Il 18 dicembre 2019 l'impianto "La Castellana" ha iniziato a produrre biometano e ad iniettarlo nella rete gas italiana. La struttura è situata in un'azienda agricola lombarda che ha adottato il modello “Biogas Fatto Bene” che consiste nella produzione di biometano da residui agricoli e colture stagionali, utilizzando gli scarti della digestione anaerobica come fertilizzante biologico. La Castellana è solo uno dei primi impianti di biometano in Italia, a cui ne faranno seguito molti altri negli anni a venire. Si stima, in particolare, che nei prossimi decenni la quantità di biometano prodotta su scala nazionale e trasportata, immagazzinata e distribuita attraverso l'infrastruttura gas esistente potrebbe attestarsi a 15 miliardi di metri cubi. Insieme alla crescente penetrazione delle rinnovabili nella generazione elettrica, il biometano potrà contribuire al processo di decarbonizzazione: dal riscaldamento degli edifici, all’industria, fino alla produzione e al trasporto di elettricità. Oltre ad esso, anche l'idrogeno verde e blu sarà indispensabile per decarbonizzare i consumi energetici, non solo in Italia ma in tutta Europa.
Qual è quindi il valore aggiunto del biometano e dell'idrogeno nel percorso di decarbonizzazione del sistema energetico italiano? Per l’Italia, l’analisi del valore attuale e futuro del gas e delle relative infrastrutture è ancora in corso ma due studi europei pubblicati dal consorzio Gas for Climate - composto da importanti attori del settore quali Enagás, Energinet, Fluxys Belgium, Gasunie, GRTgaz, ONTRAS, OGE, Snam, Swedegas, Teréga, European Biogas Association e Consorzio Italiano Biogas - hanno fornito risultati interessanti. Il primo studio, pubblicato nel 2019, concludeva che il conseguimento entro il 2050 di un sistema energetico carbon neutral attraverso una combinazione "ottimizzata" di elettricità rinnovabile e gas rinnovabile avrebbe consentito di risparmiare sino a 200 miliardi di euro l’anno rispetto al raggiungimento dello stesso obiettivo, assegnando un ruolo marginale al gas e al relativo sistema infrastrutturale. L’ultimo studio, pubblicato la settimana scorsa, ha invece analizzato la transizione verso un sistema carbon neutral perseguito attraverso l’approccio "ottimizzato" sopra descritto, sempre all’orizzonte 2050.
Il lavoro, a cura di Guidehouse, esamina in che modo i gas rinnovabili e a basso contenuto di carbonio possano essere sviluppati su larga scala ed impiegati nel sistema energetico futuro e come questo impatterà a livello infrastrutturale. Si identificano, in particolare, quegli investimenti ed innovazioni che devono essere realizzati per traguardare l’obiettivo europeo di riduzione dei gas ad effetto serra del 55% entro il 2030 e la neutralità climatica entro il 2050. Lo studio mostra come già a partire dal decennio in corso sia possibile accelerare la produzione di biometano grazie a maggiori investimenti in impianti di produzione e al contributo di migliaia di agricoltori che, attraverso modelli innovativi di agricoltura sostenibile, siano in grado di produrre biogas, ricorrendo alla doppia coltura, alla fertilizzazione organica e all’agricoltura di precisione. Inoltre, sempre nel decennio 2020, sono attesi i primi impianti su larga scala per la produzione di biometano da gassificazione della biomassa così come si stima, nello stesso arco temporale, l’avvio dei primi grandi progetti di produzione di idrogeno blu (idrogeno prodotto da gas naturale abbinato a sistemi di cattura e stoccaggio del carbonio) e lo sviluppo dei primi business case relativi all'idrogeno verde (prodotto tramite elettrolisi dell'acqua sfruttando elettricità rinnovabile). Entro il 2040, o forse anche prima, l'idrogeno verde diventerà più economico dell'idrogeno blu divenendo, di conseguenza, la forma di idrogeno più utilizzata. Ciò richiederà un forte incremento della generazione di elettricità da fonte rinnovabile, oltre a quella volta a soddisfare direttamente i consumi elettrici.
Dopo il 2050, una parte degli impianti di produzione di idrogeno blu continuerà a rimanere operativa ma come materia prima verrà utilizzato il biometano anziché il gas naturale, sostituzione che consentirà di generare emissioni negative. Questa modalità di produzione è quella che viene definita "idrogeno positivo per il clima".
Lato domanda, si assisterà ad una crescita sostenuta delle operazioni di rinnovamento energetico degli edifici e sul fronte del riscaldamento si prevede l’installazione di 100 milioni di pompe di calore ibride entro il 2050. L'industria pesante si adopererà per convertire i propri impianti in siti a zero emissioni nette, utilizzando idrogeno e biometano insieme a fonti rinnovabili elettriche. Il trasporto pesante procederà verso la decarbonizzazione grazie ad un ruolo sempre maggiore delle celle a combustibile a idrogeno e di camion alimentati a bio-GNL o bio-CNG. La navigazione marittima oltreoceano ricorrerà in misura crescente ad alimentazioni a GNL, aprendo la strada al bio-GNL. L'aviazione utilizzerà biocherosene e cherosene sintetico ottenuto dall’idrogeno verde. La quota di energie rinnovabili nella produzione di elettricità passerà dal 35% del 2019 al 60%-70% entro il 2030. Le centrali elettriche a gas, infine, saranno sempre più alimentate con gas rinnovabili.
Il futuro sistema energetico poggerà su una maggiore integrazione tra elettricità, calore e gas a basse emissioni di carbonio, così come su una maggiore interconnessione fra le rispettive infrastrutture. A tal fine, le reti gas esistenti saranno predisposte per veicolare il gas rinnovabile e low carbon, a partire dalla creazione di un'infrastruttura europea per l’idrogeno in gran parte costruita attraverso interventi di retrofitting su quella gas esistente. Nel decennio in corso, le infrastrutture gas saranno ancora principalmente utilizzate per il trasporto di gas naturale, ma crescerà il volume di biometano immesso in rete e si avvieranno progetti su larga scala per l’utilizzo di idrogeno in cluster industriali, così come quelli relativi all’idrogeno verde. Oggi, l’'idrogeno viene miscelato con il gas naturale nelle infrastrutture gas esistenti, ma ci aspettiamo anche la costruzione dei primi gasdotti dedicati. Questi sviluppi sono illustrati nella figura seguente.
Gas rinnovabili: sviluppo infrastrutture dal 2020 al 2030
Fonte: Guidehouse
Nel decennio 2030, i volumi di biometano e idrogeno cresceranno gradualmente al punto che si prevede la realizzazione di infrastrutture separate, a partire dall’utilizzo delle infrastrutture gas esistenti (parzialmente convertite). Questo apparato infrastrutturale garantirà all'industria pesante un volume sufficiente di idrogeno e biometano da destinare alla produzione di calore o a lavorazioni di materia prima ad alte temperature, così come consentirà adeguati rifornimenti alle centrali elettriche a gas.
Gas rinnovabili: sviluppo infrastrutture dal 2030 al 2050
Fonte: Guidehouse
Il raggiungimento o meno di questo percorso di decarbonizzazione dipende dalla capacità dei governi nazionali ed europei di fornire un quadro regolatorio certo, a partire dall'introduzione di un obiettivo vincolante per il gas rinnovabile e da un rafforzamento del sistema di scambio dei permessi di emissione (ETS). Molto dipende anche dalla capacità di innovazione ed imprenditoriale, come dimostra l’impianto "La Castellana" recentemente avviato in Lombardia.
La traduzione in italiano è stata curata dalla redazione di RiEnergia. La versione inglese di questo articolo è disponibile qui
