Rinnovabili: perché il fai-da-te è solo un'illusione tecnica ed economica

La narrazione secondo cui l'Italia, con le sue migliaia di chilometri di coste e fiumi, potrebbe autosostenersi capillarmente attraverso una miriade di micro-installazioni spontanee trascura i parametri fondamentali che governano la fattibilità tecnica ed economica di qualsiasi infrastruttura energetica.
La transizione ecologica non si misura in chilometri lineari di territorio, ma in termini di densità energetica, continuità della fornitura e sostenibilità dei costi operativi sul lungo periodo.

In poche parole, l'illusione dell'energia infinita a portata di mano si scontra sistematicamente con le leggi della termodinamica e dell'ingegneria industriale o, comunque, di economia spicciola, visto che pur parliamo sempre e comunque di rendimento, efficienza e ammortamento.

Non lo sanno i profani, ma per valutare la bontà di una tecnologia energetica è necessario distinguere il rendimento dall'efficienza complessiva del sistema.
Il rendimento esprime il rapporto puramente fisico tra l'energia utile prodotta e l'energia totale contenuta nella fonte primaria.

L'efficienza rappresenta invece un concetto più ampio, che include le perdite di conversione, di trasporto, di stoccaggio e l'effettivo fattore di carico, ovvero la percentuale di tempo in cui l'impianto produce energia alla massima potenza rispetto al suo potenziale teorico. Un modulo fotovoltaico commerciale converte circa il venti per cento della radiazione solare in elettricità, mentre una turbina idroelettrica di grandi dimensioni può superare il novanta per cento di rendimento idraulico.

Questi parametri fisici determinano direttamente la resa economica dell'investimento iniziale, noto come Capex.
Un impianto caratterizzato da bassa efficienza o da una forte intermittenza richiede una superficie maggiore e una capacità installata nominale sovradimensionata per garantire lo stesso apporto energetico di una centrale centralizzata. Di conseguenza, il costo del capitale investito sale in proporzione alla frammentazione dei punti di generazione.

Il legame tra la fisica dell'impianto e l'orizzonte finanziario si esplicita nel concetto di ammortamento, calcolato attraverso indicatori precisi come il costo livellato dell'energia. L'ammortamento non dipende solo dalla produzione energetica costante, ma è strettamente vincolato alla manutentabilità della tecnologia, espressa dai costi operativi ricorrenti, detti Opex.

La manutentabilità definisce la facilità, la frequenza e il costo delle operazioni necessarie a mantenere l'impianto in condizioni di esercizio ottimali. Se un grande impianto industriale beneficia di economie di scala, ripartendo i costi di monitoraggio e riparazione su grandi volumi di energia immessa in rete, la micro-generazione parcellizzata subisce l'effetto opposto.
Ad esempio, anche da profani ci siamo tutti accorti che un guasto su una micro-turbina domestica o su un sistema di sonde geotermiche condominiali presenta costi di intervento specialistico sproporzionati rispetto al valore economico dell'energia prodotta, estendendo i tempi di ammortamento oltre la vita utile stessa dei componenti meccanici ed elettronici.

Dunque, c'è da fare i conti con la realtà delle tecnologie valide e il mito del micro-energetico diffuso.

Le tecnologie di generazione rinnovabile attualmente mature e competitive operano su scale dimensionali radicalmente diverse da quelle ipotizzate nel modello del micro-fai-da-te. L'idroelettrico rappresenta una fonte straordinariamente efficiente e stabile, ma richiede salti idraulici significativi e portate minime costanti per giustificare l'installazione di turbine industriali come le Kaplan, le Pelton o le Francis.
L'idea di installare centinaia di migliaia di micro-turbine nei fiumi e nei torrenti italiani si scontra con una resa energetica trascurabile a fronte di un impatto ambientale e di una manutenzione insostenibili. I piccoli corsi d'acqua presentano regimi torrentizi altalenanti, con portate minime estive che azzererebbero la produzione e piene invernali che distruggerebbero i rotori non presidiati da sistemi di sgrigliatura e paratoie automatizzate.

Il medesimo principio di realtà si applica allo sfruttamento del moto ondoso lungo gli ottomila chilometri di coste. I sistemi offshore per l'energia marina, come i convertitori a colonna d'acqua oscillante o i dispositivi galleggianti, richiedono investimenti ingegneristici massicci per resistere alla corrosione salina, alle tempeste e al biofouling. La produzione di energia dalle onde è tecnicamente valida solo attraverso parchi marini centralizzati, capaci di giustificare infrastrutture di connessione sottomarina alla rete di trasmissione nazionale. Una micro-installazione costiera privata verrebbe degradata dall'ambiente marino in pochi mesi, generando costi di riparazione stratosferici.

Il fotovoltaico sui tetti industriali e commerciali rappresenta una soluzione eccellente per l'autoconsumo aziendale, ma l'integrazione di sistemi fotovoltaici avanzati in ambito agricolo richiede una pianificazione ingegneristica rigorosa e non la semplice posa dei pannelli. Le strutture devono essere progettate per consentire il passaggio dei mezzi agricoli, garantire il corretto spettro di luce solare alle colture sottostanti e resistere a carichi di vento e grandine estremi, presupponendo una gestione professionale del rischio strutturale ed elettrico.

Il micro-eolico domestico soffre di vincoli fisici insuperabili se gestiti su scala individuale. Infatti, se è vero che c'è vento ovunque, è altrettanto vero che il vento in prossimità del suolo e nei centri urbani è turbolento, debole e intermittente, il che rende il fattore di carico delle micro-turbine cittadine vicino allo zero.
Senza parlare del fatto scientifico, fissato dalla Legge di Betz, per cui il limite massimo di energia che una pala eolica 'perfetta' può estrarre dal vento, è pari al 59,3% dell'energia cinetica del vento.
In termini pratici, se un leggero vento pomeridiano urbano si muove a una velocità compresa tra i 3 e i 4 metri al secondo (pari a circa 10-14 km/h) usando una micro-turbina da balcone con un diametro di circa 1 metro si riescono a produrre dai 5 ai 10 watt, a malapena quel che serve per alimentare un singolo led.
Questo intendeva dire Franco Bernabé con la frase "in Italia non c'è vento": l'Italia ha una bassa producibilità eolica complessiva rispetto al Nord Europa.
Nei paesi del Mare del Nord (come Danimarca, Germania o Regno Unito), i venti sono costanti, lineari e soffiano a velocità elevate per gran parte dell'anno direttamente in pianura o a livello del mare.
In Italia, a parte l'elevata urbanizzazione che frange il vento rendendolo lento e turbolento, l'orografia italiana (la presenza di Appennini e Alpi) frena e frammenta i venti. In Italia il vento forte e sfruttabile si trova quasi esclusivamente sulle creste montuose, nelle isole maggiori (Sicilia e Sardegna) o in mare aperto (offshore).

Arrivati alla geotermia a bassa entalpia, utile sapere che richiede un'attenta modellazione termica del sottosuolo per evitare il congelamento o l'esaurimento termico del terreno circostante nel corso degli anni.
Affidare la transizione energetica alla sommatoria di milioni di piccoli impianti non coordinati, privi di sistemi di accumulo centralizzati e di una gestione predittiva della manutenzione, è un'utopia tecnica che ignora la necessità di mantenere stabile la frequenza e la tensione della rete elettrica nazionale.

Dunque, nel voler riconvertire una nazione intera alle energie rinnovabili, spendendo circa 24 miliardi di euro del PNRR, qualsiasi Stato finanzierebbe progetti di grande portata, affidandoli ad una rete di aziende e di professionisti aventi i requisiti necessari.

Dunque, trattandosi dell'Italia, la maggior parte dei soldi va al fotovoltaico, cioè:

1. a industrie e aziende agricole per coprire i tetti di capannoni e stalle con i pannelli solari, così producono l'energia dove serve senza rovinare i campi
2. alle comunità energetiche per consentire ai privati di produrre e scambiare l'energia in modo organizzato.

Per la cronaca, i privati e le aziende hanno presentato richieste di allaccio alla rete per un totale mostruoso di oltre 348 GW di nuovi impianti rinnovabili (soprattutto pannelli al Sud e pale eoliche).
Questo upgrade comporterà inevitabilmente che altra quota importante di finanziamenti andrà a potenziare i tralicci e i cavi elettrici della rete nazionale, che oggi regge egregiamente gli attuali 50-60 GW di picco, ma non molto di più.

P.S. Quanto al 'nucleare pulito', bene a sapersi che l'Italia è in prima fila, se ne parlava in un altro post.  (link)