di Giovanni De Santi, direttore istituto per l'energia CCR - Commissione europea

Il 22 novembre la Commissione Europea ha presentato il Piano Strategico Europeo per le Tecnologie Energetiche (SET-Plan), che fa parte del pacchetto sull'energia proposto dalla Commissione Europea stessa nel gennaio 2007. Questo documento introduttivo descrive la situazione attuale relativa alle tecnologie energetiche in Europa e presenta le analisi realizzate dal Centro Comune di Ricerca della Commissione Europea in supporto al suddetto Piano.

LA SFIDA DELL'ENERGIA
Rendere il sistema energetico europeo più sostenibile è una delle grandi sfide che l'Europa sta affrontando. L'Unione europea ha risposto nel 2007 con l'adozione di un pacchetto di proposte, che apre la strada alla futura politica energetica per l'Europa. Il pacchetto comprende una serie di obiettivi ambiziosi per il 2020:

• riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra del 20 per cento rispetto ai livelli del 1990;
• riduzione del consumo primario di energia del 20 per cento (attraverso l'efficienza energetica);
• aumento al 20 per cento del livello di energie rinnovabili nel mix energetico globale della Ue;
• un obiettivo minimo per i biocarburanti pari al 10 per cento del combustibile impiegato dai veicoli.

Le stime attuali e le previsioni future dello sviluppo tecnologico in Europa indicano che l'Unione Europea non sarà in grado di raggiungere questi obiettivi energetici nel 2020. Occorre pertanto una nuova politica specifica per accelerare lo sviluppo e l'utilizzo di tecnologie a bassa intensità di carbonio, economicamente competitive. L'Europa soffre oggi le conseguenze di una perdurante carenza di investimenti, dovuta soprattutto alla convenienza economica del petrolio. Il processo innovativo presenta altresì debolezze strutturali, quali i lunghi tempi necessari per la penetrazione di nuove tecnologie sui mercati di massa, gli investimenti maggiormente focalizzati sulle infrastrutture già esistenti e quindi inadeguate, gli incentivi di mercato insufficienti ed eterogenei tra i vari Stati Membri, nonché le reti di distribuzione ancora poco interconnesse che non consentono scambi a livello europeo. Inoltre, tecnologie che potrebbero rappresentare un vantaggio per la comunità sono ancora poco appetibili per l’investitore singolo dato il loro costo al momento superiore a tecnologie convenzionali e l'assenza di una domanda trainante.
Per questo motivo, uno degli elementi chiave della politica energetica per l'Europa è la preparazione di un Piano strategico europeo per lo sviluppo delle Tecnologie dell'energia (SET-Plan) che ha quale obiettivo generale quello di migliorare il coordinamento, a livello europeo, delle azioni di ricerca e innovazione dei singoli Stati membri e dell'industria per raggiungere un risultato complessivamente più vantaggioso per l’Unione europea in termini economici, ambientali e di sicurezza dell'approvvigionamento energetico. Gli obiettivi principali del SET-Plan sono i seguenti:

• pianificare in modo più strategico, creare quindi, una cabina di regia europea che abbia il compito di analizzare la situazione presente, di raccogliere i frutti derivanti dalle varie iniziative lanciate dalla Commissione europea, quali per esempio le Piattaforme Tecnologiche e le Joint Technology Initiatives e quindi ottimizzare le linee guida per lo sviluppo futuro della tecnologia;
• aumentare le risorse finanziarie a livello europeo;
• migliorare l'implementazione;
• intensificare la collaborazione a livello globale. Per raggiungere tali obiettivi tutte le parti coinvolte devono avere un ruolo attivo: la Commissione europea, gli Stati membri, l'industria e la comunità scientifica.

Il SET-Plan comprende tra l’altro l’analisi delle tecnologie energetiche (Technology Map) e delle potenzialità della ricerca europea (Capacity Map) in tale settore elaborate dal Centro Comune di Ricerca (CCR) della Commissione europea:

• Technology Map: stato dell’arte delle tecnologie energetiche e potenzialità future
• Capacity Map: mappa della ricerca europea in termini di risorse e capacita

STATO DELL'ARTE DELLE TECNOLOGIE ENERGETICHE E POTENZIALITÁ FUTURE: TECHNOLOGY MAP
L'obiettivo della Technology Map, elaborata dal Centro Comune di Ricerca della Commissione europea è quello di fornire una descrizione breve ma esauriente dello stato attuale e delle prospettive relative alle tecnologie energetiche principali nell'Unione Europea: in altre parole si partirà dallo stato dell’arte delle tecnologie prese in considerazione per analizzarne quindi le potenzialità di sviluppo futuro. Sulla base di queste informazioni, l’Unione europea proporrà un piano di azione per accelerare lo sviluppo e la diffusione di tecnologie energetiche a basso intensità di carbonio. La relazione illustra il potenziale delle 14 tecnologie energetiche, elencate di seguito:

Energia e calore

• Eolico
• Solare fotovoltaico
• Solare a concentrazione
• Energia solare per riscaldamento e raffreddamento
• Idroelettrico
• Geotermico
• Moto ondoso oceanico
• Cogenerazione di calore ed energia
• Termoelettrico con combustibili fossili ad emissioni zero
• Fissione nucleare
• Fusione nucleare

Infrastrutture

• Reti elettriche intelligenti

Trasporto

• Biocarburanti
• Idrogenno e celle a combsutibile

La valutazione di tali tecnologie è stata basa su tre parametri chiave: impatto sull’ambiente, in termini di riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra; sicurezza dell’approvvigionamento energetico; competitività. Pertanto, accanto ai vantaggi/svantaggi di tipo ambientale sono stati quantificati quelli che sono i vantaggi/svantaggi di ciascuna tecnologia energetica per ciò che riguarda la riduzione della dipendenza da Paesi terzi per l’approvvigionamento energetico e per l’economia europea nel suo complesso. L'orizzonte temporale considerato per la valutazione è il 2030. Una fattore fondamentale che emerge da questa mappa tecnologica è il ruolo cruciale dell'innovazione nel favorire la penetrazione delle nuove tecnologie rendendole più competitive in termini economici e nel superare le barriere tecnologiche eventuali. Pertanto, grazie ad un ulteriore sforzo di ricerca, tecnologie energetiche già oggi presenti sul mercato potrebbero accrescere la loro attrattività e rappresentare, nel breve-medio termine, un importante contributo per alleviare il peso dei problemi che affliggono il settore energetico europeo. Energie rinnovabili quali il vento e il solare richiedono, ad esempio, ulteriori progressi tecnologici: per l’eolico ci si aspetta lo sviluppo di nuove turbine fino 2 MW onshore e 10 MW offshore entro il 2030 con un continuo incremento del contributo offshore che richiederà altresì un intenso sforzo per lo sviluppo di sistemi adatti all’installazione su fondali marini. Per il solare, l’obiettivo principale rimane quello dello sviluppo di nuove celle (non solo a base di silicio) e a più basso costo di produzione. I biocarburanti potrebbero invece rappresentare una importante carta da giocare sia per contenere le emissioni di anidride carbonica dal settore trasporti sia per ridurre la dipendenza dello stesso settore dal petrolio, oggi pressoché assoluta. Tuttavia l’analisi dei benefici ambientali è ancora in corso dal momento che il bilancio globale delle emissioni di CO2 dipende fortemente dagli effetti indiretti che la promozione di tale tecnologia può comportare; in particolare, va approfondito l’impatto che un massiccio ricorso ai biocarburanti potrebbe avere sulle dinamiche di altri settori quali quello agro-alimentare e zootecnico, con la possibile necessità di ricorrere alla messa in produzione di terreni da lungo tempo incolti (cosa che determinerebbe un rilascio iniziale di CO2 che verrebbe ricuperato solo dopo decenni) e a massicce importazioni di alimenti per l’uomo e per gli animali da allevamento. Altre grandi sfide riguardano, nel medio-lungo termine, la realizzazione di centrali elettriche che siano in grado di utilizzare i combustibili fossili azzerandone le emissioni clima-alteranti attraverso lo sviluppo di nuove tecnologie per il sequestro della CO2 generata e la sua definitiva segregazione nonché la completa messa a frutto della possibilità di cogenerare contemporaneamente energia elettrica e calore.
Altre tecnologie innovative che al momento sono spesso ancora a livello prototipale come lo sfruttamento del moto ondoso e delle maree degli oceani, la fusione nucleare, i reattori a fissione nucleare di IV generazione, l'idrogeno e le celle a combustibile richiedono invece uno sforzo enorme di ricerca perché possano essere superate sia le barriere tecnologiche che quelle economiche. Per quanto riguarda la fusione nucleare l’Europa assieme ad Usa e Giappone è ora impegnata nel progetto ITER che dovrebbe dimostrare la fattibilità tecnica della fusione controllata per la generazione energetica di massa. Il successivo progetto, dal probabile nome Demo, rappresenterà invece il vero e proprio capostipite dei reattori industriali basati su tale tecnologia che si prevede possa contribuire al sistema energetico europeo solo dopo il 2050. Il futuro della fissione nucleare è invece legato allo sviluppo della quarta generazione di reattori che, appartenendo alla filiera veloce, dovrebbero essere in grado di ridurre in modo sostanziale la produzione di scorie radioattive. In particolare, non è ancora chiaro quali filiere specifiche prenderanno il sopravvento sulle altre ed anche in questo caso un coordinamento delle iniziative di ricerca appare fondamentale per sceglier la soluzione globalmente più vantaggiosa. Quale esempio di risultato della Technology Map, il grafico che segue illustra le potenzialità delle diverse tecnologie energetiche in termini di:

• orizzonte temporale per la introduzione della tecnologia (asse delle ascisse);
• difficoltà di implementazione della tecnologia (asse delle ordinate);
• contributo potenziale energetico della tecnologia (dimensione della torta);
• vantaggio derivante dall’applicazione del SET-Plan (frazione scura della torta). (Si veda Fig. 1 e Fig.2).

LA RICERCA EUROPEA NEL SETTORE ENERGETICO IN TERMINI DI RISORSE: CAPACITY MAP
L'obiettivo della prima mappa della ricerca europea nel settore energetico (Capacity Map) elaborata dal Centro Comune di Ricerca che accompagna il Set-Plan, è fornire una fotografia sulle risorse disponibili per la ricerca pubblica e privata negli Stati membri della Ue e di paragonare queste alla situazione di Giappone e Stati Uniti. La mappa mostra che:

• La spesa pubblica per Ricerca e Sviluppo (R&S) nel settore dell'energia negli Stati membri Ue è diminuita tra il 1991 e il 2005 in termini reali, attestandosi a circa 2,2 miliardi di euro nel 2005. Di questi, circa i tre quarti sono concentrati in tre Stati membri. Gli investimenti privati in R&S dimostrano un andamento similare.
• Le priorità di R&S variano tra gli Stati membri, ma vi sono delle affinità per quanto riguarda alcune tecnologie (energie rinnovabili, efficienza energetica e ricerca per il nucleare) e per gruppi di Paesi. Le sinergie presenti in questi settori rivestono un'importanza fondamentale, poiché il settore energetico richiede tecnologie ad elevata densità di capitale.
• La cooperazione paneuropea nella ricerca pubblica in materia di energia rimane a bassi livelli, persino tra i Paesi dove le priorità sono condivise. Le priorità nazionali vengono spesso decise senza tener conto delle politiche di ricerca di altri Paesi. In conclusione, difficilmente si stabiliscono delle priorità a livello europeo, il che rende più difficile sfruttare le sinergie.

È dunque auspicabile un migliore coordinamento della R&S nell'Unione Europea, al fine di trarre beneficio dalle economie di scala contribuendo così ad affrontare le sfide collegate al cambiamento climatico e della sicurezza dell’approvvigionamento energetico. Le recenti iniziative della Commissione europea, come le reti Eranet e le piattaforme tecnologiche, sono un passo verso la mobilitazione di una cooperazione paneuropea che può contare anche sul rinnovato impulso dato alla ricerca in alcuni stati membri. Tuttavia la strada è ancora lunga ulteriori iniziative sono necessarie prima di raggiungere un effettivo coordinamento della ricerca nel campo dell'energia svolta nei singoli Stati membri. La mappa della ricerca europea nel settore energetico rivela inoltre la frammentarietà e la incompletezza delle informazioni relative sia alla spesa pubblica che privata. Un migliore scambio di informazioni tra gli stati membri e tra gli altri soggetti interessati è una condizione di base per migliorare la cooperazione in materia di ricerca energetica. (Si veda Fig. 3 e Fig. 4)

CONCLUSIONI
Sebbene l’Europa abbia una ricerca ed una industria ai vertici mondiali, l’obiettivo di un sistema energetico sostenibile basato su una tecnologia a bassa intensità di carbonio richiede un deciso cambio di direzione nel modo in cui l’Europa stessa investe nella ricerca e lavora insieme nel settore dell’energia. Il Set-Plan ha proprio l’obiettivo di promuovere il coordinamento a livello europeo dei programmi di ricerca in tale settore. Le Technology e Capacity Maps contenuti nel presente SET-Plan sono solo la prima versione. Il Centro Comune di Ricerca ha in programma di rivisitare e aggiornare periodicamente sia la Technology Map che la Capacity Map estendendone anche l’ambito. In particolare, in occasione del prossimo aggiornamento del 2008, saranno incluse nell’analisi e studiate in dettaglio anche l'efficienza energetica, le industrie ad alta intensità energetica ed altre. Inoltre, ci si pone l’ambizioso obiettivo di valutare i benefici derivanti dall’applicazione del SET-Plan non più solamente a livello di ciascuna tecnologia ma a livello dell’intero sistema energetico, con il traguardo finale di una ottimizzazione globale dei programmi di ricerca.