L’anno scorso, l’installazione di impianti eolici in tutta Europa ha registrato un record, ma rimane comunque inferiore al livello necessario a raggiungere l’obiettivo europeo del 40% di energie rinnovabili entro la fine del decennio. Tuttavia, la corsa all’indipendenza energetica e i 236 GW attualmente installati e i 116 GW (fonte: WindEurope) previsti per i prossimi quattro anni testimoniano l’intenzione dell’Europa di aumentare l’energia eolica. Ma come può l’industria mantenere alta la propria ambizione, se i venti sono deboli?
Cos’è la siccità eolica?
Nel 2021, in alcune parti dell’Europa nord-occidentale e centrale, le velocità del vento sono state insolitamente basse, con alcune delle velocità più basse registrate negli ultimi 40 anni durante l’estate, secondo il Copernicus Climate Change Service (C3S). In alcune località di Regno Unito, Repubblica Ceca, Irlanda, Germania e Danimarca, la velocità media annua è stata addirittura del 10% inferiore alle medie degli ultimi 30 anni, secondo i dati del C3S.
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Figura 2. (Sinistra) Anomalie della velocità media annue del vento a 100 m nel 2021, rispetto al periodo di riferimento 1991–2020, per Paese. (Destra) Serie storica delle anomalie della velocità media annua del vento media a 100 m per i cinque Paesi con la più grande anomalia negativa nel 2021. In tutti i grafici, le anomalie sono espresse come percentuali della media per il periodo di riferimento 1991–2020. Fonte dei dati: indicatori climatici ed energetici C3S per l’Europa derivati da ERA5.
“Ci sono stati periodi prolungati di alta pressione nell’Atlantico settentrionale in Europa”, spiega la dottoressa Hannah Bloomfield, ricercatrice sul rischio climatico presso l’Università di Bristol, nel Regno Unito. “Queste sono condizioni che normalmente portano a venti deboli, li chiamiamo eventi di blocco, quando le masse di aria ad alta pressione si fermano in un punto”, afferma la dottoressa Bloomfield, che aggiunge che il Regno Unito ha registrato tali blocchi ripetutamente durante la scorsa estate. Gli scienziati chiamano questi eventi siccità eolica e, sebbene non siano drammatici come le tempeste o i tornado, sono comunque considerati eventi meteorologici estremi.
Nonostante la siccità eolica dell’anno scorso sia principalmente associata alla variabilità climatica, secondo la dottoressa Bloomfield, è anche importante notare che i cambiamenti climatici svolgono un ruolo nell’influenzare i regimi del vento a lungo termine. Ma a seconda dello scenario climatico, la velocità del vento potrebbe aumentare o diminuire.
Il sesto rapporto di valutazione dell’IPCC suggerisce che ci sono 8 probabilità su 10 che la velocità media del vento nella regione mediterranea dell’Europa diminuisca e circa 5 probabilità su 10 che ciò accada nel Nord Europa, se le temperature globali aumenteranno di 2 gradi dopo il 2050. La dottoressa Bloomfield spiega che ciò potrebbe accadere poiché l’Artico si sta riscaldando a gran velocità rispetto alle latitudini più basse, riducendo le differenze di temperatura che influenzano il comportamento del vento. In altre parole, più si riducono le differenze di temperatura, più i venti potrebbero diventare deboli.
La produzione di energia di una turbina eolica è direttamente collegata al cubo della velocità del vento. Ciò significa che la variazione della velocità del vento diventa una triplice variazione della produzione di energia. A causa di questa relazione, anche un piccolo cambiamento nella velocità del vento ha un impatto importante sul settore energetico e, di conseguenza, sulla capacità dell’Europa di aumentare il proprio portafoglio di fonti rinnovabili eoliche.
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Figura 3. Anomalie annuali del fattore di capacità eolica (CF) per Paese nel 2021, rispetto al periodo di riferimento 1991-2020, per la produzione di energia eolica onshore (sinistra) e offshore (destra). Le anomalie sono espresse come percentuali della media 1991–2020. Fonte dei dati: indicatori climatici ed energetici C3S per l’Europa derivati da ERA5.
Secondo Reuters, i venti deboli dell’anno scorso hanno permesso a Gran Bretagna, Germania e Danimarca di utilizzare solo il 14% della loro capacità eolica esistente tra luglio e settembre, rispetto al solito 20-26% degli anni precedenti. Nella prima metà dello scorso anno, in particolare in Germania, la produzione di energia eolica è stata del 25% inferiore (46,8 TWh) rispetto allo stesso periodo del 2020 (59,4 TWh), afferma un rapporto di Forbes, spingendo la domanda degli impianti di produzione dei combustibili fossili e aumentando del 25% le emissioni di carbonio dall’elettricità del Paese.
Gestire la variabilità
Secondo WindEurope, l’associazione che promuove l’energia eolica, l’episodio dei venti deboli non è necessariamente sorprendente, e la carenza di venti in estate è stata compensata dai venti invernali. “Ci sono sempre lievi differenze nella risorsa eolica di anno in anno”, afferma Christoph Zipf, responsabile stampa e comunicazione di WindEurope. “Il 2021 è stato leggermente inferiore al 2020, che era stato un anno estremamente positivo con forti venti primaverili. Per la maggior parte dell’anno scorso sembrava che il 2021 si sarebbe concluso con venti piuttosto scarsi, ma le tempeste di novembre e dicembre hanno incrementato il risultato dell’intero anno, portandolo nella fascia prevista di variazione anno su anno”.
Essere in grado di affrontare questi periodi di siccità rimane importante per l’industria delle energie rinnovabili che deve intensificare la produzione e aiutare l’Europa a porre fine rapidamente alla sua dipendenza dal petrolio e dal gas. Il 18 maggio, la Commissione europea ha pubblicato il suo piano d’azione REPowerEU come risposta politica all’invasione russa dell’Ucraina. “La Commissione è estremamente chiara sul fatto che l’eccessivo affidamento sulle importazioni di combustibili fossili dalla Russia e altrove deve finire”, afferma Zipf. La massiccia espansione delle rinnovabili domestiche è uno dei tre pilastri del piano, spiega Zipf, insieme alla ricerca di nuove fonti per l’importazione di energia e all’aumento dell’efficienza energetica. “L’energia eolica è centrale in questo […]. Entro il 2050 la Commissione vuole che l’energia eolica rappresenti il 50% di tutta l’elettricità utilizzata nell’UE. Oggi si attesta al 15%”, afferma Zipf. “A medio termine l’energia eolica è destinata ad accelerare in modo significativo e ad aiutare a sostituire i combustibili fossili importati. A tal fine, la Commissione europea vuole aumentare la capacità di energia eolica installata nell’UE dai 190 GW di oggi ad almeno 480 GW entro il 2030”.
L’annuncio di Bruxelles è stato seguito da Germania, Danimarca, Paesi Bassi e Belgio che hanno siglato un accordo da 150 miliardi di euro per costruire almeno 150 GW di impianti eolici offshore entro il 2050. Con così tanti progetti in corso e con il piano REPowerEU, pensato per ridurre la burocrazia relativa all’approvazione dei progetti eolici, il miglioramento dell’efficienza della produzione di energia eolica per far fronte alla variabilità climatica sta guadagnando maggiore attenzione.
“La siccità eolica che ha colpito la maggior parte dell’Europa centrale e occidentale nel 2021 mostra l’importanza dei dati climatici per la gestione del nostro mix energetico”, afferma il dott. Carlo Buontempo, direttore di C3S. “Capire quale sia la probabilità che questi eventi si verifichino e se è possibile che la loro frequenza cambi diventerà di maggiore importanza man mano che la capacità installata per le rinnovabili cresce. Le recenti osservazioni e le attuali previsioni non hanno alterato in modo significativo il potenziale incremento della produzione di energia eolica in Europa. Hanno semplicemente reso più evidente l’esistenza di alcune vulnerabilità e dei rischi che devono essere gestiti. I dati e gli strumenti forniti da C3S aiuteranno le industrie e i responsabili politici in tale processo”.
La dottoressa Bloomfield afferma che prevedere i venti deboli con largo anticipo rimane difficile, sebbene molti scienziati stiano producendo set di dati che possono aiutare l’industria dell’energia eolica ad adattarsi meglio al futuro. “È diventato più facile effettuare valutazioni dei rischi a lungo termine per i siti di energia eolica. Penso che l’industria potrebbe davvero trarre vantaggio dalla comunità meteorologica energetica”, afferma la dottoressa Bloomfield. “Essere aperti e rivolgersi a organizzazioni come Copernicus presentando i loro problemi potrebbe essere molto utile per stimolare la comunità scientifica a esaminare questioni rilevanti per il settore”. I produttori di energia eolica possono sviluppare modi per integrare le osservazioni e le previsioni scientifiche quando prendono delle decisioni, cosa che aiuterebbe a gestire le sfide poste dalla variabilità climatica, spiega il dott. Buontempo.
Nonostante le perdite nella produzione di energia eolica lo scorso anno, i Paesi hanno trovato altre fonti di energia per colmare il divario. La Germania ha sfruttato la sua energia solare, mentre il Regno Unito ha utilizzato i legami con i sistemi energetici in Francia e Norvegia per aumentare la sua produzione. Con così tanta variabilità da gestire, l’eolico gioca un ruolo importante nel portafoglio delle rinnovabili in Europa, ma non è l’unico attore, come suggerisce WindEurope. “In generale, il sistema europeo di energia rinnovabile del futuro avrà bisogno di tutte le fonti di energia rinnovabile […]”, afferma Zipf. “L’eolico e il solare sono partner naturali: la produzione di energia eolica è solitamente più alta in autunno, inverno e primavera, e piuttosto bassa in estate, proprio quando la produzione di energia solare raggiunge i suoi picchi. In questo senso, le due tecnologie sono complementari. Tuttavia, il raggiungimento di quote più elevate di energie rinnovabili nel sistema energetico è collegato allo stoccaggio di batterie e ad altri mezzi di stoccaggio come l’idrogeno rinnovabile. Entrambe le tecnologie stanno rapidamente riducendo i costi e saranno presto disponibili su larga scala”.
