Transizione energetica: energia idroelettrica norvegese come ancoraggio di stabilità per la rete elettrica europea

Potere idroelettrico invece di pompare lo stoccaggio: come la Norvegia potrebbe stabilizzare la rete elettrica dell'Europa

La transizione energetica in Europa deve affrontare sfide significative, ma una risorsa naturale potrebbe svolgere un ruolo chiave per il suo successo: l'idroporre norvegese. Il Fraunhofer Institute for Energy Management and Energy System Technology ha esaminato il progetto composito idroconnetto come questa fonte di energia naturale può contribuire in modo significativo a stabilizzare le griglie elettriche europee e allo stesso tempo riduce drasticamente la necessità di una nuova memoria pompata costosa.

La posizione energetica unica della Norvegia in Europa

La Norvegia occupa una posizione straordinaria nel panorama energetico europeo. Con circa il 90 percento dell'elettricità dall'energia idroelettrica, il paese scandinavo è posizionato in modo univoco in tutta Europa. Questo numero impressionante si basa sulla posizione geografica unica del paese con i suoi profondi fiordi, montagne ripide e risorse idriche inesauribili. Oltre 1.600 piante idroelettriche sono distribuite in tutto il paese, che a 385.000 chilometri quadrati sono solo leggermente più grandi della Germania.

La produzione di energia idroelettrica norvegese ha raggiunto un valore record storico nel 2024 con 157,2 ore terawatt. Questa quantità supera la produzione di energia idroelettrica tedesca di otto volte, sebbene entrambi i paesi siano comparabili in termini di spazio. Ciò che rende questi numeri particolarmente degni di nota è il fatto che la Norvegia non solo copre i tuoi bisogni, ma produce anche notevoli eccedenze per l'esportazione. Il paese sta già esportando circa 14 ore terawatt di elettricità ed è quindi il più grande esportatore di elettricità in Europa.

I sistemi idroelettrici norvegesi hanno un'impressionante capacità di stoccaggio in oltre 1.000 bacini idrici, che possono immagazzinare fino al 70 percento del consumo di energia annuale. Questi negozi naturali offrono flessibilità che il resto del mondo cerca disperatamente, mentre è disponibile in Norvegia per decenni.

Le sfide della transizione energetica europea

Al fine di raggiungere l'obiettivo della neutralità del clima entro il 2050, i tassi di espansione dell'energia eolica e dei fotovoltaici in Europa devono essere aumentati di quattro a cinque volte oggi. Tuttavia, questo enorme cambiamento ha sfide fondamentali. Il vento e il sole producono elettricità dipendenti dal tempo, non come richiesto. Questa volatilità richiede soluzioni flessibili che possono reagire rapidamente alle fluttuazioni tra domanda e offerta.

L'imprevedibilità delle energie rinnovabili attualmente porta a costosi problemi. In Germania, il risarcimento per le turbine eoliche in calo che doveva essere spento a causa del costo di sovraccarico di rete di circa 610 milioni di euro nel 2017. Questa situazione illustra la necessità urgente di memoria flessibile e meccanismi di compensazione nel sistema energetico europeo.

Le prestazioni installate di energia eolica e solare in Europa potrebbero più che triplicate entro il 2050 e crescere fino a oltre 1.800 gigawatt. Tuttavia, questa enorme capacità deve essere integrata da meccanismi di flessibilità adeguati al fine di garantire un sistema energetico stabile e affidabile.

Idroconnect: basi scientifiche per il futuro dell'energia

L'International Research Project Hidroconnect, in cui sono coinvolti Sintef Energy Research, che è coinvolta l'Università Norwegian dell'Università e della Tecnologia e l'Università di Trento, ha sistematicamente esaminato come l'idroporre norvegese possa contribuire alla neutralità climatica europea. I ricercatori hanno analizzato 15 diversi scenari per gli anni 2030 e 2050, utilizzando un database completo con oltre 850 sistemi idroelettrici e oltre 3.600 singoli serbatoi.

I risultati sono impressionanti: l'espansione dell'idroporre norvegese da parte di undici gigawatt e la corrispondente espansione degli interconnettori può essere ridotta di circa 70 gigawatt di ulteriore capacità in fotovoltaico, elettrolisi e conservazione della batteria. Questi numeri dimostrano l'enorme valore aggiunto sistemico, le piante idroelettriche flessibili e la loro connessione con i sistemi vicini europei.

Il progetto ha utilizzato sofisticati strumenti di modellazione, in particolare lo sviluppo dello scenario del modello del sistema energetico per analizzare vari scenari futuri. Sono stati presi in considerazione non solo gli aspetti tecnici, ma anche le emissioni di gas serra, i prezzi dell'elettricità e gli impatti ambientali sulle acque norvegesi sono stati sistematicamente valutati.

Memoria pompata: il potenziale sottovalutato dell'Europa

Mentre l'attenzione è spesso focalizzata su nuove tecnologie, in Europa c'è un enorme potenziale inutilizzato sotto forma di centrali elettriche pompate. Uno studio europeo ha identificato un potenziale impressionante di 2.291 ore Gigawatt in possibili sedi per centrali elettriche pompate nei paesi dell'UE 15, nonché in Norvegia e Svizzera. Il più grande potenziale sono 1.242 ore Gigawatt nel sud della Norvegia, che è il 54 percento del potenziale complessivo.

Questa capacità è sette volte superiore all'attuale capacità di stoccaggio della pompa in Europa e sarebbe sufficiente per fornire elettricità a Malta per un anno intero. Al fine di ottenere la stessa capacità di accumulo di energia con batterie agli ioni di litio, sarebbero necessarie 95 milioni di batterie da ordinarie auto elettriche.

Le centrali elettriche di stoccaggio pompate stanno attualmente vivendo un ritorno dopo che non sono state considerate economicamente. Tuttavia, questo cambia rapidamente perché stanno diventando sempre più importanti nella transizione energetica. La tecnologia è semplice ma efficace: l'eccesso di elettricità pompa acqua in laghi di stoccaggio più elevati, se necessario scorre indietro attraverso le turbine e genera elettricità.

In Austria, ad esempio, la rete di fornitori energetici investe oltre 200 milioni di euro nella modernizzazione delle sue centrali per lo stoccaggio pompate nelle Alpi carintie. I sistemi ora hanno una produzione di turbina di 1,5 gigawatt e possono temporaneamente conservare le eccedenze elettriche di diverse centinaia di turbine eoliche.

Interconnectors: The Power Bridges of Europe

La chiave per l'uso dell'idroporre norvegese si trova nei così interconnettori chiamati - potenti sottomarini che collegano le griglie elettriche nazionali. Questi "ponti di potenza" non solo rendono le reti nazionali più sicure, ma anche più economiche nell'elettricità in Europa.

L'esempio più importante è Nordlink, che ha collegato la Germania e la Norvegia direttamente dall'aprile 2021. Il cavo sottomarino 623 -kilometri può trasmettere fino a 1.400 megawatt e quindi fornire più di 3,6 milioni di famiglie tedesche con elettricità. I costi di investimento di circa due miliardi di euro sono condivisi in parti uguali tra partner norvegesi e tedeschi.

Il principio funzionale è elegante: quando c'è un vello sulla costa tedesca del Mare del Nord e le turbine eoliche si fermano, le piante idroelettriche norvegesi intervengono. Tuttavia, se la Germania produce troppa energia eolica, scorre in Norvegia, in modo che le piante idroelettrici possano essere temporaneamente chiuse. I fiordi norvegesi agiscono come "memoria virtuale".

La Norvegia è già stata collegata alla rete elettrica europea tramite diversi interconnettori: con i Paesi Bassi tramite Norned (dal 2008), con la Danimarca attraverso diverse connessioni e con la Gran Bretagna tramite un nuovo cavo. Questo networking consente di utilizzare in modo ottimale l'idroporre norvegese flessibile al fine di compensare le fluttuazioni dell'energia del vento e del solare in altri paesi.

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Flessibilità come nucleo della transizione energetica

L'energia idroelettrica è la fonte più flessibile di energia rinnovabile. Contrariamente allo stoccaggio della batteria, che può risparmiare energia solo per brevi periodi di tempo, le piante idroelettriche offrono flessibilità a un ampio intervallo di tempo da millisecondi a intere stagioni. Questa proprietà lo rende un blocco indispensabile per la stabilità della rete.

L'energia idroelettrica norvegese può reagire alle fluttuazioni nei bisogni in pochi minuti. Può esportare l'elettricità in larga misura se c'è poco vento e sole disponibili in Europa e viceversa quando c'è un eccesso di offerta. Questa capacità rende la Norvegia un attore centrale in un mercato energetico europeo neutro e neutro climatico.

La flessibilità dell'energia idroelettrica va ben oltre la pura generazione di energia. Gli impianti idroelettrici possono fornire vari servizi di sistema, tra cui la potenza di controllo per l'allevamento di frequenza, l'allevamento della tensione e la compensazione delle prestazioni cieche. Questi servizi sono essenziali per un funzionamento di rete stabile, in particolare con l'aumento della percentuale di energie rinnovabili volatili.

Dimensioni economiche e politiche

Tuttavia, la crescente integrazione dell'idroporre norvegese nei mercati dell'elettricità europea porta anche sfide. La popolazione norvegese sperimenta l'aumento dei prezzi dell'elettricità, mentre vengono esportate grandi quantità di elettricità. Questa situazione ha portato a tensioni politiche e ha persino contribuito alla pausa del governo norvegese.

Il partito del centro critico e altre parti criticano che le famiglie norvegesi devono pagare prezzi più elevati di elettricità perché le riserve idroelettriche sono vendute all'estero. I requisiti dell'UE limitano il controllo della Norvegia su queste riserve. Il ministro delle finanze norvegesi ha persino incolpato la politica energetica dell'UE per il crollo del governo.

Nonostante queste sfide politiche, i vantaggi economici dell'integrazione rimangono considerevoli. L'espansione di undici gigawatt di energia idroelettrica e nuovi interconnettori riduce i costi del sistema, ricorda i prezzi dell'elettricità e smorza i picchi di prezzo in basso vento e energia solare. Le analisi mostrano che una maggiore energia eolica aumenta le esportazioni di elettricità norvegese e aiuta a stabilizzare il sistema europeo.

Archiviazione di potenza virtuale e soluzioni decentralizzate

Oltre alle grandi piante idroelettriche, lo stoccaggio di energia virtuale offre anche importanza. Queste rete migliaia di piccole unità di archiviazione in un sistema di grandi dimensioni e intelligenti. In Germania, ad esempio, la Sonnen Company ha già collegato 25.000 batterie a una centrale virtuale con 250 megawatt ore di capacità.

Queste soluzioni decentralizzate completano perfettamente le grandi piante idroelettriche. Mentre la Norvegia offre stabilità a lungo termine con la sua potenza idroelettrica, le centrali virtuali possono reagire rapidamente alle fluttuazioni locali e alleviare la rete di distribuzione. La combinazione di energia idroelettrica norvegese centrale e soluzioni di stoccaggio decentralizzate crea un sistema energetico robusto e flessibile.

Effetti ambientali e sostenibilità

L'energia idroelettrica in Europa svolge un ruolo chiave per un sistema energetico sostenibile. Fornisce grandi quantità di elettricità a basso contenuto di carbonio a bassi costi e limita le spese sociali per lo sviluppo di un sistema energetico neutro climatico. La Commissione UE ha espressamente confermato l'importanza dell'idroporre per l'accordo europeo verde e ha capito che è indispensabile come fonte flessibile e controllabile di energia rinnovabile.

I bacini impermeabili offrono ulteriori vantaggi oltre la generazione di elettricità: garantiscono la disponibilità di acqua per protezione delle inondazioni, irrigazione, approvvigionamento idrico e rilassamento. Questa multifunzionalità rende l'energia idroelettrica una risorsa particolarmente preziosa in tempi di cambiamento climatico.

Il progetto Hydroconnect ha anche esaminato l'impatto ambientale sui bacini norvegesi e sui sistemi fluviali. Il progetto interdisciplinare combina meteorologia, analisi energetica e ricerca ambientale per collegare i dati meteorologici, la generazione di elettricità e i fattori ecologici come la formazione di lacrime di ghiaccio nei serbatoi.

Hydropower europeo: 47 percento potenziale ancora inutilizzato

Le prospettive per l'energia idroelettrica europea sono promettenti. Il potenziale idroelettrico economico in Europa, che non è stato ancora sviluppato, è il 47 percento del potenziale tecnicamente accessibile. Soprattutto nelle Alpi, la Scandinavia e i Pirenei, ci sono ancora notevoli possibilità inutilizzate.

La modernizzazione delle piante idroelettriche esistenti è considerata una delle opportunità più efficienti per aumentare la produzione di elettricità e allo stesso tempo ridurre al minimo l'inquinamento ambientale. Nuove tecnologie come le velocità della macchina controllata dalla velocità rendono le piante idroelettriche ancora più flessibili ed efficienti.

L'Europa è anche una guida per concetti innovativi di energia idroelettrica. Progetti come Alpheus sviluppano dighe offshore circolari che usano l'acqua di mare come negozi di energia. In futuro, questi potrebbero creare ulteriori capacità di archiviazione che corrispondono a migliaia di batterie.

La digitalizzazione e l'automazione delle reti forniranno impianti idroelettrici decentralizzati per una flessibilità ancora maggiore, in particolare a livello di rete di distribuzione. Allo stesso tempo, gli aiuti alla promozione dei pesci intelligenti come la cintura idroconnessione idroelettrica garantiranno che l'idroporre soddisfi anche i requisiti ecologici.

Importanza sistemica per la neutralità climatica

Norwegian Hydropower continuerà a essere una componente centrale per un sistema energetico neutrale in Europa in Europa. Le analisi del progetto Hydroconnect mostrano chiaramente le piante idroelenti flessibili a valore aggiunto sistemico e la loro connessione con i sistemi vicini europei.

L'espansione di meno nuovi impianti di stoccaggio pompato può effettivamente rendere inutile l'espansione delle molteplici prestazioni di altre tecnologie. Questa scoperta è fondamentale per la politica energetica: invece di fare affidamento solo su nuove tecnologie, l'Europa dovrebbe utilizzare in modo ottimale le capacità di stoccaggio naturale esistenti e la rete in modo intelligente.

La combinazione di energia idroelettrica norvegese, memoria pompata modernizzata e interconnettori intelligenti crea un sistema energetico stabile e conveniente. Questa infrastruttura costituisce la spina dorsale per la riuscita integrazione delle capacità di vento e solare in crescita in Europa.

Con alcuni investimenti mirati nella rete e modernizzando le capacità idroelettriche esistenti, l'Europa può fare un passo cruciale verso la neutralità del clima senza mettere in pericolo la sicurezza dell'offerta o l'accessibilità economica. Norwegian Hydropower si rivela l'ancora di stabilità naturale di cui l'Europa ha urgentemente bisogno per la sua transizione energetica di successo.

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