Pubblicato il: 11 dicembre 2024 / Aggiornamento del: 11 dicembre 2024 - Autore: Konrad Wolfenstein
Le centrali elettriche di carico di base sono necessarie in relazione alle energie rinnovabili? – Immagine: Xpert.Digital
Energie rinnovabili in aumento: è finita l’era delle centrali elettriche a carico di base?
Centrali nucleari e a carbone sotto pressione: come la transizione energetica sta cambiando il carico di base
Le centrali elettriche con carico di base svolgono un ruolo centrale nell'approvvigionamento energetico tradizionale poiché forniscono l'energia elettrica costantemente richiesta (carico di base). Queste centrali elettriche, come le centrali nucleari e quelle a carbone, funzionano continuamente e producono elettricità a bassi costi variabili. Ma con l’espansione delle energie rinnovabili (RE), la loro necessità viene sempre più messa in discussione.
Adatto a:
Perché le centrali elettriche di carico di base sono state necessarie finora
Le centrali elettriche di carico di base erano essenziali per soddisfare la domanda minima nella rete elettrica. Sono tecnicamente progettati per produrre elettricità 24 ore su 24 e per essere economicamente efficienti se utilizzati in modo continuo. Esempi tipici sono le centrali nucleari e a lignite, nonché le centrali ad acqua fluente. Tuttavia, queste tecnologie non sono molto flessibili e possono rispondere solo in misura limitata alle fluttuazioni della domanda o all’immissione di energia rinnovabile.
Le sfide poste dalle energie rinnovabili
Le energie rinnovabili come l'energia eolica e quella solare dipendono dalle condizioni meteorologiche e non generano elettricità in modo costante, ma fluttuano. Queste proprietà li rendono tecnicamente incapaci di sostenere il carico di base nel senso classico. Tuttavia possono garantire in modo affidabile l’approvvigionamento energetico attraverso reti intelligenti, tecnologie di accumulo e ulteriori centrali elettriche flessibili.
La transizione energetica ha portato a una riduzione della necessità di centrali elettriche con carico di base rigido. Sta invece diventando sempre più importante il concetto di “carico residuo”: la parte della domanda elettrica che non può essere coperta dalle energie rinnovabili è coperta da centrali elettriche flessibili come le centrali a gas o le turbine a gas a idrogeno.
Le centrali elettriche di carico di base sono ancora necessarie?
Gli studi dimostrano che un sistema energetico basato sulle energie rinnovabili può funzionare anche senza centrali elettriche di carico di base. Un mix di energia solare ed eolica combinato con lo stoccaggio (ad esempio, stoccaggio di batterie o idrogeno), il controllo flessibile del carico e le centrali elettriche a carico residuo possono garantire la sicurezza dell’approvvigionamento. L’integrazione delle centrali elettriche di carico di base avrebbe senso solo se fossero economicamente competitive, il che spesso non è vero a causa degli elevati costi di investimento.
Le centrali a carico residuo sono centrali elettriche che servono a coprire il cosiddetto carico residuo. Il carico residuo è la parte del fabbisogno elettrico che rimane dopo aver dedotto l'immissione in rete delle energie rinnovabili fluttuanti come l'energia eolica e solare. In un sistema energetico sempre più caratterizzato da energie rinnovabili, queste centrali svolgono un ruolo centrale poiché garantiscono la sicurezza dell’approvvigionamento.
Tipologie di impianti a carico residuo
- Centrali elettriche a gas: sono considerate particolarmente adatte perché possono essere avviate o spente rapidamente.
- Impianti di biogas: questa fonte di energia rinnovabile può anche contribuire in modo flessibile alla copertura del carico residuo.
- Centrali idroelettriche (ad esempio centrali ad accumulazione con pompaggio): immagazzinano l'elettricità in eccesso e la rilasciano nuovamente quando necessario.
Approcci alternativi per proteggere l'alimentazione elettrica
- Tecnologie di stoccaggio: le centrali elettriche con sistema di pompaggio, le grandi batterie o lo stoccaggio dell’idrogeno possono compensare le fluttuazioni tra produzione e consumo.
- Flessibilità nella rete: le reti intelligenti (reti intelligenti) consentono un migliore controllo della domanda e dell'offerta.
- Centrali elettriche a carico residuo: funzionano solo quando necessario e spesso utilizzano tecnologie a basse emissioni come l’idrogeno o il biometano.
- Diversificazione: un ampio mix di fonti energetiche rinnovabili decentralizzate riduce la dipendenza dalle singole tecnologie.
Le centrali elettriche di carico di base non sono più assolutamente necessarie nel contesto di un sistema energetico dominato dalle energie rinnovabili. La sicurezza dell’approvvigionamento può essere garantita attraverso una combinazione di energie rinnovabili, stoccaggio, centrali elettriche flessibili e reti intelligenti. Il concetto di carico di base sta perdendo importanza a favore di soluzioni più flessibili e sostenibili.
Le energie rinnovabili svolgono un ruolo sempre più importante nell’approvvigionamento energetico, anche in relazione al carico di base. Tuttavia, il loro contributo alla copertura del carico di base differisce notevolmente da quello delle centrali elettriche tradizionali, poiché molte fonti rinnovabili dipendono dalle condizioni meteorologiche e quindi volatili. Tuttavia, esistono vari approcci e tecnologie per consentirne l’integrazione nella fornitura di carico di base.
Energia rinnovabile e suo ruolo nel carico di base
1. Carico di base di energia rinnovabile
- Centrali elettriche ad acqua fluente: sono naturalmente capaci di carico di base in quanto possono generare elettricità costante.
- Centrali elettriche a biomassa: possono anche fornire energia continua e sono quindi considerate capaci di carico di base.
- Centrali geotermiche: utilizzano l’energia geotermica e offrono una generazione di elettricità affidabile e costante.
2. Capacità di carico di base limitata dell’energia eolica e solare
- Gli impianti eolici e solari dipendono dalle condizioni meteorologiche e quindi non sono costantemente disponibili. Tuttavia, gli impianti eolici offshore sono considerati quasi in grado di sostenere il carico di base a causa delle loro elevate ore di pieno carico.
- La cosiddetta “dark doldrums” (assenza di vento e assenza di luce solare) rappresenta un problema che deve essere compensato con soluzioni di stoccaggio o altre tecnologie.
3. Tecnologie di stoccaggio e flessibilità
- Per compensare le fluttuazioni dell’energia eolica e solare, vengono utilizzate soluzioni di stoccaggio come lo stoccaggio di batterie, le centrali elettriche con pompaggio o lo stoccaggio dell’idrogeno. Queste tecnologie consentono di immagazzinare l’energia in eccesso e rilasciarla quando necessario.
- Le reti intelligenti (reti intelligenti) possono ottimizzare l’immissione di energia rinnovabile e colmare le lacune nell’approvvigionamento.
4. Modificato il concetto di carico di base:
- Con l’espansione delle energie rinnovabili, il concetto tradizionale di carico di base rigido viene sempre più sostituito da un sistema più flessibile. Invece di un’offerta di base costante, l’obiettivo è bilanciare dinamicamente domanda e offerta.
- La combinazione di diverse fonti di energia rinnovabile (ad esempio eolica, solare, biomassa) può garantire un approvvigionamento stabile perché si completano parzialmente a vicenda.
sfide
- L’espansione delle reti di stoccaggio e flessibili è fondamentale per consentire l’integrazione delle energie rinnovabili nella fornitura di carico di base.
- Tecnologie ponte come le centrali elettriche a gas sono temporaneamente necessarie per colmare le lacune di approvvigionamento.
- A lungo termine, un sistema basato interamente sull’energia rinnovabile potrebbe essere possibile se si realizzassero progressi tecnologici nello stoccaggio e nella gestione della rete.
Le energie rinnovabili possono fornire un contributo importante al carico di base attraverso combinazioni adeguate, tecnologie di accumulo e controllo intelligente della rete. Tuttavia, il concetto tradizionale di carico di base rigido viene sempre più sostituito da approcci più flessibili.
Le centrali elettriche convenzionali con carico di base hanno sempre svolto un ruolo centrale nella fornitura di energia, fornendo la quantità continua e minima di elettricità di cui una rete elettrica richiede 24 ore su 24. Questa fornitura di energia costante è essenziale per evitare interruzioni di corrente e garantire la stabilità della rete.
Perché le centrali elettriche convenzionali di carico di base sono (ancora) necessarie?
- Garantire l'approvvigionamento energetico: garantiscono una fornitura costante di energia, indipendentemente dall'ora del giorno o dalle condizioni meteorologiche. Ciò è particolarmente importante per i processi industriali, gli elettrodomestici in funzionamento continuo (ad esempio i frigoriferi) e le infrastrutture pubbliche come l’illuminazione stradale.
- Stabilità della rete: le centrali elettriche con carico di base contribuiscono alla stabilità della frequenza e della tensione nella rete elettrica, che è essenziale per il funzionamento sicuro dell’intero sistema.
- Bassi costi variabili: queste centrali elettriche sono progettate per generare elettricità in modo economicamente vantaggioso poiché di solito funzionano in modo continuo.
Quali centrali elettriche coprono il carico di base?
Tradizionalmente vengono utilizzate centrali elettriche di carico di base che sono tecnicamente in grado di generare elettricità per lunghi periodi di tempo:
- Centrali elettriche convenzionali: le centrali elettriche a carbone, nucleari e a gas naturale dominano qui grazie alla loro affidabilità e ai bassi costi operativi variabili.
- Energia rinnovabile: anche le centrali elettriche ad acqua fluente, gli impianti a biomassa e le centrali geotermiche possono contribuire a coprire il carico di base perché possono fornire energia continua.
Prospettive future
Con la transizione verso le energie rinnovabili, il ruolo delle centrali elettriche di carico di base viene rivalutato:
- I generatori volatili come quello eolico e solare non sono in grado di supportare il carico di base perché la loro produzione dipende dalle condizioni meteorologiche. La loro integrazione richiede quindi soluzioni di stoccaggio o tecnologie complementari come il power-to-gas o le centrali elettriche virtuali.
- Le tecnologie di stoccaggio come lo stoccaggio in batterie o le centrali elettriche con pompaggio stanno diventando sempre più importanti per compensare le fluttuazioni e rendere le energie rinnovabili in grado di supportare i carichi di base.
- Futuro senza centrali elettriche tradizionali di carico di base: gli scenari mostrano che un sistema energetico può funzionare anche senza centrali elettriche tradizionali di carico di base se le energie rinnovabili vengono collegate in rete e immagazzinate in modo efficiente.
Le centrali elettriche convenzionali di carico di base rimangono attualmente indispensabili per un approvvigionamento energetico stabile. Allo stesso tempo, la loro importanza viene integrata o sostituita da tecnologie innovative e soluzioni sostenibili nel quadro della transizione energetica.
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