L'espansione delle reti elettriche è essenziale per la transizione energetica

La rete elettrica globale, costruita principalmente da linee aeree, misura circa 80 milioni di chilometri, di cui il 93% di distribuzione e il 7% di rete di trasmissione. Viene ampliata di circa 1 milione di chilometri all'anno.¹ A seconda della tensione dell'elettricità trasportata, la rete elettrica è suddivisa in quattro livelli. Il sistema di trasmissione, con tensioni elevatissime di 220 kilovolt (kV) o 380 kV, serve a trasportare l'elettricità su grandi distanze con perdite minime. Fornisce generatori con una potenza di diverse centinaia di gigawatt (GW). Tutti gli altri livelli di tensione fanno parte della rete di distribuzione. La rete ad alta tensione da 110 kV è alimentata da generatori di medie dimensioni e fornisce elettricità ai grandi consumatori. La rete di media tensione da 1 a 50 kV è alimentata da piccoli produttori locali, come le aziende municipalizzate o i parchi eolici e solari. Fornisce elettricità ai consumatori di medie dimensioni e viene utilizzata per la distribuzione municipale generale. La rete a bassa tensione (400/230 V) distribuisce elettricità alle abitazioni private o alle aziende.² Assorbe inoltre l'elettricità in eccesso proveniente dagli impianti fotovoltaici sui tetti e alimenta le pompe di calore. Nel 2022, gli investimenti annuali nella rete elettrica globale sono stati pari a circa 300 miliardi di USD.³

Per raggiungere gli obiettivi delle zero emissioni nette, l'espansione della rete elettrica e lo sviluppo delle fonti di energia rinnovabili devono andare di pari passo. Secondo l'Agenzia internazionale dell'energia (IEA), l'aumento della percentuale di fonti di energia rinnovabile nel mix energetico globale richiederà probabilmente investimenti di circa 450 miliardi di USD entro il 2030 solo per le reti elettriche. Ciò significa che il 40% deve essere investito nella rete elettrica e il 60% nella produzione di elettricità. Tra il 2041 e il 2050, si prevede che la percentuale di investimenti nella rete elettrica salirà addirittura al 50%, ovvero 800 miliardi di USD di spesa annua in conto capitale.³

Grafico 1: Investimenti annuali nelle fonti energetiche rinnovabili e nelle reti elettriche

EMDE - economie emergenti e in via di sviluppo
Fonte: IEA (2022), World Energy Outlook 2022, IEA (2023), World Energy Investment 2023.
IEA 2023; Average annual investment in grids and renewables by regional grouping in the announced pledges scenario, 2016-2050, link, licenza: CC BY 4.0 Si tratta di un'opera derivata da Credit Suisse Asset Management da materiale IEA e Credit Suisse Asset Management è l'unica responsabile di questa opera derivata. L'opera derivata non è in alcun modo approvata dall'IEA.

Secondo la Commissione europea, il consumo di elettricità dovrebbe aumentare del 60% entro il 2030 a causa della crescente elettrificazione dei settori del riscaldamento, dei trasporti e dell'industria. Ciò significa che l'espansione della rete elettrica europea deve accelerare notevolmente. Le nuove pompe di calore e le stazioni di ricarica che continuano a essere installate, insieme alla produzione sempre più decentralizzata di energia elettrica, mettono ulteriormente a dura prova la rete. Inoltre, poiché sempre più energia proviene da fonti rinnovabili, è essenziale bilanciare costantemente la produzione con la domanda di elettricità. Si ritiene che le tecnologie digitali possano aiutare a integrare con successo forme decentralizzate di fonti di energia rinnovabile e a ridurre al minimo le interruzioni della fornitura. In totale, si stima che gli investimenti necessari per le infrastrutture elettriche raggiungeranno i 584 miliardi di euro tra il 2020 e il 2030.⁴

L'integrazione di fonti di energia rinnovabili sta quindi cambiando le premesse della rete di fornitura. Dal punto di vista dell'offerta, è probabile che il mix di energia primaria cambi a favore delle fonti di energia rinnovabili. In particolare, la percentuale di fonti energetiche dipendenti dal clima e dalla posizione, ovvero fotovoltaico ed eolico, ha il potenziale per aumentare in modo significativo, mentre le energie rinnovabili controllabili, come la biomassa e l'energia idroelettrica, dovrebbero aumentare solo marginalmente. L'approvvigionamento energetico si sta decentralizzando. Invece di poche grandi centrali, ci saranno probabilmente molti produttori di medie e piccole dimensioni situati dove prevalgono le condizioni climatiche e geografiche più favorevoli.

La rete elettrica deve garantire la funzionalità nonostante lo squilibrio tra produzione e consumo di energia, poiché il carico temporale sulla rete cambia dal lato della domanda. Un esempio particolarmente calzante è la California, dove l'energia solare è diventata sempre più importante. Il fenomeno della cosiddetta "curva dell'anatra" è causato dall'elevata produzione di energia solare associata a una bassa domanda all'ora di pranzo.

Grafico 2: Curva dell'anatra della California

Fonte: California Independent System Operator (CAISO), U.S. Energy Information Association (IEA), www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=56880, consultato il 09/10/2023.

Date le forti oscillazioni della domanda di elettricità in vari momenti della giornata e il conseguente squilibrio tra produzione e consumo di energia, l'accumulo di energia è di grande importanza, tanto più che l'espansione della rete non tiene il passo con la produzione. Secondo l'IEA, almeno 3.000 gigawatt (GW) di progetti di energia rinnovabile in tutto il mondo, di cui 1.500 GW in fase avanzata, sono in attesa di approvazione per essere collegati alla rete.⁵

In Germania, inoltre, l'accelerazione della diffusione di alternative energetiche pulite e la graduale eliminazione dei combustibili fossili e dell'energia nucleare stanno aumentando la pressione sulla rete elettrica del Paese. Il motivo è la mancanza di un sistema di trasmissione ad alta tensione completo e affidabile per trasportare l'energia eolica dalle coste del Mare del Nord e del Mar Baltico agli Stati federali meridionali, densamente popolati e industrializzati. Per evitare il sovraccarico della rete esistente, i gestori della rete ad alta tensione ordinano ai produttori di energia di ridurre la produzione di alcuni impianti e di aumentarla altrove ("redispatch").⁶ Come mostra la Grafico 3, l'energia eolica è colpita in modo sproporzionato da queste misure, con le centrali elettriche alimentate principalmente a carbone e a gas naturale vengono messe in funzione al suo posto. La produzione di energia elettrica di 8.000 GWh, limitata nel 2022, corrisponde all'incirca alla produzione annuale di una centrale nucleare di medie dimensioni con una potenza di 1 GW.⁷

Grafico 3: Aumento delle misure di redispatch in Germania

Fonte: Federal Network Agency: Annual reports on network bottleneck management, consultato il 30/11/2023.

Le misure di redispatch sono complesse e costose. Negli ultimi anni in Germania i costi della gestione del carico, che si ripercuotono sulle tariffe di utilizzo della rete, sono aumentati in modo significativo. Nel 2020, i costi legati alla rete ammontavano a 240 milioni di EUR, cifra che è salita a 2,7 miliardi di EUR nel 2022: 1,8 miliardi di EUR per l'accensione di centrali elettriche a combustibili fossili, a causa dell'aumento dei prezzi dei combustibili, e 0,9 miliardi di EUR per la compensazione finanziaria versata principalmente agli operatori dei parchi eolici.⁸

Le fluttuazioni dell'energia fornita dai sistemi di energia rinnovabile, la nuova distribuzione decentralizzata della produzione di elettricità e la gestione dell'approvvigionamento energetico richiedono ampi adeguamenti e un'espansione accelerata dell'infrastruttura di rete. Il piano d'azione dell'UE presentato di recente mira ad accelerare i progetti e a migliorare la pianificazione della rete a lungo termine per utilizzare più elettricità da fonti rinnovabili e integrare la domanda di elettricità, compreso l'idrogeno, nel sistema energetico. ⁹

La Germania intende accelerare il processo di pianificazione, ad esempio acquisendo una partecipazione nell'operatore della rete ad alta tensione Tennet. Inoltre, come incentivo per i nuovi investimenti nella rete di distribuzione, il rendimento del capitale proprio consentito deve essere aumentato in modo significativo a partire dal 1° gennaio 2024, modificando la formula per il suo calcolo.¹⁰ Il rendimento del capitale proprio consentito dovrebbe anche essere soggetto a un adeguamento per i nuovi investimenti in parchi eolici offshore e interconnettori.

Inoltre, il piano di sviluppo della rete in Germania prevede la costruzione di centrali di pompaggio con una capacità di 12 GW e fino a 168 GW di batterie di accumulo di grandi e piccole dimensioni, mentre l'idrogeno potrebbe essere utilizzato anche come fonte di energia per l'accumulo stagionale di energia rinnovabile.¹¹

Le singole società citate in questa pagina sono da intendersi solo a scopo illustrativo e non costituiscono una sollecitazione o un'offerta di acquisto o vendita di partecipazioni o investimenti.
¹ IEA (2023). Electricity Grids and Secure Energy Transitions. Settembre 2023, pagg. 14, 91.
² Michael Huber (2022). Ist der Ausbau des Stromnetzes für die Energiewende unverzichtbar? (L'espansione della rete è necessaria per la trasformazione energetica) Celle. Versione 01/04/2022.
³ IEA (2023). Electricity Grids and Secure Energy Transitions. Settembre 2023, pagg. 14, 91.
⁴ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/de/IP_23_6044, consultato il 30/11/2023.
⁵ IEA (2023). Electricity Grids and Secure Energy Transitions. Settembre 2023, pag. 43.
⁶ TenneT (n.d.). https://www.tennet.eu/de/blog/redispatch-systemsicherung-im-uebertragungsnetz., consultato il 16/10/2023.
⁷ bundesnetzagentur.de/DE/Fachthemen/ElektrizitaetundGas/Versorgungssicherheit/Netzengpassmanagement/start.html; dati per l'intero 2022 e relazioni trimestrali, consultato il 30/11/2023.
⁸ bundesnetzagentur.de/DE/Fachthemen/ElektrizitaetundGas/Versorgungssicherheit/Netzengpassmanagement/start.html; cifre sulle misure di congestione della rete nel 2022, pagg. 5, 9; consultato il 30/11/2023.
⁹ Commissione europea (2023). La Commissione definisce azioni per accelerare lo sviluppo delle reti elettriche. Pubblicato il 28/11/2023. Link. Consultato il 04/04/2024
¹⁰ bundesnetzagentur.de/DE/Beschlusskammern/1_GZ/BK4-GZ/2023/BK4-23-0002/BK4-23-0002_PlanFestlegung_EKZins_BF_download.pdf?__blob=publicationFile&v=4; Secondo la Federal Network Agency, il rendimento del capitale proprio consentito dovrebbe aumentare dal 5,07% al 7,09%.
¹¹ netzentwicklungsplan.de/nep-aktuell/netzentwicklungsplan-20372045-2023; piano di sviluppo della rete elettrica 2037/2045 seconda stesura, pag. 23; consultato il 30/11/2023.