Come cambia il mondo! Solare-eolico-gas costa meno di nucleare-gas

Questo studio riporta un interessante esercizio di calcolo, e risponde alla seguente domanda. Su un orizzonte temporale di 35 anni quale tra le due seguenti opzioni costa di meno, 1) un mix (50-50) di nucleare e gas, oppure 2) un mix (50-50) di rinnovabili (fotovoltaico-eolico) e gas?

Le due opzioni hanno il medesimo profilo ambientale in termini di emissioni climalteranti e di altre emissioni inquinanti perché entrambe utilizzano il medesimo quantitativo di gas per soddisfare un tipico profilo di domanda elettrica. Infatti, anche il nucleare necessita di potenza flessibile d'accompagnamento. Il dimensionamento ottimo del nucleare nel mix è non superiore al 50% (infatti, la Francia si dà oggi l'obiettivo di scendere nei prossimi anni al 50% per la quota nucleare). Le esigenze di potenza flessibile per solare-eolico sono ben maggiori in termini di potenza gas da dedicare a questo ruolo. Ma lo studio correttamente considera anche questi aspetti. Il mix rinnovabili-gas ha una potenza complessiva maggiore di quello nucleare-gas (circa 2,5x). Nonostante questo svantaggio, il calcolo ottiene  risultati che solo pochi anni fa sarebbero stati da fantascienza: il mix rinnovabili-gas costa circa il 20% in meno del mix nucleare-gas (si veda la figura seguente). 

Costi annui in milioni di euro per fornire una potenza media di 1 GW per 8760 ore (quindi 8760 GWh prodotti) e per un profilo di domanda tipico (domanda minima 0,6 GW, punta 1,4 GW). A sinistra il costo del mix solare-eolico-gas, a destra quello del mix nucleare-gas.

Il risultato è straordinario per i seguenti motivi: 

1. nel calcolo vengono considerati i costi attuali del fotovoltaico e dell'eolico in Germania. Il calcolo non incorpora  miglioramenti delle tecnologie (su 35 anni!). 
2. Il fotovoltaico è inoltre svantaggiato perché il riferimento è la non certo abbondante produzione solare unitaria delle latitudini tedesche.
3. Le nuove possibilità delle smart-grid per flessibilizzare la domanda senza dover ricorrere ad onerosa potenza a gas non vengono considerate (questo fattore svantaggia più il solare-eolico che il nucleare).
4. Il calcolo ipotizza un sistema elettrico chiuso, senza importazioni-esportazioni. E' noto come un'integrazione su scala continentale attraverso super-grid può ulteriormente diminuire le criticità delle fonti variabili.

Game over, quindi?

No, non ancora, non è così facile, perché ormai solare-eolico hanno come avversario non il nucleare che si trova incagliato su una traiettoria tecnologica che ha deluso (la III generazione che è riuscita nel non encomiabile obiettivo di essere più costosa della II, senza i necessari miglioramenti sistemici di sicurezza passiva, non proliferazione, etc).

Gli avversari di solare-eolico sono le vecchie centrali a carbone che producono a costi marginali ancora più bassi. Per dare un'idea del gap ancora da colmare, il mix rinnovabili-gas considerato in questo studio produce a circa 7,8 centesimi di euro per kWh. Il carbone produce a costi pari alla metà di questa cifra. E' vero che individualmente fotovoltaico e eolico producono a meno (7,3, e 5,6 c€/kWh, rispettivamente), ma per la piena competitività di un sistema a basso contenuto di carbonio conta il mix. Questo è l'ultimo cuscinetto di prezzo da comprimere, circa 4 centesimi per kWh. Bisognerà vedere se interverrà l'elemento tecnologico, nuove cadute di prezzo delle rinnovabili, o quello regolativo, internalizzazione dei danni socio-ambientali, che sono di gran lunga più onerosi di questi quattro ultimi sporchi centesimi. Anche il carbone "regolato", cioé con cattura e sequestro della CO2 (ammesso e non concesso che si faccia mai) è ormai eccessivamente costoso rispetto a questa opzione solare-eolico-gas. Rimane la sfida con il carbone selvaggio.

P.S. Lo studio è  ottimistico al riguardo dell' impatto delle fonte variabili sui costi d'usura delle centrali a gas di supporto. Viene citato al riguardo uno studio IEA. Dalle stime del costo di cycling di quest'altro studio NREL, questa ipotesi sembrerebbe trovare conferma, e non sposterebbe di molto il vantaggio economico del mix rinnovabili-gas perché il costo di cycling è stimato nell'ordine dei millesimi (non centesimi) di euro per kWh, e quindi non altererebbe le conclusioni. 

P.S.2 Questa indicazione della convenienza e fattibilità di un mix 50-50 rinnovabili-variabili-gas non deve far dimenticare che questo sarebbe solo un obiettivo intermedio. Attraverso smart and super grid, e altre rinnovabili dispacciabili (idro, geo, solare termodinamico con accumulo termico, un po' di biomassa in assetto cogenerativo), l'obiettivo è ridurre ai minimi termini anche il gas, perché 50% sarebbe ancora troppo, sia in termini di dipendenza geopolitica, che di obiettivi di decarbonizzazione.