Quanta energia viene persa dalla rete di trasmissione?

A questa domanda tenta di risponde un articolo recentemente pubblicato su Nature Climate Change.

Un’infrastruttura globale di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica inefficiente richiede una produzione supplementare di energia elettrica per compensare le perdite. E i paesi che hanno grandi quote di produzione di combustibile fossile e infrastrutture di rete inefficienti, o una combinazione delle due, sono i principali responsabili di quelle che chiamiamo “emissioni di compensazione”. Queste emissioni sono il risultato dell’energia elettrica supplementare – spesso generata da combustibili fossili – necessaria per compensare le perdite di rete.

Abbiamo calcolato che in tutto il mondo le emissioni di compensazione ammontano a quasi un miliardo di tonnellate metriche di anidride carbonica equivalenti all’anno, nella stessa fascia delle emissioni annuali degli autocarri pesanti o dell’intera industria chimica. Nel rilevare le infrastrutture di trasmissione e distribuzione di 142 paesi, abbiamo anche determinato che circa 500 milioni di tonnellate di anidride carbonica possono essere ridotte migliorando l’efficienza della rete globale.

La maggior parte dell’elettricità viene generata nelle centrali elettriche centrali e inviata attraverso linee di trasmissione ad alta tensione su lunghe distanze prima di essere inviata localmente attraverso quella che viene chiamata rete di distribuzione – i poli e i fili che si collegano ai consumatori finali. Quando l’energia elettrica si muove attraverso quella rete, la resistenza nei fili metallici provoca calore. Ciò fa sì che una parte dell’energia del combustibile utilizzato per produrre l’elettricità vada persa durante il trasporto.

Per quantificare le emissioni di gas serra derivanti da questo processo, abbiamo usato un metodo chiamato valutazione del ciclo di vita. I nostri calcoli si basano sul mix di elettricità e sulle perdite di trasmissione e distribuzione uniche per ogni paese.

Il nostro studio ha dimostrato che le perdite sono altamente variabili a seconda del paese. Nel 2016, le perdite aggregate di trasmissione e distribuzione hanno raggiunto il 19% in India e il 16% in Brasile. Ma sono state superiori al 50% ad Haiti, in Iraq e nella Repubblica del Congo. Ciò significa che solo la metà dell’elettricità prodotta ha raggiunto o è stata fatturata ai consumatori come potenza utilizzabile – l’altra metà è andata persa durante il viaggio.

Nei Paesi più sviluppati le perdite sono state inferiori: Mentre gli Stati Uniti hanno registrato perdite del 6% nel 2016, il 5% è stato registrato per la Germania e Singapore ha raggiunto il 2%. Questi numeri dimostrano che è più efficiente trasmettere energia su brevi distanze verso grandi centri abitati rispetto a spostare l’energia su lunghe distanze verso molti clienti rurali dispersi.
La metà delle perdite e delle conseguenti emissioni potrebbe essere evitata

Le emissioni che ne derivano sono reali, e lo sono anche le soluzioni. Ma affrontare i fattori che riducono le perdite di trasmissione e di distribuzione non è necessariamente un compito semplice.

Le perdite tecniche sono le più semplici da affrontare attraverso l’impiego di tecnologie più avanzate e l’aggiornamento delle infrastrutture esistenti, sia per la trasmissione a lunga distanza di energia elettrica che per la distribuzione a livello locale. I miglioramenti nella trasmissione possono essere realizzati, ad esempio, sostituendo i fili inefficienti, utilizzando superconduttori che riducono la resistenza dei fili, e quindi le perdite di energia, e controllando il flusso di potenza e la corrente continua ad alta tensione.

Allo stesso modo, i miglioramenti nella distribuzione possono essere ottenuti gestendo meglio il carico e la distribuzione dell’energia, così come la configurazione delle linee di distribuzione. Anche l’innovazione, come l’adozione di tecnologie digitali per l’instradamento dei flussi di potenza, può svolgere un ruolo importante.

Le soluzioni per le perdite non tecniche sono più impegnative e possono ridurre solo parzialmente le emissioni associate. Le cause delle perdite elevate sono diverse e possono avere origine, ad esempio, da eventi estremi, come gli uragani che hanno colpito Haiti e Portorico negli ultimi anni, o dalla guerra, o da una combinazione di governance debole, corruzione e povertà, come si è visto in India. Per entrambi i tipi di perdite, i Paesi con grandi quote di produzione di combustibile fossile e le infrastrutture di rete più inefficienti possono ridurre le maggiori emissioni e trarre i maggiori benefici ambientali dalla riduzione delle perdite di trasmissione e distribuzione.

Sorprendentemente, pochissimi paesi hanno incluso le perdite di trasmissione e distribuzione nei loro impegni nazionali per la riduzione delle emissioni di gas serra nell’ambito dell’Accordo di Parigi del 2015. La nostra analisi ha rilevato che solo 32 paesi menzionano l’efficienza della rete, mentre 110 menzionano una qualche forma di energia rinnovabile. Con una rete che perde molto, parte del denaro speso per aggiungere fonti di energia rinnovabile andrà sprecato.

Poiché i Paesi prevedono di aumentare le ambizioni climatiche nel 2020, la decarbonizzazione del settore energetico avrà un ruolo fondamentale. Crediamo che la combinazione di elettricità a basse emissioni di carbonio con una rete efficiente fornirà un settore energetico pulito che migliorerà le infrastrutture nazionali, riducendo al minimo i danni climatici in futuro.

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