Il percorso verso la carbon neutrality, la visione di QCells

Molti Paesi annunciano l’intenzione di chiudere le centrali elettriche a carbone entro il 2040, la via per la carbon neutrality è tracciata.

La neutralità del carbonio è sempre più al centro dell’attualità: per Q Cells, sta diventando una questione di crescita e di sopravvivenza per l’economia e per le imprese. La neutralità del carbonio è sempre più al centro dell’attualità: ecco alcune considerazioni di Q Cells. È in atto un peggioramento rispetto al cambiamento climatico, eppure il mondo sta facendo passi avanti verso il ‘Net-zero’ entro il 2050.

Da civiltà basata sul fossile a società energetica senza carbonio

In un rapporto speciale, l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) raccomanda di limitare il riscaldamento globale a 1,5°C al di sopra dei livelli pre-industriali entro il 2100 per prevenire cambiamenti climatici catastrofici. A tal fine, è essenziale raggiungere la neutralità del carbonio entro il 2050, il che implica il raggiungimento di emissioni nette di CO₂ pari a zero a livello globale, minimizzando le emissioni di gas serra (GHG) derivanti dalle attività umane e assorbendo o rimuovendo i GHG attraverso il CCUS (Carbon Capture Utilization and Storage). È essenziale che l’umanità abbia successo nel compito estremamente difficile di trasformare la nostra civiltà dei combustibili fossili costruita negli ultimi 200 anni in una società energetica senza carbonio nei prossimi 30.

La neutralità del carbonio sta diventando una questione di crescita e di sopravvivenza per l’economia nazionale e per le imprese. Molti Paesi stanno annunciando l’intenzione di chiudere le centrali elettriche a carbone prima del 2040, e più di 20 Paesi stanno spingendo per vietare la vendita di veicoli con motore a combustione interna prima del 2035.

L’UE e gli Stati Uniti hanno discusso la possibilità di introdurre una “carbon border tax” a metà del 2020, che, se realizzata, potrebbe rendere difficile l’esportazione economica di prodotti generati con elevate emissioni di gas serra. Più di 290 aziende globali stanno partecipando alla campagna RE100, un’iniziativa che cerca di ottenere il 100% del consumo di elettricità da fonti rinnovabili entro il 2050, e stanno anche richiedendo ai fornitori di fabbricare prodotti utilizzando il 100% di energia rinnovabile.

Carbon neutrality con transizione energetica: le 6 mosse da compiere secondo Q Cells

Produrre elettricità senza carbonio che non genera anidride carbonica
Costruire reti elettriche di nuova generazione che utilizzino l’elettricità rinnovabile intermittente e creare infrastrutture energetiche integrate come sistemi di stoccaggio dell’energia, reti di gas in grado di fornire idrogeno e reti di riscaldamento
Elettrificare il sistema energetico
Usare combustibili neutri al carbonio come l’idrogeno (H2), l’ammoniaca (NH3) e i biocarburanti o introdurre processi industriali che li utilizzano in aree in cui l’elettrificazione è difficile da adottare
Usare meno energia possibile nel modo più efficiente possibile e ridurre la domanda di energia facendo circolare le risorse di scarto
Catturare e immagazzinare i gas serra generati dalle centrali a gas, dai cementifici, dalle raffinerie di petrolio e dalle acciaierie (quando non è possibile produrre acciaio con riduzione di idrogeno) che si prevede continueranno a funzionare nel 2050

Le aspettative nel solare e nell’eolico per una vera carbon neutrality

Il BP Energy Outlook 2020 ha suggerito che entro il 2050, l’elettricità dovrebbe rappresentare il 58,9% (di cui l’83% è elettricità rinnovabile) del consumo finale di energia, l’idrogeno il 15,7%, e la bioenergia l’8,3% per raggiungere la neutralità del carbonio (Net-zero).

La transizione energetica sta avvenendo attivamente in tutto il mondo. Secondo le statistiche dell’AIE, la Germania ha prodotto il 46,7% della sua produzione totale di energia da energie rinnovabili nel 2020, il Regno Unito il 45,2%, la Spagna il 45,0% e l’Italia il 42,9%. La Corea è ancora al 7%, ma prevede di espandersi fino a più del 20% entro il 2030, in linea con la sua politica di transizione energetica.

La chiave per la produzione di elettricità senza carbonio è l’uso di fonti di energia solare ed eolica. Il governo coreano prevede di sviluppare una cella solare tandem che combina una cella solare di silicio con una cella solare di perovskite per aumentare l’efficienza di oltre il 35% entro il 2040. Inoltre, dovrebbe essere sviluppata la tecnologia delle celle solari a film sottile che può superare i limiti di applicazione e di estetica delle celle solari esistenti, che è leggera, flessibile e può raggiungere più del 30% di efficienza, e che può essere applicata ai veicoli e agli alimentatori mobili così come agli edifici.

Per l’energia eolica, si stanno sviluppando generatori extra-large e di lunga durata per ridurre i costi di generazione. La Corea ha commercializzato turbine eoliche da 4,3-5,5 MW e ora sta sviluppando modelli da 8-10 MW. L’Europa, gli Stati Uniti e altri Paesi hanno commercializzato turbine eoliche da 8 MW e stanno studiando turbine da 12 MW.

Più stabilità per la rete esistente

Tuttavia, l’espansione della capacità installata della fonte di elettricità intermittente e volatile, come l’energia solare ed eolica, può ridurre la qualità della fornitura di elettricità, rendendola difficile da gestire nelle reti elettriche esistenti. Con le attuali reti elettriche, l’elettricità rinnovabile sprecata aumenterà dal 2030, quando l’energia rinnovabile rappresenterà più del 20%. In futuro, le tecnologie di base per aumentare la capacità ricettiva dell’energia rinnovabile, rafforzare l’affidabilità del sistema e le reti elettriche autonome dovranno essere sviluppate in anticipo e distribuite ampiamente.

Elettrificazione di tutti i sistemi energetici

Mentre la produzione di elettricità senza carbonio cresce ulteriormente, i settori dei trasporti, dell’industria e dell’edilizia devono essere elettrificati. BloombergNEF ha previsto che i veicoli elettrici rappresenteranno il 54% delle vendite totali di automobili in tutto il mondo entro il 2040. Le caldaie elettriche, le pompe di calore ad azionamento elettrico, i processi elettrochimici, ecc. dovrebbero essere introdotti nell’industria. Anche la maggior parte dei sistemi di condizionamento dell’aria, di riscaldamento e di distribuzione dell’acqua calda negli edifici devono essere elettrificati.

Carbon neutrality – L’idrogeno per cambiare l’energia futura

Molti Paesi del mondo si stanno concentrando anche sull’economia dell’idrogeno come alternativa per superare la depressione economica causata dalla COVID-19. L’idrogeno può contribuire direttamente alla riduzione dei gas serra nei settori dei trasporti, della produzione di elettricità e dell’industria. Può anche compensare l’intermittenza delle energie rinnovabili e contribuire alla neutralità del carbonio come materiale di stoccaggio per l’energia ridondante prodotta dalle energie rinnovabili. BP Energy Outlook 2020 ha previsto che l’idrogeno rappresenterà il 15-16% del consumo finale di energia del mondo entro il 2050, mentre l’IEA indica l’idrogeno o l’ammoniaca come un vettore di energia rinnovabile, sottolineando che i Paesi devono prepararsi per un’era di commercio di energia rinnovabile invece di quella basata sui combustibili fossili in futuro.

Si sta considerando la produzione di idrogeno verde con attrezzature per l’elettrolisi dell’acqua utilizzando l’elettricità rinnovabile prodotta in Medio Oriente, Australia, Cile, Mongolia e Africa settentrionale, ricchi di luce solare e vento, e trasferendola in forma di idrogeno liquido, ammoniaca o LOHC, o producendo idrogeno blu in aree che sono ricche di gas naturale o carbone e utilizzandolo.

Nuove tecnologie per aumentare l’efficienza dei processi, ridurre la domanda e riciclare

Secondo QCells sono necessari ulteriori sforzi per utilizzare efficacemente l’elettricità generata da fonti a zero carbonio e da combustibili neutri, così come ridurre la domanda di energia attraverso una circolazione proattiva delle risorse. Migliorare l’efficienza di innumerevoli attrezzature e dispositivi energetici, e ridurre la domanda di energia è l’approccio più pratico e conveniente per la neutralità del carbonio.

Secondo la IEA World Energy Technology Perspectives, il miglioramento dell’efficienza energetica sarà il maggior contributo (37%) per limitare l’aumento della temperatura globale a 1,5 °C. Per raggiungere questo obiettivo, è necessario aumentare l’efficienza dei processi e dei dispositivi degli utenti finali attraverso il miglioramento dei processi industriali, la costruzione di edifici a zero emissioni e l’ulteriore utilizzo di fonti di energia inutilizzate. Nuove tecnologie devono essere sviluppate e ampiamente disponibili e per raggiungere la neutralità del carbonio, dovremo intraprendere un’era in cui riciclare tutti i prodotti che usiamo.

Carbon neutrality – Tecnologie di cattura e stoccaggio del carbonio

Anche nel 2050, quando la generazione di GNL e l’elettrificazione dovrebbero diventare mainstream, potrebbe essere inevitabile emettere una quantità significativa di CO₂. Per realizzare la neutralità del carbonio, la CO₂ emessa dai processi di produzione deve essere catturata e immagazzinata. In Corea è stato recentemente sviluppato un processo di assorbimento a secco e a umido da 10 MW per assorbire la CO₂ emessa dalle centrali termiche e dall’industria; mentre negli Stati Uniti è in funzione un impianto a progetto per catturare e comprimere le emissioni di una centrale elettrica a carbone da 240 MW e trasportarle attraverso una conduttura di 130 km per il recupero migliorato del petrolio (EOR). La cosa più importante è il costo.

Attualmente, il costo della cattura e dello stoccaggio di CO₂ (CCS) è di 100 dollari per tonnellata-CO₂, che è ancora alto. Un altro problema è che le strutture appropriate per immagazzinare la CO₂ non sono ancora state assicurate. Nel caso della tecnologia di utilizzo della CO₂, ci sono incertezze riguardo al suo effettivo contributo alla riduzione dei gas serra, alle difficoltà nell’assicurare l’idrogeno o l’energia a zero carbonio per trasformare la CO₂ in un prodotto, e in termini di dimensioni del mercato e competitività. Tuttavia, è necessario agire per migliorare la tecnologia utilizzando tutti gli approcci tecnici come una tecnologia carbon neutral che può ridurre le emissioni di gas serra e creare profitto.

Rivitalizzare l’economia mantenendo la terra pulita

La neutralità del carbonio è molto difficile da raggiungere; tuttavia, non dovrebbe essere trascurata al fine di promuovere un futuro sostenibile per gli esseri umani: la speranza di Q Cells è che le tecnologie innovative a zero emissioni di carbonio possano rivitalizzare l’economia, mantenendo la terra pulita.