[Elia La Gamma]

CONFRONTO PRESTAZIONI PRINCIPALI TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI DI PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA

Ciao a tutti,

questo topic ha avuto lo scopo di fornire

un confronto visivamente intuitivo di come risponderebbero differentemente tra loro le principali tecnologie ecosostenibili di produzione di en. elettrica in grado di ridurre le emissioni di gas serra, se ognuna di esse, presa singolarmente, avesse l’onere di soddisfare il fabbisogno medio giornaliero di energia elettrica in Italia.

Ciò permette più in generale di comprendere meglio i rapporti di forza, in termini di prestazioni energetiche tra una tecnologia e l’altra, quindi quali siano intuitivamente le tecnologie più efficienti e quali le meno efficienti nel soddisfare un determinato quantitativo di domanda di energia elettrica.

Si è preso in esame soltanto le tecnologie più direttamente al centro del dibattito politico degli ultimi anni sul tema della transizione ecologica:

• Fotovoltaico
• Eolico
• Idroelettrico
• Nucleare

Per non mettere troppa carne sul fuoco, non sono state considerate nel confronto le centrali a biomasse e affini, che comunque riguardano soprattutto la produzione di en. termica (ad es. biogas e metano per il riscaldamento domestico e il trasporto/mobilità su ruota, …), né similmente le centrali geotermiche, altrettanto impiegabili più per l’energia termica, anziché elettrica (e comunque in Italia il geotermoelettrico, nonostante sia una tecnologia molto importante su cui occorre investire, pare potrebbe arrivare a soddisfare solo circa il 10% del fabbisogno elettrico nazionale; .. ad ora si hanno solo 0,8 GW di potenza installata, dati TERNA 2023, per il geotermoelettrico, con una produzione di en. elettrica annua nettamente inferiore a quella di FV, Eolico e idroelettrico, quindi esclusivamente ai fini del topic è stato sufficiente ragionare sulle altre tre fonti rinnovabili).

BIBLIOGRAFIA E ALCUNE INFORMAZIONI UTILI

–   fabbisogno di energia elettrica del 2023 e altri valori sono stati ottenuti sulla base dei dati presenti su
https://www.terna.it/it/sistema-elettrico/statistiche/pubblicazioni-statistiche

–   su https://dati.terna.it/ è possibile osservare l’andamento giornaliero del fabbisogno di en. elettrica
(TERNA S.p.A. è la società italiana che gestisce la rete nazionale di trasmissione dell’energia elettrica)

–   il fattore di capacità è un rapporto che evidenzia in maniera molto intuitiva quanta energia è prodotta in un anno da un impianto rispetto a quanta ne produrrebbe teoricamente se tale impianto operasse continuativamente alla sua piena potenza.

Per es. per il fotovoltaico sarebbe come valutare quanta en. si produrrebbe se ci fosse soleggiato 24 ore su 24 tutto l’anno, con il fotovoltaico sempre in funzione al massimo delle sue possibilità in condizioni ideali standard con temperatura di 25 °C e irraggiamento solare di 1000 Watt/m².

Tuttavia appunto il sole non c’è h24, il sole non è fisso nel cielo, la capacità di cattura della radiazione solare varia con l’orientamento dei moduli, con la temperatura, cambia dalle regioni settentrionali a quelle meridionali, il cielo non è sempre limpido, ma coperto anche da nuvole, i moduli d’inverno possono coprirsi di neve, senza trascurare che ogni tecnologia reale ha perdite di energia, oltre ai limiti derivanti dalla scienza e dalle leggi fisiche..

Chiunque può calcolare il fattore di capacità medio di una tecnologia nell’anno (inteso sul totale degli impianti di produzione di en. elettrica), poiché è sufficiente conoscere:

• la quantità di en. elettrica complessivamente prodotta dai suoi impianti nell’anno in esame
• la potenza elettrica complessivamente installata
• le ore complessive di un anno (8760 h in un anno non bisestile)

Per es. nel 2023 (anno non bisestile) il fattore di capacità del fotovoltaico è stato dunque:
30.700 GWh / (30,3 GW x 8760 h) = 1013 h / 8760 h = 11,56 %

–   e per il nucleare? In Italia non esistono impianti nucleari, ma dato che gli impianti nucleari sparsi per il mondo hanno fattori di capacità che vanno da circa il 70% al 90% e più, è stato possibile fare una stima di quanta potenza installata sarebbe stata necessaria ad esempio per produrre lo stesso quantitativo di energia elettrica prodotta nel 2023 dagli impianti eolici, fotovoltaici ed idroelettrici tutti insieme.

Si è mostrato quindi l’ipotetica produzione di 264 GWh al giorno da impianti nucleari, scegliendo solamente un fattore di capacità del 70%.

Nota: la scelta di un così basso fattore di capacità per il nucleare è per fingere che, qualora in Italia iniziassimo a realizzare impianti nucleari, non saremmo così bravi a progettarli quanto negli Stati Uniti, dove addirittura alcuni impianti hanno fattori di capacità ben oltre il 90% (sul sito governativo dell’eia si riporta ad esempio che nel 2022  la media è stata del 92,7 % “The average annual capacity factor for nuclear power plants in 2022 was 92.7%” https://www.eia.gov/energyexplained/nuclear/us-nuclear-industry.php). Le nostre competenze in ambito di ingegneria nucleare, fisica nucleare, scienze dei materiali, ecc., sommate alle nostre notevoli competenze industriali nella siderurgia e in molto altro, sono ancora eccellenti nonostante in Italia non si produca energia elettrica da nucleare, quindi in caso di ripresa del nucleare italiano è verosimile aspettarsi fattori di capacità in realtà ben superiori al 70%.

Elia La Gamma – Dott. in Ingegneria dell’Energia

Analisi dati, di cui al presente topic, incominciata il 5 dicembre 2024,

documento concluso il 27 gennaio 2025

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