Vengono individuate tecnologie energetiche emergenti che necessitano di un rapido sviluppo per testare la loro fattibilità di investimenti a lungo termine.
L'obiettivo è la riduzione delle emissioni di gas serra e il settore energetico, in quanto maggiore contributore, è al centro degli sforzi con l'ampia gamma di tecnologie di decarbonizzazione a sua disposizione.
Tecnologie fondamentali come l'eolico e il solare sono ormai ampiamente commercializzate, ma nuove tecnologie per l'energia pulita sono in continuo sviluppo ed emergenti. Considerati gli impegni per rispettare l'Accordo di Parigi e la pressione per l'introduzione di queste tecnologie, la domanda è: quali di quelle emergenti necessitano di un'attenzione maggiore in termini di ricerca e sviluppo per determinarne il potenziale di investimento a lungo termine?
Tenendo presente ciò, il Comitato esecutivo per la tecnologia della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC) ha individuato sei tecnologie emergenti che potrebbero apportare benefici su scala globale e che, a suo dire, devono essere immesse sul mercato il prima possibile.
Ecco come sono.
Tecnologie di fornitura di energia primaria
Il solare fotovoltaico galleggiante non è una tecnologia nuova, ma tecnologie ad alto livello di maturità tecnologica e pienamente commercializzabili vengono combinate in modi nuovi, afferma il Comitato. Un esempio sono le imbarcazioni a fondo piatto ormeggiate e i sistemi solari fotovoltaici, inclusi pannelli, trasmissione e inverter.
Vengono indicate due tipologie di opportunità: quando il campo solare galleggiante è autonomo e quando viene integrato o costruito insieme a un impianto idroelettrico, creando una soluzione ibrida. Il solare galleggiante può anche essere progettato per l'inseguimento del vento, con costi aggiuntivi limitati, ma con un guadagno energetico aggiuntivo fino al 25%.
L'eolico galleggiante offre il potenziale per sfruttare le risorse eoliche presenti in acque molto più profonde rispetto alle torri eoliche fisse offshore, che in genere si trovano in acque profonde 50 metri o meno e in regioni con fondali profondi vicini alla costa. La sfida principale è il sistema di ancoraggio, con due principali tipologie di progettazione su cui si sta investendo, sommergibile o ancorato al fondale marino, entrambe con pro e contro.
Il Comitato afferma che i progetti di turbine eoliche galleggianti presentano diversi livelli di maturità tecnologica, con le turbine galleggianti ad asse orizzontale più avanzate rispetto alle turbine ad asse verticale.
Tecnologie abilitanti
L'idrogeno verde è un tema molto attuale, con opportunità di utilizzo per il riscaldamento, l'industria e come combustibile. Tuttavia, il modo in cui viene prodotto è fondamentale per il suo impatto sulle emissioni, osserva il TEC.
I costi dipendono da due fattori: quello dell'elettricità e, cosa ancora più importante, quello degli elettrolizzatori, che dovrebbero essere sostenuti dalle economie di scala.
Secondo il Comitato, stanno emergendo batterie di nuova generazione per l'accumulo dietro il contatore e su scala industriale, come quelle al litio-metallo allo stato solido, che offrono notevoli miglioramenti non marginali rispetto alla tecnologia delle batterie esistenti in termini di densità energetica, durata della batteria e sicurezza, consentendo al contempo tempi di ricarica più rapidi.
Se la produzione potesse essere ampliata con successo, il loro utilizzo potrebbe rivelarsi rivoluzionario, in particolare per il mercato automobilistico, poiché consentirebbe potenzialmente lo sviluppo di veicoli elettrici con batterie con durata e autonomia di guida paragonabili a quelle dei veicoli tradizionali odierni.
Secondo il Comitato, l'accumulo di energia termica per il riscaldamento o il raffreddamento può essere realizzato con molti materiali diversi, con capacità termiche e costi diversi; il suo maggiore contributo sarà probabilmente negli edifici e nell'industria leggera.
I sistemi di energia termica residenziale potrebbero avere un impatto molto significativo nelle regioni fredde e con bassa umidità, dove le pompe di calore sono meno efficaci, mentre un altro ambito chiave per la ricerca futura riguarda le "catene del freddo" dei paesi in via di sviluppo e di recente industrializzazione.
Le pompe di calore sono una tecnologia consolidata, ma anche una tecnologia in cui si continuano a introdurre innovazioni in settori quali refrigeranti, compressori, scambiatori di calore e sistemi di controllo migliorati, per ottenere miglioramenti in termini di prestazioni ed efficienza.
Secondo il Comitato, gli studi dimostrano costantemente che le pompe di calore, alimentate da energia elettrica a basse emissioni di gas serra, rappresentano una strategia fondamentale per soddisfare le esigenze di riscaldamento e raffreddamento.
Altre tecnologie emergenti
Altre tecnologie esaminate sono l'energia eolica aerea e i sistemi di conversione dell'energia termica oceanica, delle onde marine e delle maree, che potrebbero essere fondamentali per gli sforzi di alcuni paesi o sottoregioni, ma finché non saranno superate le sfide ingegneristiche e di business case è improbabile che possano apportare benefici su scala globale, commenta il Comitato.
Un'ulteriore tecnologia emergente di interesse è la bioenergia con cattura e stoccaggio del carbonio, che sta appena superando la fase di dimostrazione per avviarsi verso una diffusione commerciale limitata. A causa dei costi relativamente elevati rispetto ad altre opzioni di mitigazione, la sua diffusione dovrebbe essere trainata principalmente da iniziative di politica climatica, con un'ampia diffusione nel mondo reale che potrebbe coinvolgere una combinazione di diversi tipi di combustibile, approcci CCS e settori target.
—Di Jonathan Spencer Jones
Data di pubblicazione: 14-01-2022