Il presidente degli Stati Uniti Joe Biden ha fatto della lotta contro il riscaldamento globale una priorità assoluta in tutte le sfere di attività del governo e promette di rendere il sistema elettrico statunitense libero al 100% dal biossido di carbonio entro il 2035. Tuttavia, non ha spiegato come l’amministrazione intende raggiungere questo obiettivo. La scelta della tecnologia gioca un ruolo chiave.

Molti attivisti per il clima – ma non tutti – spingono per un piano basato esclusivamente sulle cosiddette fonti di energia rinnovabile, in particolare eolica e solare, senza alcun uso di energia nucleare. Ma senza energia nucleare, lo sforzo verde di Biden sarà destinato al disastro.

L’unica alternativa disponibile al nucleare su larga scala sarebbe quella di aumentare l’energia eolica e solare per coprire l’80% o più della produzione totale di elettricità. Altre fonti, come l’energia idroelettrica, geotermica, biomassa (con reimpianto), difficilmente potrebbero coprire più del 20% circa del consumo totale degli Stati Uniti.

Sarebbe necessaria una vasta infrastruttura per supportare una così grande dipendenza dall’eolico e dal solare, che sono fonti di energia intermittenti, che richiedono molta terra e risorse. Questo include la ristrutturazione dell’intera rete elettrica degli Stati Uniti e la creazione di gigantesche quantità di capacità e di stoccaggio dell’elettricità.

Se si tiene conto dell’entità delle risorse finanziarie e fisiche che dovrebbero essere investite, è chiaro che questo scenario non sarà mai portato a termine.

Invece del nirvana promesso dell’energia rinnovabile al 100%, la conclusione finirebbe inevitabilmente nel caos con l’esplosione dei costi dell’elettricità, frequenti blackout, razionamento del consumo di elettricità e misure repressive per ridurre il consumo di energia. Molte centrali elettriche molto probabilmente continuerebbero a bruciare combustibili fossili, poiché il paese non sarebbe in grado di andare avanti senza di essi.

Molto prima, un potente contraccolpo politico avrebbe probabilmente spazzato via il Partito Democratico dal potere, insieme a chiunque altro identificato con il piano. Quindi cosa c’è di così problematico nello scenario “100% rinnovabile”?

Primo: l’output delle turbine eoliche e delle celle solari fluttua in una vasta gamma su scale temporali di minuti, a seconda delle condizioni meteorologiche. La produzione delle celle solari varia a seconda della copertura nuvolosa e dell’ora del giorno, essendo pari a zero di notte.

A causa delle variazioni erratiche della forza del vento, l’output medio di una turbina eolica onshore è generalmente solo un terzo della sua capacità nominale massima (la cifra è circa il 38% per una turbina offshore). Circa 2000 turbine eoliche di dimensioni tipiche da 1,5 megawatt sono necessarie per generare tanta energia elettrica media quanto una centrale nucleare standard da un gigawatt. A differenza delle turbine eoliche, le centrali nucleari generano un flusso costante e controllabile di elettricità.

Per ottenere una fornitura affidabile basata sull’eolico e sul solare, sono necessarie fonti di elettricità supplementari per intervenire quando la loro produzione diminuisce. Questo costa denaro. Nella maggior parte delle pratiche attuali – dove i combustibili fossili non sono ancora stati banditi – questo viene fatto principalmente con l’aiuto di turbine a gas ausiliarie, generatori diesel o – quando le centrali nucleari sono disponibili – con il “load-following” che regola costantemente la produzione delle centrali nucleari. Il load-following può funzionare finché il rapporto tra nucleare ed eolico più solare è abbastanza grande.

Altrimenti, l’unica alternativa è importare elettricità da qualche altra parte, supponendo che sia disponibile quando ne hai bisogno, o immagazzinare parte della produzione delle fonti eoliche e solari e iniettare l’elettricità immagazzinata di nuovo nella rete quando la loro produzione scende. L’opzione più citata è quella di usare batterie, ma molte batterie.

Il secondo problema di base è la bassa densità di potenza dell’energia eolica e solare. A parte gli uragani e i tornado, il vento è una forma diffusa di energia che richiede grandi aree per “raccoglierla”. Lo stesso vale per la luce del sole sulla superficie della Terra.

Rispetto alle centrali nucleari o alle centrali a combustibile fossile all’avanguardia, l’eolico e il solare richiedono centinaia di volte più unità individuali, centinaia di volte più superficie di terreno e decine di volte più grandi quantità di acciaio, cemento e altri materiali per produrre una data potenza media.

La figura qui sotto illustra cosa significa bassa densità di potenza: una turbina eolica offshore GE Haliade X alta 260 metri e da 12 MW, confrontata con le dimensioni di una centrale nucleare – in questo caso un reattore di generazione avanzata sviluppato dalla società ThorCon per l’Indonesia.

L’Heliade X della GE è alto due terzi dell’Empire State Building, o la metà dell’ex World Trade Center! Ma per una potenza nominale di 12 megawatt, saremo fortunati ad avere una potenza media di 5 MW quindi un centesimo della potenza della “minuscola” centrale nucleare sulla destra.

Questo è simile per l’uso del territorio. Michael Shellenberger, un ambientalista convinto che è diventato uno schietto sostenitore dell’energia nucleare, ha confrontato l’area di terra richiesta per un dato livello di produzione di energia da tipiche centrali nucleari, parchi eolici e solari in vari paesi.

Per esempio, la centrale nucleare di Borsella, nei Paesi Bassi, occupa circa 0,16 chilometri quadrati di terreno e produce 3,46 miliardi di chilowattora di elettricità all’anno, mentre il parco eolico olandese Gemini Offshore occupa 68 chilometri quadrati e produce 2,6 miliardi di chilowattora. La centrale nucleare produce 570 volte più energia per unità di superficie del parco eolico, e 370 volte più del parco solare Sunport Delfzijl.

In Corea del Sud il fattore era 625 volte per il nucleare rispetto all’eolico onshore e 468 volte per il nucleare rispetto al solare. Le cifre negli altri nove paesi esaminati sono analoghe.

Si noti anche che le turbine eoliche degradano la qualità della vita delle persone abbastanza sfortunate da vivere nelle vicinanze. Ironicamente, l’ambientalismo irrazionale ha causato una scala senza precedenti di distruzione del paesaggio naturale.

Questo ha dato un nuovo significato al termine blowback. In Germania, la resistenza delle popolazioni locali ha bloccato l’espansione dell’energia eolica. Anche i grandi parchi solari non sono popolari.

Non c’è dubbio che l’energia eolica e solare siano tecnologie mature, che hanno un ruolo importante da svolgere come fonti di energia complementari in contesti specifici. Ma per quanto riguarda l’economia dell’uso su larga scala, la lobby degli interessi commerciali legati all’energia eolica e solare – che ora è molto più grande di quanto lo sia mai stata la lobby nucleare – ha fatto tutto il possibile per gettare fumo negli occhi del pubblico.

Ci viene costantemente detto che il costo dell’energia eolica e solare è sceso drasticamente e che sono già le fonti di energia più economiche.

Il senso comune e i prezzi dell’elettricità in California, Germania e Danimarca – che hanno tutti puntato molto sulle energie rinnovabili – raccontano una storia diversa, così come molti studi indipendenti. Vedi per esempio lo studio dettagliato di Gordon Hughes dell’Università di Edimburgo, “Wind Power Economics – Rhetoric & Reality“.

I costi reali dell’eolico e del solare sono oscurati dai prezzi sovvenzionati, dai crediti per l’energia rinnovabile, dai crediti d’imposta sulla produzione, dagli sconti sui green bond, dall’ammortamento accelerato, dalle esenzioni dalle tasse di proprietà e dai crediti d’imposta.

Le fonti di combustibili fossili concorrenti sono “punite” con l’imposizione di tasse sul carbonio e dando la prima preferenza alle rinnovabili nell’acquisto di elettricità da parte dei fornitori di rete. (Vedere il capitolo 3 dell’eccellente libro Electrifying Our World, del co-fondatore di ThorCon Robert Hargraves).

I costi reali dell’energia eolica e solare includono anche gli investimenti necessari per integrarli in un sistema energetico nazionale che deve soddisfare in modo affidabile la domanda. Uno scenario di energia rinnovabile al 100% significa trasformare un vasto sistema elettrico che è stato progettato per funzionare sulla base di combustibili fossili stabili e (più tardi) di fonti di energia nucleare.

Durante la conferenza Windpower 2019, Dan Shreve, capo dell’analisi globale di Wood Mackenzie Power and Renewables, ha dichiarato che raggiungere il 100% di energia rinnovabile richiederebbe il raddoppio della lunghezza delle linee di trasmissione elettrica ad alta tensione negli Stati Uniti.

Questo significa mettere più di 320.000 chilometri di nuove linee di trasmissione. Inoltre, gli Stati Uniti avrebbero bisogno di enormi quantità di capacità di immagazzinamento dell’elettricità. Quanta elettricità dovrebbe essere immagazzinata in batterie e altri sistemi di stoccaggio per assicurarsi che le luci non vadano via quando fa buio e il vento cala?

Questa è una domanda complicata, ma vale la pena citare un paio di stime grezze.

Willem Post, ex ingegnere e frequente scrittore di questioni energetiche, affronta la questione: “Secondo i dati meteorologici, gli Stati Uniti hanno delle pause vento/sole di più giorni che coprono almeno il 25% della superficie terrestre. Si verificano in momenti casuali durante l’anno. Una stasi è definita al 15% della normale produzione di elettricità per quel periodo dell’anno”.

Stimando quanta elettricità dovrebbe essere fornita dai sistemi di immagazzinamento per compensare la mancata produzione eolica e solare durante una tale tregua di un giorno, si arriva a 67 miliardi di chilowatt-ora.

Per fare un confronto, la batteria di un’auto elettrica Tesla modello S può immagazzinare circa 85 kilowatt-ora. Dividendo questo nella sua stima, otteniamo l’equivalente di 788 milioni di batterie Tesla S completamente cariche.

Il fondatore di Tesla, Elon Musk, ha promesso che i costi di stoccaggio delle batterie scenderanno a 100 dollari per chilowattora – un miglioramento del 30% rispetto ad oggi. Il prezzo sarebbe quindi di 6,7 trilioni di dollari per il primo set completo di batterie. Speriamo che non debbano essere sostituite troppo spesso.

I risultati di uno studio molto più elaborato sono stati riportati l’anno scorso nella rivista di ingegneria Bridge. Gli autori hanno utilizzato i dati per il carico orario di elettricità e le condizioni meteorologiche nei sette stati del New England degli Stati Uniti durante il 2018, scalando le capacità eoliche e solari per farle corrispondere al consumo annuale di energia. Lo studio prende in considerazione l’intero regime di funzionamento del sistema di fonti e stoccaggio, che mostra forti variazioni stagionali.

Gli autori giungono a una stima di 14 miliardi di chilowattora per la quantità di capacità di stoccaggio dell’elettricità che sarebbe necessaria per garantire una fornitura affidabile per il New England in uno scenario “100% eolico e solare”. Se scaliamo questa stima a tutti gli Stati Uniti – il cui consumo di elettricità è 35 volte più grande – otteniamo la terrificante cifra di 490 miliardi di kilowatt-ora.

Supponendo l’immagazzinamento di tutte le batterie al prezzo ottimistico di 100 dollari per kWh, il prezzo sarebbe di 49 trilioni di dollari!

La quantità effettiva di capacità di stoccaggio richiesta sarebbe presumibilmente molto meno di quanto suggerisce questa estrapolazione. Tra l’altro, le condizioni climatiche e meteorologiche sono molto diverse tra le varie regioni degli Stati Uniti.

Inoltre, la costruzione di 320.000 chilometri di nuove linee di trasmissione, come menzionato sopra, permetterebbe all’elettricità di essere costantemente spedita avanti e indietro per tutto il paese, secondo il tempo e l’ora del giorno.

Ma qualunque siano i milioni o i miliardi che costeranno le batterie, la sola prospettiva di una nazione che basa la sua intera sicurezza energetica su fonti di energia intermittenti, dipendenti dal tempo e dal clima, dovrebbe spaventare qualsiasi persona sana di mente.

Nel frattempo, alcuni attivisti del clima come David McDermott Hughes hanno proposto una soluzione molto più economica e veloce: Abbandonare l’obiettivo tradizionale di fornire un approvvigionamento energetico affidabile per soddisfare le richieste della società. Invece, richiedere alla popolazione di adattare il suo consumo all’offerta disponibile.

Secondo questa prescrizione, la popolazione statunitense dovrebbe semplicemente accettare il razionamento e le interruzioni di corrente, del tipo che purtroppo sono ancora comuni nei paesi sottosviluppati. Questo sarebbe il prezzo necessario per evitare l’apocalisse climatica.

Attenzione: leggete questo prima che vada via la luce.

Jonathan Tennenbaum

Scelto e curato da Jean Gabin