Il ruolo dell’idroelettrico nel processo di transizione energetica / Ricerca sul Sistema Energetico - RSE SpA
ID 22834 | 30.10.2024 / In allegato
La monografia Il ruolo dell’idroelettrico nel processo di transizione energetica fa parte della collana RSEviewe ha l’obiettivo di fornire lo stato dell’arte del settore idroelettrico, con particolare riferimento al contesto nazionale.
Le dinamiche in atto nel processo di transizione energetica e le politiche di adattamento ai cambiamenti climatici stanno mettendo in evidenza la strategicità degli impianti idroelettrici nel contribuire alla fornitura dei servizi di bilanciamento di cui necessita sempre più la rete elettrica per rendere sostenibile lo sfruttamento delle fonti rinnovabili discontinue e nel mitigare gli impatti dei cambiamenti climatici, con particolare riferimento alle crisi idriche e alle precipitazioni intense.
Le strategie energetiche nazionali tengono in debito conto che sul territorio italiano sarà difficile aumentare in modo tangibile, nel prossimo futuro, la potenza idroelettrica poiché la maggior parte dei siti idonei alla costruzione di grandi impianti è già stata sfruttata. Tuttavia, cresce anche la consapevolezza che è altrettanto importante mantenere in funzione l’attuale parco infrastrutturale nazionale, caratterizzato da un’età media tra le più alte in Europa, per sostenere la decarbonizzazione del sistema energetico.
Sebbene gli impianti idroelettrici rappresentino un tassello importante nel percorso verso la neutralità climatica del continente europeo entro il 2050, di fatto le strategie politiche nazionali ed europee continuano a ritenere scontato il contributo di questo settore alla produzione di energia pulita, senza tenere conto che il nuovo contesto geopolitico, economico, sociale e ambientale ha fatto nascere nuove esigenze di ricerca, sviluppo e innovazione mentre i cambiamenti climatici esaspereranno gli squilibri spazio-temporali della disponibilità della risorsa idrica, creando potenziali conflitti nella definizione delle priorità di utilizzo dell’acqua.
La monografia mette in luce gli studi e i prodotti sviluppati negli ultimi anni nei progetti finanziati dal fondo della Ricerca di Sistema per preservare il patrimonio delle infrastrutture esistenti, per valorizzare e potenziare i punti di forza di questo settore e per analizzare le barriere tecniche, sociali, ambientali ed economiche che potrebbero ostacolare l’impiego di questi impianti a scapito del processo di transizione ecologica e della società.
A livello italiano devono tuttavia essere affrontate con estrema urgenza alcune questioni burocratiche; in primis, la definizione delle modalità di rinnovo delle concessioni, visto che l’86% scadrà entro il 2029. Questa situazione di stallo, unitamente alle lungaggini legate al permitting, sta comportando una forte riduzione degli investimenti e potrebbe addirittura portare al decommissioning di impianti di grande taglia con impatti pesanti sul processo di transizione ecologica.
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A livello mondiale l’energia idroelettrica rappresenta tutt’oggi la principale fonte rinnovabile in termini di generazione e di capacità.
Nel 2021 gli impianti idroelettrici hanno fornito quasi 4.300 TWh, pari al 15% circa della produzione elettrica mondiale, con una capacità installata di poco superiore a 1.235 GW [2]. Anche nel panorama energetico italiano l’idroelettrico è la principale fonte rinnovabile in termini di generazione ma non di potenza installata. Nel 2021 gli impianti idroelettrici hanno prodotto oltre 45 TWh, pari al 39% della produzione complessiva da fonti rinnovabili, potendo contare su una potenza di circa 19 GW, inferiore solo a quella degli impianti fotovoltaici pari a quasi 23 GW.
Nel processo di transizione verso un sistema energetico a basse emissioni di carbonio, sostenibile e resiliente, che mira alla neutralità climatica entro il 2050, l’idroelettrico è in grado di assolvere il compito, sempre più rilevante, di fornire servizi per il bilanciamento tra consumo e produzione di energia. Grazie alla generazione flessibile e alla capacità di accumulo, l’idroelettrico contribuisce a creare i presupposti per agevolare l’integrazione in rete delle fonti rinnovabili non programmabili e a preservare, allo stesso tempo, l’adeguatezza, la sicurezza e la resilienza del sistema energetico.
Introduzione
Capitolo 2 Gli impianti idroelettrici
2.1 Cenni storici sullo sviluppo dell’idroelettrico in Italia e sul controllo istituzionale
2.1.1 Il controllo delle istituzioni e l’evoluzione del quadro normativo
2.1.2 Un gap generazionale da colmare
2.1.3 Un rinnovato interesse per l’idroelettrico
2.2 Classificazione degli impianti
2.2.1 Capacità di regolazione della produzione
2.2.2 Potenza installata (o di concessione)
2.2.3 Salto utile lordo
2.3 Destinazioni d’uso principali
Capitolo 3 La produzione idroelettrica mondiale e nazionale
3.1 La principale fonte rinnovabile nel mondo: l’idroelettrico
3.2 L’idroelettrico in Italia
Capitolo 4 Scenari energetici al 2030
4.1 Consumi di energia elettrica in Italia, attuali e al 2030
4.2 Generazione elettrica da FER in Italia, attuale e al 2030
4.3 Il ruolo dell’idroelettrico negli scenari al 2030
4.4 Prospettive oltre il 2030
Capitolo 5 I punti di forza dell’idroelettrico nel processo di transizione
5.1 Flessibilità della produzione e dell’accumulo
5.1.1 Caso studio: ibridazione di un impianto di pompaggio con sistemi di accumulo elettrochimico e volani
5.2 Capacità di accumulo: impianti di pompaggio
5.2.1 Utilizzo degli impianti di pompaggio esistenti
5.2.2 Potenziale di pompaggio idroelettrico
5.2.3 Criteri, indicatori e metodi per la localizzazione dei pompaggi
5.3 Mitigazione dei rischi associati a eventi meteorologici estremi
5.3.1 La valutazione e la gestione del rischio alluvioni
5.3.2 La laminazione delle piene
5.3.3 La ricostruzione degli eventi di piena 131
Capitolo 6 Le principali barriere allo sviluppo dell’idroelettrico
6.1 Il rinnovo delle concessioni
6.1.1 Alcune considerazioni sul quadro regolatorio adottato a livello europeo
6.1.2 La regionalizzazione delle concessioni idroelettriche
6.1.3 Rinnovare le concessioni per rilanciare il settore idroelettrico: opportunità e criticità
6.2 L’accettabilità sociale delle dighe sul territorio
6.2.1 La promozione delle iniziative italiane sull’accettabilità sociale delle dighe a livello europeo
6.2.2 Celebrazione del Dam Day a livello europeo il 29 maggio di ogni anno
6.3 Impatto dei cambiamenti climatici
6.3.1 Effetti sulla disponibilità idrica e sulla producibilità idroelettrica
6.3.2 Effetti sugli ecosistemi e sulla qualità delle acque
6.4 Studio del processo di interrimento dei serbatoi e impatto sulla capacità di stoccaggio
6.5 Aspetti da attenzionare per lo sviluppo sostenibile del settore idrico e idroelettrico
6.5.1 Consumi e uso plurimo della risorsa idrica
6.5.2 Deflusso minimo ecologico
6.5.3 Soluzioni per la protezione della flora e della fauna fluviale
Capitolo 7 Come valorizzare il patrimonio infrastrutturale idroelettrico
7.1 Valutazione della sicurezza sismica delle dighe di calcestruzzo
7.2 Asseverazione delle condotte forzate
7.2.1 Metodi semplificati e avanzati per la verifica agli stati limite
7.2.2 L’analisi del rischio antropico
7.3 Studi specialistici volti a preservare il patrimonio idroelettrico nazionale
7.3.1 Il caso della diga di Beauregard: un esempio virtuoso
7.3.2 Studio degli effetti dell’impatto di un masso sulla diga di Place Moulin
7.4 Strumenti per l’analisi del rischio in ambienti antropizzati
7.4.1 Lo strumento FLOODRISK
7.4.2 Lo strumento HALTFLOOD
7.4.3 Il modello geo-idrologico CRHyME
7.4.4 Il codice SPHERA (RSE SpA)
Capitolo 8 Nuove regole di mercato per remunerare i servizi dell’idroelettrico
8.1 Sistema di scambio all’ingrosso dell’energia elettrica e di approvvigionamento a mercato dei servizi di regolazione del sistema elettrico: assetto attuale
8.2 Evoluzione recente e futura del mercato elettrico
8.2.1 Nuova disciplina del dispacciamento elettrico
8.2.2 Progetti pilota Terna ai sensi della deliberazione n. 300/2017
8.2.3 Introduzione della risoluzione al quarto d’ora e dei prezzi di acquisto zonali nei mercati dell’energia
8.2.4 Il mercato della capacità
8.2.5 Piattaforme europee di scambio delle risorse di bilanciamento
8.3 Meccanismo di approvvigionamento a termine di nuova capacità di stoccaggio elettrico
8.3.1 Contesto normativo
8.3.2 Schema del sistema di approvvigionamento a termine dello stoccaggio elettrico
8.3.3 Schema di funzionamento del sistema di approvvigionamento a termine dello stoccaggio elettrico
8.3.4 Prevista esecuzione delle aste
8.3.5 Prima stima del fabbisogno di capacità di stoccaggio
8.3.6 Stima preliminare della remuneratività degli investimenti in nuovi impianti di pompaggio alle condizioni attuali di mercato
Capitolo 9 Idroelettrico, tassonomia e finanza sostenibile
Capitolo 10 Priorità di innovazione e ricerca nel settore idroelettrico
10.1 La Research and Innovation Agenda del progetto HYDROPOWER-EUROPE
10.1.1 Incremento della flessibilità
10.1.2 Ottimizzazione dei sistemi di manutenzione e controllo
10.1.3 Resilienza dei macchinari elettromeccanici e delle infrastrutture
10.1.4 Sviluppo di nuovi concetti emergenti
10.1.5 Soluzioni a minor impatto ambientale
10.1.6 Mitigazione dell’impatto del riscaldamento globale
10.2 La Strategic Industry Roadmap del progetto HYDROPOWER-EUROPE
10.3 Avvio della piattaforma ETIP HYDROPOWER
Capitolo 11 Note conclusive
Capitolo 12 Acronimi
Bibliografia
Appendici
A. Glossario di un impianto idroelettrico
B. I disastri che condizionarono la pubblica opinione in Italia e le principali lesson learned
C. Stralcio del testo della lettera trasmessa dal Segretariato Generale dell’UE all’Italia (Ministro degli Affari esteri)
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