L’India e il potenziale di integrazione di solare e eolico nel sistema energetico

Con emissioni di 2,5 Gt CO₂ nel 2017, l’India si è classificata terza a livello mondiale, dietro solo a Cina (9,8 Gt) e Stati Uniti (5,3 Gt). Il carbone rappresenta la maggior parte della fornitura di energia primaria contemporanea dell’India, il 58,1% nel 2015 e si prevede che continuerà a svolgere un ruolo importante indefinitamente nel futuro, dal 42 al 50% entro il 2047. Si prevede inoltre che la quota complessiva di elettricità nel sistema energetico aumenterà dall’attuale livello del 16 al 25–29% nel 2047.

La capacità di generazione di energia è stata di 344 GW nel 2018, di cui il carbone rappresentava 197 GW (57%), idroelettrico 49,8 GW (14%), eolico 34,0 GW (10%), gas 24,9 GW (7%) e solare 21,7 GW (6%) con il saldo rappresentato da una combinazione di biomasse 8,8 GW (3%) e nucleare 6,8 GW (2%). Sono i dati riportati nello studio India’s potential for integrating solar and on- and offshore wind power into its energy system pubblicato su Nature che considera la possibilità di livelli molto più elevati di energie rinnovabili per l’India in futuro.

Ai fini della ricerca, gli autori si riferiscono alla combinazione di eolico e solare. Vi è una chiara necessità di una visione integrata del potenziale per un futuro a basse emissioni di carbonio in India. Questo documento rappresenta una visione integrata di tutti i componenti del sistema elettrico indiano che coinvolgono eolico, solare, idroelettrico, carbone, gas, stoccaggio e trasmissione interregionale per soddisfare la domanda di energia su base oraria. Viene sviluppato un modello integrato di pianificazione delle energie pulite, che incorpora sia una valutazione approfondita del potenziale delle rinnovabili che tiene conto allo stesso tempo dei limiti operativi pratici dei sistemi energetici. Vengono effettuate stime dettagliate per i potenziali fisici (senza vincoli di costo) per l’eolico (onshore e offshore) e il solare fotovoltaico. Selezionando il 2040 come anno target, esplora scenari in cui le rinnovabili potrebbero rappresentare fino all’80% della domanda totale di energia.

Nello studio vengono considerati tassi di riduzione dei costi fissi del 15% per l’onshore, del 35% per l’offshore e del 45% per il solare fotovoltaico dai valori attuali al 2040. Per coprire le stime più prudenti e ottimistiche per i costi di investimento, si prendono in esame due scenari: uno scenario a basso costo basato sui costi di investimento rinnovabili più bassi ($ 975 kW ⁻¹ per l’eolico onshore, $ 1300 kW ⁻¹ per l’eolico offshore e $ 550 kW ⁻¹ per il solare fotovoltaico) e uno scenario ad alto costo basato sui costi di investimento rinnovabili più elevati ($ 1955 kW ⁻¹ per l’eolico onshore, $ 2300 kW ⁻¹ per l’eolico offshore e $ 1650 kW ⁻¹ per il solare fotovoltaico)

Come importante componente operativa del sistema energetico indiano, nel modello proposto viene considerata l’espansione della capacità per sette corridoi di trasmissione interregionali. I ricercatori hanno applicato un nuovo modello di ottimizzazione per identificare le opzioni a minor costo per soddisfare la futura domanda di energia prevista dell’India, consentendo al contempo il coordinamento tra la pianificazione e il funzionamento del sistema elettrico, nonché l’espansione della rete di trasmissione interregionale. La conclusione sorprendente è che gli investimenti nelle energie rinnovabili potrebbero svolgere un ruolo importante nella riduzione dei costi complessivi per la fornitura di elettricità nel futuro sistema energetico indiano.

In particolare, ipotizzando un impegno per l’80% di energie rinnovabili utilizzando il modello standard, si prevede che i costi complessivi per la fornitura di energia elettrica nel 2040 saranno inferiori di ben 50 miliardi di dollari rispetto alle spese per il caso di riferimento dello 0% di energie rinnovabili, equivalente a un calo di 0,5 cent/kWh per i prezzi al dettaglio dell’elettricità. Le emissioni di CO₂ sarebbero ridotte fino all’85% con le rinnovabili all’80%, un potenziale taglio delle emissioni di 3,4 Gt CO₂ all’anno, leggermente superiore al livello di emissioni, 2,5 Gt CO₂, applicato nel 2017.

L’analisi di ottimizzazione indica che soddisfare la domanda di energia prevista per il 2040 in un quadro di costi ottimali richiederebbe la costruzione di ben 393 GW di impianti a carbone oltre a 34 GW di impianti a gas. Con la crescente dipendenza dalle rinnovabili, il ruolo delle fonti fossili, in particolare il carbone, sarebbe costantemente in diminuzione, scendendo a 227 GW mentre il contributo delle rinnovabili aumentato da zero all’80%. A livelli più bassi di impegno per le energie rinnovabili (meno del 40% circa), il solare è favorito rispetto all’eolico rispondendo al prezzo più basso (per unità di potenza). L’eolico diventa l’investimento preferito a livelli più elevati di rinnovabili, riflettendo i valori più favorevoli dei relativi fattori di capacità. Come indicato, l’efficienza dei costi del sistema elettrico viene potenziata a tutti i livelli delle rinnovabili con investimenti in storage (con un picco di 220 GW) e con un potenziamento strategico della rete di trasmissione (con un picco di 389 GW).

In conclusione, i risultati riassunti nello studio forniscono chiare implicazioni per le politiche energetiche e ambientali per il settore elettrico indiano nella pianificazione di un 2040 a basse emissioni di carbonio.

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