Energia 100% rinnovabile in Italia: una visione per la decarbonizzazione totale del sistema energetico entro il 2050

Introduzione

Il cambiamento climatico rappresenta una delle maggiori sfide del nostro tempo, con l’obiettivo di limitare l’aumento della temperatura globale a 1,5°C rispetto ai livelli preindustriali. La fotografia attuale dell'incidenza di energia rinnovabile sul consumo totale è abbastanza lontana, soprattutto in Italia da questo100% auspicabile ma, L’Italia, in linea con gli impegni dell’Unione Europea, mira a raggiungere la neutralità carbonica entro il 2050. Questo studio, condotto da Lorenzo Mario Pastore e Livio de Santoli dell’Università Sapienza di Roma, esplora la fattibilità tecnica ed economica di un sistema energetico italiano completamente rinnovabile, analizzando strategie per decarbonizzare i settori "hard-to-abate" e integrare flessibilità nel sistema.

Percentuale di energia rinnovabile sul fabbisogno di energia totale

Metodologia

Lo studio utilizza il software EnergyPLAN, accoppiato con il toolbox MAT4EnergyPLAN in MATLAB, per simulare scenari energetici con risoluzione oraria. L’approccio combina:  

1. Risparmio energetico negli edifici e nell’industria.  

2. Elettrificazione del riscaldamento (pompe di calore) e dei trasporti leggeri (veicoli elettrici).  

3. Teleriscaldamento alimentato da fonti rinnovabili e recupero di calore industriale.  

4. Tecnologie Power-to-X (idrogeno, biocarburanti, e-fuel) per i settori difficili da elettrificare, come trasporti pesanti e industria ad alta temperatura.  

Un processo di ottimizzazione multiobiettivo definisce la capacità ottimale di fotovoltaico (PV), eolico onshore/offshore e batterie, minimizzando costi annuali e produzione critica di elettricità in eccesso (CEEP).

Scenari di Decarbonizzazione

Sono stati valutati 12 scenari, combinando diverse strategie:  

- Trasporti pesanti: biocarburanti, idrogeno (FCEV) o e-fuel (DME sintetico).  

- Industria: biocarburanti o e-fuel (SNG sintetico).  

- Flessibilità della domanda: gestione intelligente della ricarica dei veicoli elettrici (40-70%) e demand response (2-10% della domanda elettrica).  

Risultati Chiave

1. Mix Energetico:  

   - Il 90% dell’elettricità può derivare da PV ed eolico, con il restante 10% da biomassa, idroelettrico e geotermia.  

   - La capacità ottimale di PV varia tra 100 e 220 GW, mentre l’eolico sfrutta quasi tutto il potenziale nazionale (115 GW onshore, 56 GW offshore).  

2. Ruolo dell’Idrogeno:  

   - Gli scenari con idrogeno diretto (FCEV) riducono del 20% il consumo di energia primaria rispetto agli e-fuel, grazie all’efficienza delle celle a combustibile.  

   - L’idrogeno limita la dipendenza dalle batterie stazionarie, sfruttando l’oversizing degli elettrolizzatori (5x la domanda) e stoccaggio (7 giorni).  

3. Biomassa:  

   - L’uso esclusivo di biocarburanti supera la disponibilità sostenibile italiana (250 TWh/anno).  

   - La combinazione di biocarburanti idrogenati ed e-fuel mantiene il consumo entro i limiti, ma richiede sinergie tra settori.  

4. Costi Annuali:  

   - Gli scenari con idrogeno sono i più costosi (≈300 G€/anno), mentre l’uso di e-fuel e flessibilità della domanda riduce i costi del 15-20%.  

Discussione

- Priorità all’Eolico: Nonostante l’alto potenziale del fotovoltaico, l’eolico è preferito per il profilo di generazione più stabile, riducendo il CEEP (7-12%).  

- Flessibilità della Domanda: Una gestione intelligente della ricarica (70% smart charging, 10% V2G-,scambi tra veicoli e rete) abbassa del 2% il CEEP e ottimizza l'utilizzo delle batterie.  

- Sfide: La transizione richiede investimenti in infrastrutture per l’idrogeno e una pianificazione integrata tra settori (energia, trasporti, industria).  

Conclusioni

Lo studio dimostra che un’Italia 100% rinnovabile entro il 2050 è tecnicamente ed economicamente fattibile, purché si adotti un approccio sistemico:  

1. Elettrificazione dei settori a bassa temperatura (riscaldamento, trasporti leggeri).  

2. Power-to-X per l’industria e i trasporti pesanti, privilegiando l’idrogeno dove sostenibile.  

3. Flessibilità della domanda e integrazione tra reti energetiche.  

La biomassa rimane un nodo critico: il suo uso deve essere ottimizzato per evitare conflitti con la sostenibilità ambientale. La roadmap richiede politiche coerenti, incentivi per le rinnovabili e cooperazione transettoriale.  

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Riferimenti 

Il lavoro si basa su dati Eurostat, rapporti del Ministero della Transizione Ecologica e studi internazionali, citati nell’articolo originale (disponibile su *Energy*, Volume 317, 2025).

Link all'articolo https://www.dropbox.com/scl/fi/l9kejmjdzlsr1xrlzoku5/1-s2.0-S0360544225003913-main.pdf?rlkey=9v3avyxf53g3q9g2rnf8m9t6q&st=10na11l4&dl=0