Ammodernare la rete è una priorità globale urgente

La crisi energetica che ha investito l’Europa e che si sta diffondendo in tutto il mondo a fronte di una siccità da record nell’emisfero settentrionale ci ricorda che la transizione dai combustibili fossili alle energie rinnovabili è necessaria sia dal punto di vista ambientale che da quello della sicurezza. Meno risaputo è il fatto che il fattore abilitante cruciale di questa transizione sarà la riprogettazione e la ricostruzione di reti elettriche sofisticate in grado di accogliere una maggiore generazione e distribuzione di energia elettrica e di gestire dinamicamente la domanda. L’International Energy Agency (IEA) prevede che gli investimenti globali nelle reti elettriche dovranno raggiungere gli 820 miliardi di dollari all’anno entro il 2030, contro i 260 miliardi di dollari circa del 2020, se si vogliono attivare i progetti di energia rinnovabile necessari per limitare il riscaldamento globale a 1,5 °C rispetto ai livelli preindustriali¹.

L’attuale struttura delle reti elettriche si basa su una capacità di generazione alimentata principalmente da combustibili fossili, situata in luoghi strategici attentamente selezionati e diretta ai consumatori con un flusso unidirezionale. Questo sistema era gestibile perché i combustibili fossili come il carbone erano abbondanti ed economici e si poteva attivare e disattivare la capacità di generazione in tempi relativamente brevi. Tuttavia, l’infrastruttura sta invecchiando e spesso non è in grado di accogliere e distribuire in modo efficiente nuova capacità di produzione, di far fronte a condizioni meteorologiche estreme² o di soddisfare nuove fonti di domanda come l’elettrificazione dei veicoli.

La rete del futuro includerà probabilmente una fonte di energia come l’idroelettrico o il nucleare, che non dipende dalle condizioni meteorologiche nel breve periodo e che è in grado di fornire la potenza del carico di base. A questo si aggiungono le fonti rinnovabili come l’eolico e il solare su una scala molto più grande di quella attualmente installata. Ciò richiederà nuove linee di trasmissione a lunga distanza, anche in sostituzione delle vecchie, che partendo da luoghi potenzialmente remoti come impianti offshore o aree desertiche si collegheranno ad appositi snodi dove la corrente sarà convertita in bassa tensione per la distribuzione a livello locale.

Altra elettricità arriverà dai punti di consumo tradizionali, come le abitazioni private e le fabbriche, tramite interconnettori che si collegano alla rete più ampia. L’accresciuta complessità e l’integrazione orizzontale della rete saranno gestite da apposti snodi con trasferimento diretto dei dati dai punti di consumo, o dal “grid edge”. Se l’azienda elettrica dispone di informazioni più precise sui consumi degli utenti finali e sulle forniture, i flussi di energia possono essere ottimizzati in tempo reale. La gestione dei picchi di domanda e la riduzione dell’energia di punta forniranno benefici immediati in termini di costi e affidabilità e contribuiscono a giustificare gli ingenti investimenti necessari per costruire nuove linee elettriche.

Lo sviluppo della rete prosegue in modo graduale, con l’entrata in funzione delle fonti di energia rinnovabile e la sostituzione dell’attuale infrastruttura obsoleta. Nel corso di questo decennio ci aspettiamo un maggiore coinvolgimento strategico a livello federale negli Stati Uniti e a livello comunitario in Europa per la costruzione di reti più intelligenti, efficienti e resilienti. Qui di seguito abbiamo sintetizzato lo stato attuale della situazione nei tre maggiori blocchi economici, ma la stessa urgenza dà impulso alle politiche anche altrove. Ad esempio, nel 2022 l’operatore di rete nazionale australiano Aemo ha pubblicato il suo progetto per una rete del futuro³, mentre il Giappone sta ridisegnando la propria rete per realizzare gli obiettivi che si è dato sul fronte delle rinnovabili⁴.

Europa

La politica energetica in Europa è attualmente in subbuglio a causa del taglio improvviso delle forniture di gas russo e della conseguente impennata dei prezzi al margine. Questi sviluppi hanno scatenato il panico nell’immediato e accentuato la possibilità di conflitti tra gli Stati membri nell’inverno 2022-2023⁵, ma nel medio-lungo termine questa crisi si rivelerà probabilmente un catalizzatore per l’integrazione a livello europeo del futuro sviluppo della rete, ampliando la capacità di trasmettere energia elettrica tra gli Stati membri.

Cina

La Cina intende espandere notevolmente la propria capacità di generazione elettrica entro il 2025, portandola a 1,36 volte il livello del 2020, e sa bene che a tale scopo è necessario dotarsi di una rete più flessibile. Le preoccupazioni per la sicurezza energetica, la rapida aggiunta di nuovi progetti di energia rinnovabile⁶ e la necessità di trasferire energia dalle regioni occidentali della Cina, meno popolate, alla costa orientale, sono tutti fattori che danno impulso agli investimenti nella rete.

Stati Uniti

La rete degli Stati Uniti, come quella europea, è cresciuta in modo organico senza una pianificazione a livello federale. Alcune leggi recenti, tra cui l’Infrastructure Investment and Jobs Act del novembre 2021 e l’Inflation Reduction Act dell’agosto 2022, hanno previsto stanziamenti per gli investimenti nella rete, che sono tuttavia ben lontani dal livello effettivamente richiesto, per cui l’onere ricadrà sul settore privato. In particolare, non sono contemplati crediti d’imposta per le linee di trasmissione, e gli ostacoli all’infrastruttura di rete, come i permessi di pianificazione a livello statale, continuano a costituire un problema.

La tecnologia non è ancora riuscita a dare risposta alla sfida globale del cambiamento climatico, ma la buona notizia è che costruire la rete del futuro è sia funzionale che possibile. Accenniamo di seguito ad alcune tecnologie potenzialmente investibili.

Infrastruttura di trasmissione di nuova generazione

Le aziende che forniscono servizi per la costruzione, la gestione e la manutenzione delle linee di trasmissione prevedono un aumento degli ordini per collegare alla rete nuovi progetti di energia rinnovabile. A causa dell’attuale livello di sottoinvestimento, il volume dei progetti di costruzione essenziali dovrebbe continuare a crescere per diversi anni a venire.

Contatori intelligenti

I contatori intelligenti forniscono alle utility informazioni concrete sul consumo e sul funzionamento nel “grid edge” e assicurano all’utente finale un feedback in tempo reale, consentendogli di prendere decisioni più efficienti dal punto di vista dei costi e del risparmio energetico.

I produttori esistenti di contatori intelligenti sono anche leader nella fornitura di soluzioni di gestione della domanda, in quanto collaborano già con le utility nel campo della distribuzione.

Centrali elettriche virtuali

Per centrale elettrica virtuale (virtual power plant, VPP) si intende a una rete elettrica localizzata con i propri punti di generazione, consumo e immagazzinamento. In un contesto urbano, questi punti potrebbero essere rispettivamente i pannelli solari sui tetti, gli elettrodomestici e i veicoli elettrici. Si tratta di un insieme di sistemi che ottimizza e automatizza la generazione, il flusso e il consumo di elettricità in casi d’uso complessi, come aree residenziali o siti industriali.

Cybersicurezza

Le reti elettriche sono i più grandi sistemi “cyber-fisici” del mondo; ciò significa che l’accesso al software operativo può condurre al controllo diretto delle risorse fisiche. Pertanto, gli investimenti in cybersicurezza costituiscono un elemento essenziale della progettazione e della gestione della rete.

L’altro aspetto della rete che richiede protezioni dagli attacchi informatici è il mercato elettrico stesso. Una soluzione interessante è emersa in Europa, dove i gestori dei sistemi di trasmissione (TSO) hanno lanciato una “piattaforma di crowd-balancing” chiamata Equigy⁷ che utilizza la tecnologia blockchain privata, facilitando la vendita dell’elettricità in eccesso.

La costruzione della rete di nuova generazione richiederà molti anni, forse decenni. Alcune opportunità di investimento legate alla riprogettazione della rete elettrica dovranno ancora attendere, ma molte aziende, tra cui imprese di ingegneria e costruzione, produttori di componenti elettrici e utility, stanno già costruendo la nuova rete mattone per mattone e cavo per cavo. Queste aziende possono contare su molti anni di crescita elevata e relativamente ininterrotta, offrendo quindi opportunità di investimento fin da subito.