020 è probabile che questo prezzo si aggiri intorno a AU $ 75 per MWh.

Fondamentalmente, questo è paragonabile alla cifra stimata corrispondente per una nuova centrale elettrica a carbone nero supercritico in Australia, che è stata messa a A $ 80 per MWh.

Nel frattempo, un sistema sviluppato attorno a eolico, fotovoltaico e PHES e idroelettrico esistente può offrire la stessa affidabilità della rete di oggi. PHES è inoltre in grado di fornire molti dei servizi che consentono oggi un sistema energetico affidabile: eccellente energia inerziale, riserva di rotazione, avvio rapido, capacità di avvio nero, regolazione della tensione e controllo della frequenza.

Sistema di invecchiamento

La flotta australiana di combustibili fossili sta invecchiando. Un buon esempio è il in attesa della chiusura della centrale elettrica a carbone marrone Hazelwood di 49 nella Victoria Latrobe Valley. Un Rapporto ACIL Allen al governo australiano elenca la durata tecnica di ciascuna centrale elettrica e mostra che i due terzi della capacità di generazione di combustibili fossili in Australia raggiungeranno la fine della sua vita tecnica nei prossimi due decenni.

Le scelte pratiche per la sostituzione di questi impianti sono i combustibili fossili (carbone e gas) o rinnovabili esistenti su larga scala (eolico e fotovoltaico). Le energie rinnovabili sono già economicamente competitive e saranno chiaramente più economiche per 2030.

Le emissioni di gas serra legate all'energia rappresentano circa l'84% del totale dell'Australia. La produzione di elettricità, il trasporto terrestre e il riscaldamento nelle aree urbane rappresentano il 55% delle emissioni totali. La conversione di queste tre funzioni energetiche in energia rinnovabile è più facile rispetto ad altri componenti del sistema energetico.

I trasporti e il riscaldamento urbano possono essere elettrificati impiegando veicoli elettrici e pompe di calore, rispettivamente. Le pompe di calore elettriche sono fornendo già una forte concorrenza per il gas naturale nei mercati dello spazio e del riscaldamento dell'acqua. È importante sottolineare che questi dispositivi hanno una memoria su larga scala sotto forma di batterie nei veicoli e inerzia termica in acqua ed edifici. L'adozione ben integrata di questi cambiamenti tecnologici contribuirà a ridurre ulteriormente i prezzi dell'elettricità.

Quindi eolico, fotovoltaico e PHES insieme offrono affidabilità e convenienza per abbinarsi all'attuale sistema elettrico. Inoltre, facilitano profondi tagli alle emissioni a basso costo che possono andare ben oltre quelli australiani obiettivo climatico esistente.The Conversation

Circa l'autore

Andrew Blakers, professore di ingegneria, Australian National University; Bin Lu, PhD Candidate, Australian National Universitye Matthew Stocks, Research Fellow, ANU College of Engineering and Computer Science, Australian National University

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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