“Serve un piano per la transizione alle energie rinnovabili”
La transizione verso le energie rinnovabili è inevitabile data l’attuale crisi climatica e il fatto che i combustibili fossili sono una risorsa limitata. Per effettuare il cambiamento, è necessario un piano dettagliato che indichi i primi passi e anticipi le sfide nell’allocazione delle risorse e nelle politiche necessarie per raggiungere il risultato. La Germania ha probabilmente ottenuto più risultati nella transizione verso le energie rinnovabili rispetto a qualsiasi altra nazione, in gran parte perché ha un piano di questo tipo: l’“ Energiewende ”, che mira a una riduzione del 60% dell’uso di combustibili fossili entro il 2050 e una riduzione del 50% dell’energia primaria attraverso l’efficienza nella produzione di energia, in particolare per l’edilizia e il settore dei trasporti.
Quelli che seguono sono alcuni componenti di un piano di base che può essere adattato a seconda di ciascun paese o stato e adattato alle contingenze.
Livello uno: le cose “facili”
Il modo più semplice per avviare la transizione è passare all’energia solare ed eolica per la produzione di elettricità costruendo rispettivamente molti pannelli e turbine, eliminando gradualmente il carbone. La distribuzione della generazione e dello stoccaggio di queste fonti di energia (pannelli solari sul tetto con pacchi batterie su misura per la casa o l’ufficio) aiuterà. Sostituire il gas naturale sarà più difficile perché gli impianti “peaking” alimentati a gas vengono spesso utilizzati per tamponare nella rete l’intermittenza degli input eolici e solari su scala industriale.
L’elettricità ha rappresentato meno di un quarto di tutta l’energia finale utilizzata negli Stati Uniti nel 2022. Poiché l’energia solare, eolica, idroelettrica e geotermica producono elettricità, è logico elettrificare ancora di più il nostro consumo di energia, riscaldando e raffreddando gli edifici con l’aria delle pompe di calore a sorgente termica e cucine con piastre elettriche a induzione, per esempio.
I trasporti rappresentano un’ampia parte del consumo energetico, soprattutto a causa del crescente numero di auto personali. Nel 2021 c’erano 250 milioni di automobili alimentate a benzina . Mentre siamo impegnati a sostituirli con veicoli elettrici, possiamo promuovere in modo semplice ed economico gli spostamenti a piedi, in bicicletta e il trasporto pubblico.
Per garantire l’efficienza energetica sono necessari interventi sostanziali di ammodernamento. I regolamenti edilizi dovrebbero essere rafforzati per imporre prestazioni energetiche nette o prossime allo zero per le nuove costruzioni. I codici di zonizzazione e le politiche di sviluppo dovrebbero incoraggiare lo sviluppo di tamponamento, gli edifici multifamiliari e lo sviluppo in cluster ad uso misto. Anche l’uso di elettrodomestici più efficienti dal punto di vista energetico sarà d’aiuto.
Il sistema alimentare è un notevole consumatore di energia. Aumentare la quota di mercato degli alimenti locali biologici può ridurre drasticamente la quantità di combustibili fossili utilizzati per la produzione di fertilizzanti, nella lavorazione degli alimenti e nei trasporti. Possiamo anche sequestrare enormi quantità di carbonio atmosferico nello strato superiore del suolo promuovendo pratiche agricole e di gestione del territorio che costruiscono il suolo anziché impoverirlo.
Secondo i nostri calcoli, queste azioni potrebbero ridurre le emissioni di carbonio del 40% in 10-20 anni.
Livello due: le cose più difficili
Le tecnologie solare ed eolica forniscono energia in modo intermittente. Quando diventeranno dominanti, dovremo adattarci a questo con notevoli quantità di stoccaggio di energia a livello di rete e una profonda revisione della rete per portare il settore elettrico all’80% di fonti rinnovabili. Dovremo anche programmare il nostro consumo di energia in modo che coincida con la luce solare e la disponibilità di energia eolica.
Il settore dei trasporti richiederà una ristrutturazione ampia e costosa. Le città e le periferie densamente popolate possono essere riorientate verso il trasporto pubblico, la bicicletta e il camminare. Tutti i trasporti umani motorizzati possono essere elettrici, con più trasporti pubblici e collegamenti ferroviari passeggeri interurbani. I camion pesanti potrebbero funzionare con celle a combustibile, ma sarebbe meglio ridurre al minimo il trasporto su strada espandendo le ferrovie merci. Le vele aumenterebbero l’efficienza in termini di carburante del trasporto marittimo, ma la rilocalizzazione o deglobalizzazione della produzione sarebbe una co-strategia necessaria per ridurre la necessità di trasporto marittimo.
Sebbene gran parte del settore manifatturiero funzioni con l’elettricità, molte materie prime utilizzate durante i processi produttivi sono combustibili fossili o richiedono combustibili fossili per l’estrazione o la trasformazione. Sostituendo i materiali basati sui combustibili fossili e aumentando il riciclaggio di materiali non rinnovabili, possiamo ridurre la dipendenza dall’attività mineraria.
Se facessimo tutto questo e costruissimo molti più pannelli solari e turbine eoliche, secondo i nostri calcoli potremmo ottenere una riduzione delle emissioni di circa l’80%.
Livello tre: le cose davvero difficili
Eliminare l’ultimo 20% del nostro attuale consumo di combustibili fossili richiederà ancora più tempo, ricerca, investimenti e adattamento comportamentale. Un esempio è che attualmente utilizziamo enormi quantità di cemento nelle costruzioni con calcestruzzo. La produzione del cemento necessita di calore elevato, che teoricamente potrebbe essere fornito dalla luce solare, dall’elettricità o dall’idrogeno, ma solo con una riprogettazione completa del processo.
Questo è il momento di rendere biologica tutta la produzione alimentare e di garantire che l’agricoltura costruisca il terriccio. L’eliminazione di tutti i combustibili fossili comporterà la riprogettazione dei sistemi alimentari per ridurre al minimo la lavorazione, l’imballaggio e il trasporto.
Il settore delle comunicazioni, che utilizza processi minerari e ad alta temperatura per produrre telefoni, computer, server, cavi, cavi foto-ottici, ripetitori cellulari e altro ancora, rappresenta una sfida. L’unica buona soluzione a lungo termine in questo caso è realizzare dispositivi che durino e poi ripararli, riciclarli completamente e ricostruirli solo quando assolutamente necessario. Internet potrebbe essere mantenuto tramite reti asincrone a bassa tecnologia, attualmente sperimentate nelle nazioni povere , utilizzando relativamente poca energia.
Nel settore dei trasporti, la rottamazione del petrolio richiederà sostituti costosi (celle a combustibile o biocarburanti). Il commercio globale inevitabilmente si ridurrà. Senza un sostituto pronto per i carburanti per l’aviazione, potremmo dover relegare l’aviazione a una modalità di trasporto speciale. Gli aerei alimentati a idrogeno o biocarburanti sono una possibilità costosa, così come i dirigibili riempiti con elio (non rinnovabile).
Sulla terraferma, la pavimentazione e la riparazione delle strade senza asfalto a base di petrolio è possibile, anche se richiederà una riprogettazione completa dei processi e delle attrezzature.
Se riusciamo a fare tutto questo, possiamo andare oltre le zero emissioni di carbonio; Grazie al sequestro del carbonio nei suoli e nelle foreste, potremmo ridurre il carbonio atmosferico ogni anno.
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La scala è la sfida più grande
È possibile progettare un sistema di energia rinnovabile che 1) abbia un impatto ambientale minimo, 2) sia affidabile e 3) sia conveniente, purché siano necessarie quantità di energia relativamente modeste. Una volta ipotizzate le attuali scale di produzione e utilizzo dell’energia negli Stati Uniti, qualcosa dovrà succedere.
Sacrifichiamo l’ambiente (a causa dei vasti tratti di terreno necessari per l’ubicazione di turbine eoliche e pannelli solari) ai fini dell’affidabilità (perché solare ed eolico sono intermittenti) e dell’accessibilità economica (a causa della necessità di stoccaggio o di ridondanza di capacità).
L’energia è un altro ostacolo: navi e aeroplani enormi richiedono combustibili ad alta densità energetica. Le risorse energetiche rinnovabili possono fornire l’energia necessaria, ma la scala è cruciale. Mentre costruire e gestire alcuni aerei alimentati a idrogeno per scopi specializzati sarebbe tecnicamente fattibile, gestire flotte di migliaia di aerei commerciali con carburante a idrogeno è scoraggiante sia dal punto di vista tecnico che economico.
Non è solo una questione di energia solare ed eolica
Il solare e l’eolico sono le fonti energetiche preferite del futuro; i prezzi delle apparecchiature stanno diminuendo, il tasso di installazione continua ad essere elevato e esiste un notevole potenziale di ulteriore crescita. Tuttavia, la loro intrinseca intermittenza porrà sfide crescenti man mano che diventeranno più dominanti. Altre fonti di energia rinnovabile – energia idroelettrica, geotermica e biomassa – possono fornire più facilmente energia di carico di base controllabile, ma queste fonti hanno molte meno opportunità di crescita a causa dei limiti di ubicazione, geologia e fornitura.
Le speranze di ottenere livelli elevati di fornitura di energia eolica e solare sono guidate principalmente dal presupposto che le società industriali possano e debbano mantenere livelli molto elevati di utilizzo dell’energia. La sfida è sempre di scala: se il consumo di energia negli Stati Uniti potesse essere ridotto in modo significativo (dal 70 al 90%), allora un regime energetico affidabile e interamente rinnovabile diventerebbe molto più facile da immaginare e più economico da progettare.
Dobbiamo adattarci a meno energia
Considerando la velocità e la portata delle riduzioni delle emissioni necessarie per evitare la catastrofe climatica, le persone nei paesi industrializzati avranno meno energia di quella a cui sono abituati a consumarne.
Nonostante il nostro comprensibile desiderio di mantenere gli attuali livelli di comfort e comodità, vale la pena tenere presente un’analisi dell’impronta ecologica.
Secondo i calcoli del Global Footprint Network, la terra produttiva e l’acqua a disposizione di ogni persona sulla Terra per vivere in modo sostenibile nel 2019 erano di 1,6 ettari globali . Nel frattempo, l’impronta ecologica pro capite degli Stati Uniti era di 8,1 ettari globali pro capite nel 2018 (se l’intera popolazione mondiale vivesse con questa impronta, sarebbero necessari cinque pianeti Terra).
Chiaramente, dovremmo puntare a un livello di consumo energetico e materiale sostenibile, che, in media, è significativamente inferiore a quello attuale. Se non raggiungiamo questo obiettivo, alla fine ci ritroveremo colti di sorpresa, con conseguenze economiche e politiche significative.
Cosa dovremmo fare per prepararci alla riduzione energetica? Guardate alla California come modello: a partire dagli anni ’70, la sua economia è cresciuta mentre la sua domanda di elettricità pro capite non è cresciuta. Lo Stato ha incoraggiato la cooperazione tra istituti di ricerca, produttori, servizi pubblici e regolatori per determinare come impedire la crescita della domanda modificando il modo in cui viene utilizzata l’elettricità.
Il consumismo è un problema, non una soluzione
Nell’alba dell’era post-fossile, la conservazione batte il consumo. Se diventa più difficile e costoso produrre e distribuire beni, le persone dovranno usarli più a lungo e riutilizzarli, rigenerarli e riciclarli ove possibile. Il passaggio dal consumismo alla conservazione trasformerà la cultura, l’economia e la politica governativa americana.
L’economia rinnovabile sarà probabilmente più lenta e più locale. La crescita economica potrebbe invertirsi man mano che il consumo pro capite diminuisce. Se vogliamo evitare un crollo finanziario, potremmo aver bisogno di un diverso principio di organizzazione economica. Nel suo libro del 2014 sul cambiamento climatico, This Changes Everything , Naomi Klein si chiede se il capitalismo possa essere preservato nell’era del cambiamento climatico. Anche se probabilmente è possibile, in assenza di una crescita complessiva, i profitti di pochi dovranno avere un costo per tutti gli altri, una situazione a cui abbiamo assistito negli anni successivi al crollo finanziario del 2008.
La crescita della popolazione rende tutto più difficile
La popolazione è una questione climatica ed energetica. Se è probabile che l’energia e i materiali diminuiscano nei prossimi decenni, la crescita della popolazione significherà un consumo pro capite ancora inferiore. Su base netta (nascite meno morti), stiamo guadagnando 83 milioni di esseri umani ogni anno – secondo un rapporto delle Nazioni Unite del 2017 – un numero senza precedenti, anche se il tasso percentuale di crescita sta rallentando.
I politici possono contribuire a ridurre la popolazione promuovendo la pianificazione familiare, la persuasione pubblica, innalzando il livello di istruzione delle donne povere e dando alle donne il controllo completo sui loro diritti riproduttivi. (Per raccomandazioni dettagliate, consultare organizzazioni demografiche come Population Institute e Population Media Center .)
I combustibili fossili sono troppo preziosi per essere allocati esclusivamente in base alle forze di mercato
Per scopi non energetici, le società industriali avranno bisogno di combustibili fossili per alcune applicazioni fino alle fasi finali della transizione energetica – e forse anche oltre. Fondamentalmente, abbiamo bisogno di combustibili fossili per i processi industriali e i trasporti per costruire e installare sistemi di energia rinnovabile . Ne avremo bisogno anche per l’agricoltura, l’industria manifatturiera e i trasporti in generale finché non saranno disponibili solide tecnologie basate sulle energie rinnovabili. Ciò pone diversi problemi.
Man mano che la parte migliore dei combustibili fossili rimanenti si esaurisce, estraiamo e bruciamo carbone, petrolio e gas naturale di qualità sempre inferiore e più difficile da ottenere. Praticamente tutte le nuove prospettive di produzione riguardano il tight oil, le sabbie bituminose, il petrolio ultrapesante, il petrolio delle acque profonde o il petrolio artico, che comportano tutti costi di produzione elevati e un elevato rischio ambientale rispetto al petrolio convenzionale trovato e prodotto nel corso del 20° secolo.
La raffinazione di combustibili più pesanti e più sporchi (nel caso delle sabbie bituminose) crea sempre più co-inquinanti, con impatti sproporzionati sulla salute e oneri sulle comunità a basso reddito. Il fatto che l’industria dei combustibili fossili richiederà livelli sempre crescenti di investimenti per unità di energia prodotta ha implicazioni cupe per la transizione energetica: il deterioramento del settore dei combustibili fossili avrà bisogno di una larga fetta del capitale disponibile della società per mantenere i servizi attuali, proprio come la costruzione e l’uscita con le energie rinnovabili richiederà ancora più capitale.
Il pericolo è che i combustibili fossili diventino così costosi da non poter più permetterci il progetto di transizione.
Ma non possiamo accelerare troppo la transizione. Affrettare la transizione significherà un aumento complessivo delle emissioni, a meno che non riduciamo gli altri usi attuali dei combustibili fossili. Per alimentare la transizione senza aumentare le emissioni complessive di gas serra, potremmo dover privare alcuni settori dell’economia dei combustibili fossili prima che siano disponibili adeguati sostituti rinnovabili. Ciò significherebbe ridurre il consumo energetico complessivo e i benefici economici derivanti dall’uso dell’energia, facendo attenzione a minimizzare l’impatto sulle comunità già vulnerabili ed economicamente svantaggiate.
Stiamo entrando in un periodo di triage dei combustibili fossili. Piuttosto che allocare i combustibili fossili semplicemente su base di mercato (chi li paga li ottiene), sarebbe più giusto trovare modi per allocare i combustibili in base all’importanza strategica dei settori sociali da essi dipendenti e alla relativa facilità e tempestività di transizione di questi settori verso sostituti rinnovabili.
L’agricoltura, ad esempio, potrebbe essere considerata la massima priorità per le continue allocazioni di combustibili fossili, mentre i viaggi aerei commerciali assumono una priorità molto inferiore. Forse non abbiamo bisogno di un unico prezzo per il carbonio, ma di prezzi diversi per usi diversi. Non solo vediamo una scarsa discussione di questa prospettiva nella letteratura sulla politica energetica, ma sono pochi i governi che riconoscono la necessità di un bilancio del carbonio. Il centro di gravità politico, in particolare negli Stati Uniti, dovrà spostarsi in modo significativo prima che i decisori possano riconoscere la necessità di una valutazione dei combustibili fossili.
Poiché l’estrazione dei combustibili fossili diventa sempre più costosa, potrebbe esserci una tentazione sempre maggiore di utilizzare l’energia disponibile e il capitale di investimento semplicemente per mantenere i modelli di consumo esistenti, rimandando qualsiasi sforzo per effettuare la transizione. Se procrastiniamo troppo, raccoglieremo i peggiori risultati possibili: caos climatico, un’economia sventrata e nessuna possibilità di costruire un ponte verso un futuro di energie rinnovabili.
Tutto è connesso
Durante tutta la transizione energetica, si dovrà prestare grande attenzione ai collegamenti interdipendenti e alle catene di approvvigionamento che collegano vari settori (comunicazioni, estrazione mineraria e trasporti tengono insieme gran parte di ciò che facciamo nelle società industriali). Alcuni anelli delle catene di approvvigionamento saranno difficili da sostituire e le catene possono essere fragili: un problema anche con un solo anello può mettere in pericolo l’intera catena.
Consideriamo, ad esempio, i materiali necessari per produrre e far funzionare una turbina eolica. I componenti provengono da diversi settori produttivi in vari luoghi del mondo.
La pianificazione dovrà tenere conto di tali interdipendenze. Come ogni ecologista sa, non si può fare una cosa sola .
Questo cambia davvero tutto
Le transizioni energetiche cambiano le società dal basso verso l’alto e dall’interno. Dal punto di vista delle pubbliche relazioni, potrebbe essere utile dare ai politici o al pubblico l’impressione che la vita continuerà come prima mentre stacchiamo le centrali elettriche a carbone e colleghiamo i pannelli solari. Tuttavia, la realtà sarà probabilmente molto diversa.
Durante le transizioni energetiche storiche, le economie e i sistemi politici hanno subito profonde metamorfosi. La rivoluzione agricola e la rivoluzione industriale alimentata dai combustibili fossili hanno costituito spartiacque sociali. Siamo all’apice di una trasformazione altrettanto decisiva.
Se la transizione verso l’energia rinnovabile avrà successo, otterremo risparmi nelle spese energetiche continue necessarie per ogni incremento della produzione economica, e potremmo essere ricompensati con una qualità della vita che è effettivamente preferibile a quella attuale.
Godremo di un clima molto più stabile e di un impatto notevolmente ridotto sulla salute e sull’ambiente derivante dalle attività di produzione di energia. Tuttavia, la conversione all’energia rinnovabile al 100% non risolverà altri problemi ambientali come la deforestazione, il degrado del territorio e l’estinzione delle specie.
Forse, l’aspetto più impegnativo di questa transizione è la sua implicazione per la crescita economica. Mentre l’energia abbondante e a basso costo dei combustibili fossili ha consentito lo sviluppo di un’economia in crescita orientata al consumo, l’energia rinnovabile probabilmente non sarà in grado di sostenere tale economia.
Invece di pianificare un’espansione continua e senza fine, i politici devono iniziare a immaginare come potrebbe apparire un’economia post-crescita funzionale. Tra le altre cose, l’obsolescenza programmata dei manufatti deve finire a favore di prodotti molto più durevoli che possano essere riutilizzati, riparati, rigenerati o riciclati all’infinito.
Sembra saggio incanalare gli sforzi della società verso strategie senza rimpianti, sforzi che spostano le aspettative, enfatizzano la qualità della vita rispetto ai consumi e rafforzano la resilienza della comunità. Anche se potrebbe essere impossibile prevedere il risultato finale della transizione alle energie rinnovabili, dobbiamo cercare di comprenderne la portata e la direzione generale.
I nostri discendenti abiteranno un mondo rinnovabile che funziona in modo diverso dal nostro. Se sarà migliore o peggiore dipende dalle nostre decisioni attuali. Prima affronteremo le decisioni più ovvie e urgenti (a partire da un tetto globale obbligatorio alle emissioni di carbonio), prima potremo anticipare le successive ondate di problemi e scelte.
Autori: David Fridley, è uno scienziato in pensione e affiliato dell’Energy Technologies Area presso il Lawrence Berkeley National Laboratory, nonché consulente del Post Carbon Institute. Richard Heinberg, è senior fellow del Post Carbon Institute e autore di Power: Limits and Prospettive per la sopravvivenza umana, coautore, con David Fridley, di Our Renewable Future e collaboratore dell’Osservatorio . Adattato da Our Renewable Future © 2016 del Post Carbon Institute e concesso in licenza con Creative Commons CC BY-NC-ND 4.0 con il permesso di Island Press. Adattato e prodotto da Earth | Cibo | Life , un progetto dell’Independent Media Institute.
