Scetur-PNIEC24

Titolo breve: Scetur-PNIEC24

Titolo: Studio ScETuR
degli scenari al 2050
con e senza nucleare
inclusi nel PNIEC 2024

Data pubblicazione: gennaio 2025

Autore: S. Tiribuzi

Pagine: 136

Il quarto rapporto Scetur, pur riferendosi al PNIEC che ha per orizzonte temporale il 2030, riguarda gli scenari energetici NetZero, quindi relativi al 2050, inclusi nella versione del PNIEC pubblicata a luglio 2024. Nel rapporto si analizzano i due scenari illustrati, molto sommariamente, da pag.90 a pag.94 del PNIEC.

Il primo scenario, quello “con nucleare”, prevede che al 2050 una quota dell’11% della capacità produttiva del sistema elettrico nazionale provenga da un parco di centrali nucleari aventi una potenza nominale complessiva di 8 GW. Si tratterebbe di centrali modulari di piccola taglia e di tipo innovativo costituiti da due tecnologie principali, SMR e AMR, a cui potrebbe aggiungersi una piccola frazione di energia da fusione, qualora la tecnologia fosse disponibile, da 400 MW di potenza. Tuttavia ai fini della verifica della copertura della domanda elettrica la specifica tecnologia adottata per gli impianti non avrebbe influenza, quello che conta sono l’energia prodotta in unanno, stimata in 64,2 TWh, e la suddetta potenza nominale installata di 8 GW. Quest’ultimo valore implica che gli impianti nucleari dovranno operare con un fattore di carico del 92%, un valore molto alto che in pratica implica che dovranno funzionare a potenza costante senza alcuna possibilità di modulazione.

Il secondo scenario, quello “senza nucleare”, viene presentato nel PNIEC allo scopo di confrontarne il costo con lo scenario nucleare, concludendo che quest’ultimo consentirebbe, secondo le stime effettuate dalla PNNS (Piattaforma Nazionale per il Nucleare Sostenibile), un minor costo di 17 miliardi di € “su tutto l’orizzonte temporale preso a riferimento“.

Scopo dello studio Scetur in oggetto è quello di verificare la capacità dei mix produttivi associati a entrambi i suddetti scenari PNIEC di assolvere adeguatamente alla principale funzione ad essi affidata, quella di soddisfare il fabbisogno elettrico italiano per ogni ora del giorno e per ogni giorno dell’anno. L’esito della verifica è negativo per entrambi gli scenari. Durante imesi invernali si registrano forti ammanchi in quasi tutti i giorni, particolarmente accentuati nelle ore che precedono l’alba e che seguono il tramonto, come esemplificato nei seguenti grafici settimanali di copertura del fabbisogno.

L’ammanco annuale è risultato essere di 39 TWh per lo scenario “con nucleare” e di 36 TWh per quello “senza nucleare”. La differenza dipende dalla diversa quota di energia termoelettrica prevista nei mix dei 2 scenari: quello “con nucleare” può contare solo su 6,1 TWh (calcolati assimilando anche la voce “altre fonti” a quella relativa alla produzione da “Gas Naturale con CCS”), mentre per lo scenario “senza nucleare” queste componenti ammontano a 13,8 TWh.

In definitiva lo studio Scetur-PNIEC24 conferma quanto già emerso dai precedenti studi Scetur1 e 2: per raggiungere il Net Zero il sistema elettrico italiano richiede la possibilità di stoccare una quantità di gas capace di alimentare una produzione termoelettrica pari a circa il 10% del fabbisogno annuale. Questo requisito non cambia in presenza di una produzione da fonte nucleare del 11%, come quella ipotizzata nello scenario del PNIEC. La ragione è semplice: il fabbisogno di energia integrativa è concentrato nei 4 mesi meno assolati dell’enno, mentre la produzione nucleare è necessariamente distribuita uniformemente nel corso dell’intero anno. Il risultato è che dei 64,2 TWh di energia nucleare previsti dallo scenario PNIEC solo un terzo, ovvero poco più di 20 TWh vanno ad alleggerire il deficit strutturale invernale della produzione da rinnovabili, gli altri 40 TWh e passa vanno ad incrementare la quantità di energia fotovoltaica che dovrà essere scartata in estate.

La riprova di questa inabilità della fonte nucleare a compensare la carenza invernale di rinnovabili è data dai risultati di un’analisi di sensibilità condotta ipotizzando di raddoppiare la quota di energia prodotta dal nucleare, così come auspicato nel PNIEC. Ebbene, l’aggiunta di ulteriori 64,2 TWh di origine nucleare ha ridotto l’ammanco invernale di soli 18 TWh, mentre lo scarto estivo è aumentato di quasi 50 TWh, grazie anche ad una leggera riduzione delle perdite del SAG (Sistema di Accumulo Giornaliero).

Altre analisi di sensibilità

Oltre alla sopra accennata valutazione del raddoppio della quota nucleare, sono state effettuate altre analisi di sensibilità.

E’ stato verificata l’influenza sui risultati dell’anno preso a riferimento per i profili orari. In questo studio Scetur, a differenza dei tre che l’hanno preceduto in cui si utilizzavano i dati del 2019, come anno di riferimento per i profili orari è stato preso il 2023. Un’appendice del rapporto è dedicata all’analisi dei dei valori orari della produzione delle singole fonti primarie di energia elettrica ricavati dall’apposito sito di TERNA. Tuttavia, per valutare quanto la scelta dell’anno influisca sui risultati, le simulazioni sono state ripetute per tutti gli anni a partire dal 2017. Da questa analisi, condotta solo per lo scenario “con nucleare”, è risultato che a fronte dei 39 TWh di mancanza associata ai profili del 2023, gli altri 6 valori hanno oscillato tra un minimo di 31 TWh (2019) e un massimo di 43 TWh (2017). Dato che il Sistema di Accumulo Stagionale (SAS) dovrà essere in grado di far fronte alla peggiore congiuntura attesa in un arco di più anni e che le simulazioni effettuate tengono già conto della disponibilità di 6,1 TWh di produzione primaria da GN, ne risulta che tale sistema dovrà essere dimensionato per fornire circa 50 TWh di elettricità nel corso del periodo invernale.

Un altra analisi di sensibilità ha riguardato l’effetto della ridistribuzione temporale della domanda in analogia a quanto fatto in Scetur2. A tal fine, oltre al profilo oraio presunto del carico elettrico (profilo P) con cui sono stati ottenuti i risultati esposti fin qui, è stato considerato un secondo profilo di carico (profilo R) ottenuto tramite una ridistribuzione temporale analoga a quella adottata per lo Scenario T di Scetur2. Per entrambi questi profili di carico, sono state effettuate delle simulazioni con lo scopo di calcolare quanta produzione termoelettrica (TE) sarebbe occorsa per coprire l’intero fabbisogno annuale. Ne è risultato che per lo scenario “con nucleare” l’adozione del profilo R avrebbe consentito di ridurre la produzione TE da 51 a 32 TWh, mentre per lo scenario “senza nucleare” la riduzione sarebbe andata da 56 a 38 TWh.

Dimensionamento delle batterie

Il PNIEC 2024 non riporta alcuna indicazione sul dimensionamento in capacità di accumulo e potenza del Sistema di Accumulo Giornaliero (SAG), cioè quello costituito principalmente dall’insieme delle batterie elettrochimiche e degli impianti idroelettrici di pompaggio. Nelle simulazioni ScETuR si è assunto che nel suo insieme il SAG abbia la capacità di alimentare per 8 ore il carico medio annuale dell’intera rete nazionale. Un’apposita appendice contiene un’analisi di adeguatezza di questa assunzione.

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