Il nuovo contributo di Bruno Geschier, presidente del Comitato per l’Eolico offshore galleggiante del WFO (World forum offshore wind)

Alla luce delle “notizie” odierne provenienti dagli Stati Uniti e delle mie riflessioni su numerosi colloqui e incarichi di consulenza con sviluppatori, fondi e operatori della catena di approvvigionamento di alto livello negli ultimi mesi, il momento non è mai stato migliore per continuare a promuovere i meriti della combinazione dell’eolico offshore con soluzioni avanzate di stoccaggio dell’energia e di cattura dell’anidride carbonica (oltre che con altre fonti di energia rinnovabile, ovviamente).

Sebbene alcuni possano sostenere che l’integrazione dello stoccaggio e della cattura del carbonio con l’eolico offshore sia impraticabile o proibitiva, queste obiezioni si basano in gran parte su ipotesi superate e non tengono conto dei recenti progressi e dei vantaggi unici di questo approccio integrato. La combinazione dell’eolico offshore con lo stoccaggio e la cattura del carbonio potrebbe essere una soluzione ottimale per mitigare l’intermittenza, la riduzione delle emissioni e le fluttuazioni dei prezzi, aprendo così la strada al futuro energetico a zero emissioni per il quale stiamo tutti lavorando duramente.

Intermittenza e stoccaggio

I critici dell’eolico offshore citano spesso l’intermittenza come limite principale, sostenendo che la variabilità del vento gli preclude la possibilità di essere una fonte di energia affidabile senza un ampio supporto di combustibili fossili. Questa argomentazione non riconosce che l’intermittenza può essere mitigata in modo significativo accoppiando l’eolico offshore con sistemi di stoccaggio dell’energia, come le batterie, l’idrogeno pompato (PHS) o la produzione di idrogeno verde.

L’eolico offshore, in particolare i parchi eolici galleggianti in acque profonde, registra velocità del vento più elevate e costanti rispetto ai siti onshore o in acque poco profonde, raggiungendo fattori di capacità spesso superiori al 50%. Sebbene questo minimizzi in una certa misura l’intermittenza, l’integrazione dello stoccaggio è essenziale per bilanciare la generazione durante i periodi di picco e assenza di picco. I sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS), con tempi di risposta quasi istantanei ed elevate velocità di rampa, possono immagazzinare l’energia eolica in eccesso durante i periodi di alta generazione e scaricarla durante gli intervalli di basso vento, appiattendo di fatto le fluttuazioni dell’alimentazione. L’accumulo idroelettrico con pompaggio (PHS), anche se limitato geograficamente, rimane la forma più efficiente e collaudata di accumulo su larga scala e di lunga durata, in grado di fornire sostanziali capacità di spostamento del carico in caso di variazioni stagionali della domanda. Le recenti iniziative della compagnia statunitense Sperra di Jason Cotrell sembrano particolarmente interessanti per esplorare lo stoccaggio con pompaggio sottomarino. La produzione di idrogeno verde, grazie all’elettrolisi, consente di immagazzinare l’energia eolica in eccesso sotto forma di idrogeno, che può essere successivamente riconvertito in elettricità o utilizzato nei settori industriali e dei trasporti, fornendo così una soluzione di stoccaggio di durata ancora più lunga e trasversale.

L’arbitraggio energetico, reso possibile dallo stoccaggio, è un meccanismo fondamentale per sfruttare le fluttuazioni dei prezzi dell’elettricità nei mercati all’ingrosso. Grazie allo stoccaggio, gli operatori del settore eolico offshore possono immagazzinare energia durante i periodi di basso prezzo e rilasciarla durante gli intervalli di alta domanda e alto prezzo. In questo modo, il sistema non solo genera entrate stabili, ma contribuisce anche alla stabilizzazione dei prezzi sulla rete. Inoltre, il costo livellato dello stoccaggio è diminuito rapidamente, soprattutto per le batterie, rendendo l’integrazione dello stoccaggio con l’eolico economicamente conveniente nel lungo periodo. La resilienza finanziaria ottenuta dall’accoppiamento dell’eolico offshore con le tecnologie di stoccaggio riduce significativamente l’esposizione alla volatilità dei ricavi tradizionalmente associata all’energia eolica.

Curtailment e stoccaggio

Il taglio (curtailment) – la pratica di ridurre la produzione dei parchi eolici quando l’offerta supera la domanda di rete – è un’altra inefficienza dei sistemi di energia rinnovabile spesso citata. I critici sostengono che la decurtazione rappresenta uno spreco di capitale e un’inefficienza. Tuttavia, queste argomentazioni non tengono conto del ruolo dello stoccaggio di energia nel catturare l’energia tagliata che, senza lo stoccaggio, andrebbe altrimenti persa.

Con i sistemi di stoccaggio di energia, il curtailment diventa una sfida risolvibile. Ad esempio, le batterie di accumulo agli ioni di litio possono assorbire l’energia eolica in sospensione e successivamente fornirla alla rete quando la domanda aumenta, migliorando i tassi di utilizzo della capacità. Per le situazioni che richiedono uno stoccaggio più prolungato, la generazione di idrogeno verde è una soluzione ideale: l’utilizzo dell’elettricità in eccesso per produrre idrogeno evita il taglio e l’idrogeno può essere immagazzinato a tempo indeterminato. L’idrogeno verde, in particolare, ha il potenziale per ridurre le interruzioni di corrente quasi a zero, producendo al contempo un vettore energetico versatile e a basse emissioni di carbonio che può decarbonizzare settori diversi dall’elettricità, come il riscaldamento industriale e il trasporto pesante.

L’inefficienza economica del curtailment è fondamentalmente ridotta dalla capacità di immagazzinare energia. Quando l’energia, altrimenti ridotta, viene immagazzinata e poi venduta durante i picchi di domanda, il fattore di capacità del parco eolico migliora, portando a un migliore ritorno sull’investimento e migliorando la redditività finanziaria complessiva del progetto. Inoltre, l’idrogeno verde fornisce un flusso di entrate alternativo indipendente dai prezzi del mercato dell’elettricità, in quanto l’idrogeno può essere venduto per varie applicazioni, dall’alimentazione dei processi industriali all’alimentazione dei veicoli a celle a combustibile. L’integrazione della produzione di idrogeno verde con l’eolico offshore crea quindi un sistema polivalente e diversificato di entrate che rafforza la redditività del progetto, garantendo al contempo una riduzione delle emissioni prossima allo zero.

La volatilità dei prezzi elettrici

La volatilità dei prezzi dell’elettricità è spesso citata come un ostacolo alla fattibilità economica dell’eolico offshore. Gli oppositori sostengono che i progetti rinnovabili privi di impegni di produzione certi sono soggetti a ricavi medi più bassi, in particolare nei periodi di elevata produzione eolica, quando i prezzi possono scendere. L’integrazione dello stoccaggio e della cattura del carbonio risolve fondamentalmente questo problema, consentendo ai progetti eolici offshore di fornire energia in base ai segnali di mercato piuttosto che alle condizioni di generazione immediate.

L’integrazione dello stoccaggio consente ai parchi eolici offshore di adottare un modello di dispacciamento strategico, allineando l’offerta di energia ai periodi di picco della domanda. Lo stoccaggio di energia a batteria può rispondere in pochi millisecondi, il che lo rende ideale per la regolazione della frequenza e per i picchi di domanda a breve termine. Per l’arbitraggio dei prezzi a lungo termine, l’accumulo di idrogeno offre il vantaggio della flessibilità stagionale, consentendo agli operatori di “immagazzinare poco e vendere molto” per periodi prolungati. L’uso dell’accumulo di energia in questo modo disaccoppia la generazione dalle esigenze immediate di fornitura, riducendo l’esposizione alla compressione dei prezzi che si verifica durante i periodi di alta generazione e bassa domanda.

Lo stoccaggio attenua i rischi finanziari associati alla volatilità dei prezzi, consentendo agli operatori del settore eolico offshore di massimizzare i ricavi attraverso l’arbitraggio dei prezzi. Con lo stoccaggio di energia, gli operatori sono meno esposti ai periodi di prezzi bassi, concentrandosi invece sul dispacciamento dell’energia immagazzinata durante i periodi di picco dei prezzi. I benefici economici di questa strategia sono notevoli: massimizzando i rendimenti dell’energia immagazzinata, i progetti eolici offshore con stoccaggio integrato possono ottenere una maggiore redditività e flussi di cassa più stabili rispetto a quelli che ne sono privi. Inoltre, la volatilità dei prezzi nei mercati dell’elettricità spesso corrisponde alle variazioni dei prezzi del carbonio, il che supporta ulteriormente la logica economica dell’accoppiamento dell’eolico con lo stoccaggio e la cattura del carbonio per garantire la resilienza sia ambientale che economica.

Eolico offshore e CCS

Sebbene la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS) possano sembrare un’accoppiata non convenzionale con l’eolico offshore, l’integrazione delle tecnologie di cattura del carbonio può fornire diversi vantaggi critici che completano il profilo di generazione a basse emissioni di carbonio dell’eolico offshore. I critici spesso sostengono che la cattura del carbonio sia superflua per i progetti eolici a zero emissioni di carbonio; tuttavia, questa prospettiva trascura il ruolo più ampio della cattura del carbonio nel raggiungimento di emissioni negative e nella gestione delle emissioni del ciclo di vita.

La CCS amplifica i vantaggi complessivi dell’accoppiamento con l’eolico offshore in diversi modi. Mentre l’eolico offshore da solo fornisce elettricità a zero emissioni di carbonio, l’integrazione della cattura del carbonio aggiunge valore affrontando le emissioni in modo olistico, migliorando la flessibilità del sistema e aumentando la redditività a lungo termine di una rete energetica a basse emissioni di carbonio.

L’eolico offshore fornisce una produzione di energia senza emissioni di carbonio, ma non rimuove attivamente la CO₂ dall’atmosfera. Integrando la cattura diretta dell’aria (DAC) o la cattura del carbonio nei punti in cui possono esserci emissioni indirette (come nella produzione di idrogeno o nei processi industriali), la CCS può rimuovere attivamente la CO₂. Ciò può portare a emissioni nette negative quando la CO₂ viene catturata dall’atmosfera e immagazzinata in modo permanente, invertendo di fatto le emissioni storiche anziché limitarsi a evitarne di nuove. Questa combinazione è fondamentale per raggiungere obiettivi climatici ambiziosi, soprattutto nei settori in cui è più difficile ridurre le emissioni, come l’industria pesante o l’aviazione.

Ulteriore profittabilità

L’integrazione della CCS con l’eolico offshore offre un ulteriore potenziale di guadagno. La CO₂ catturata può essere utilizzata per varie applicazioni industriali, come il recupero migliorato del petrolio (EOR), i combustibili sintetici o i materiali da costruzione, creando nuovi flussi di reddito. Inoltre, man mano che i meccanismi di tariffazione del carbonio diventano più comuni, i progetti abilitati alla CCS possono capitalizzare i crediti di carbonio o gli incentivi fiscali, stabilizzando e migliorando ulteriormente il loro profilo economico. Questa diversificazione dei ricavi rende i progetti eolici offshore integrati con CCS più resistenti dal punto di vista finanziario alle fluttuazioni del mercato, compreso il prezzo dell’elettricità o del carbonio.

Una delle applicazioni principali della CCS con l’eolico offshore è la produzione di idrogeno verde. Quando l’energia eolica offshore in eccesso viene convertita in idrogeno attraverso l’elettrolisi, l’energia immagazzinata può essere utilizzata in settori come i trasporti e l’industria. Tuttavia, la combinazione di CCS con questo processo (noto come “idrogeno blu” se utilizzato con il gas naturale) consente un percorso flessibile e a basso costo per aumentare la produzione di idrogeno. L’integrazione della CCS consente agli impianti di produzione di idrogeno di alternare la produzione di idrogeno verde a quella di idrogeno blu in base alle condizioni di mercato, favorendo così una più rapida scalabilità dell’infrastruttura dell’idrogeno, essenziale per la decarbonizzazione di più settori.

L’eolico offshore, se abbinato allo stoccaggio di energia, può offrire energia dispacciabile. Tuttavia, la CCS può essere impiegata anche in impianti a gas naturale a zero emissioni di anidride carbonica come energia di riserva, consentendo un approvvigionamento energetico affidabile quando l’eolico e lo stoccaggio da soli non sono in grado di soddisfare la domanda. Il sistema combinato di eolico offshore, stoccaggio e backup abilitato dalla CCS garantisce una disponibilità di energia continua mantenendo una bassa impronta di carbonio, affrontando così la stabilità della rete in modi che l’eolico offshore da solo non può raggiungere. Questa configurazione offre flessibilità per soddisfare le fluttuazioni della domanda e, grazie alla CCS, le emissioni di questi impianti di backup possono essere ridotte al minimo, fornendo un approccio più completo alla riduzione delle emissioni.

CCS come mitigazione delle basse emissioni da rinnovabili

Anche con le fonti di energia rinnovabili, le emissioni del ciclo di vita derivanti dalla produzione, dal trasporto, dall’installazione e dalla manutenzione delle apparecchiature possono contribuire a una quantità piccola ma non trascurabile di emissioni di CO₂. La CCS offre un modo per mitigare queste emissioni indirette, attraverso compensazioni o catturando direttamente la CO₂ nei settori che producono questi materiali, come l’acciaio e il cemento. In questo modo, l’impronta di carbonio complessiva della costruzione e della manutenzione delle infrastrutture eoliche offshore può essere ulteriormente ridotta.

Con l’inasprimento delle politiche globali sulle emissioni di carbonio, i progetti che combinano la CCS con le fonti di energia rinnovabile, come l’eolico offshore, saranno meglio posizionati per soddisfare le normative sulle emissioni sempre più severe. Integrando la CCS, i progetti eolici offshore possono ridurre l’impatto complessivo sulle emissioni e accedere ai mercati emergenti a basse emissioni di carbonio, che si prevede forniranno un prezzo superiore per l’energia a basse emissioni o a emissioni negative verificabili. Questa adattabilità può rappresentare un vantaggio economico nel momento in cui le normative sulle emissioni di carbonio si evolvono e creano nuovi incentivi o requisiti per la riduzione delle emissioni.

In sostanza, l’integrazione della CCS trasforma l’eolico offshore da una fonte di energia a emissioni zero in uno strumento proattivo di mitigazione delle emissioni di carbonio. Consentendo emissioni nette negative, creando nuove opportunità di guadagno e sostenendo un sistema energetico più flessibile e resiliente, la CCS amplifica i benefici dell’eolico offshore in modo da migliorare le prestazioni ambientali ed economiche. Questa sinergia tra l’eolico offshore e la CCS offre quindi una soluzione più solida e completa per raggiungere un futuro energetico sostenibile e a basse emissioni di carbonio.

In conclusione, è ancora possibile discutere sul fatto che l’eolico offshore abbinato allo stoccaggio e alla cattura e stoccaggio del carbonio potrebbe davvero essere il percorso ottimale da seguire?

di Bruno Geschier

* Bruno Geschier è il presidente del Comitato per l’Eolico offshore galleggiante del WFO (World forum offshore wind) ed è stato per 10 anni, fino a poco tempo fa, Direttore Vendite & Marketing di BW Ideol. Oltre a fornire servizi di consulenza senior e ad esplorare future opportunità di carriera a lungo termine nel settore delle energie rinnovabili e dell’eolico offshore, Bruno dedica la maggior parte del suo tempo a promuovere l’eolico offshore galleggiante presso i responsabili politici, le istituzioni finanziarie, gli sviluppatori di asset e le utility di tutto il mondo. È regolarmente relatore e presidente di eventi sull’eolico offshore negli Stati Uniti, in Asia e in Europa e co-organizza il più grande evento annuale al mondo dedicato esclusivamente all’eolico offshore galleggiante (FOWT, Floating offshore wind turbines), di cui è anche presidente fondatore del comitato scientifico e tecnico. Bruno ha avviato il gruppo di lavoro sull’Eolico offshore galleggiante di WindEurope, che ha presieduto per 3 anni, e fa parte del comitato consultivo di diverse iniziative internazionali del settore dell’eolico galleggiante.