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La grande elettrificazione

Sebbene le nostre vite quotidiane siano incentrate sull'utilizzo di strumenti e dispositivi sempre in maggior misura alimentati da batterie ricaricabili, non è presente una totale consapevolezza del cambiamento storico di fondo che si sta verificando nel mercato energetico.

27 maggio 2021

Holger Frey

CAIA, Senior Portfolio Manager, Credit Suisse Asset Management

I combustibili fossili sono tuttora la principale fonte di energia primaria, ma potrebbero presto diventare un ricordo del passato. Fin dagli albori dell'industrializzazione in Gran Bretagna nella metà del 18° secolo, l'utilizzo di combustibili fossili in varie forme e applicazioni si è ampiamente sviluppato. Inoltre, la disponibilità di grandi riserve di fonti di energia fossile si è rivelata un fattore decisivo per la nascita e il declino delle nazioni. L'uso di combustibili fossili e l'estrazione di risorse minerarie finite hanno senza alcun dubbio alimentato il progresso economico e prodotto una ricchezza senza precedenti, ma al prezzo di pericolosi squilibri dell'ecosistema planetario. Sulla scia delle pressanti sfide del cambiamento climatico e della riduzione della biodiversità e delle specie animali, il vento sta cambiando. Nei prossimi anni e decenni l'attuale generazione sarà testimone dell'abbandono del vecchio paradigma delle risorse fossili, che ha dominato la scena nel corso dello sviluppo della civiltà industriale. Il paradigma che verrà sarà caratterizzato da significativi passi avanti nel processo di elettrificazione, sostenuti da varie fonti di energia rinnovabile.

Figura 1: Svolta in vista: l'elettricità rappresenterà il 50% dei consumi energetici finali (stime)
Fonte: Bloomberg NEF New Energy Outlook 2020. Nota: NCS-CEHP sta per NEO Climate Scenario: Clean Electricity & Green Hydrogen Pathway

L'elettricità rappresenta oggi circa il 20% dei consumi energetici finali e si riteneva in passato che fosse destinata a conquistare gradualmente terreno fino a raggiungere il 25% entro il 2050. Tuttavia, considerando la crescente competitività in termini di prezzo delle energie rinnovabili e l'aumento delle immatricolazioni di veicoli elettrici, una percentuale più alta risulta ben più probabile. L'obiettivo di mantenere l'aumento delle temperature medie globali molto al di sotto dei 2°C ha ridefinito la traiettoria del settore energetico, lasciando prevedere una quota per l'elettricità del 45% nel 20501. La futura maggiore economicità delle tecnologie di accumulo dell'energia e di quelle basate sull'idrogeno verde giocherà un ruolo importante nella realizzazione di questo scenario.

Nonostante il probabile aumento della domanda di energia nei prossimi decenni e il trasferimento del carico di emissioni dal settore dei trasporti a quello energetico, l'elettrificazione può costituire un'importante misura di decarbonizzazione. Assumendo una quota crescente per rinnovabili e idrogeno verde nel mix energetico complessivo, il passaggio all'alimentazione elettrica potrebbe determinare una riduzione netta di emissioni del 34% entro il 2050, corrispondente a un risparmio cumulativo di 124 Gt di CO22: approssimativamente 4 anni di emissioni globali agli attuali livelli. Ai fini della realizzazione di tale cambiamento, tre settori rivestono un'importanza cruciale: trasporti, industria e costruzioni.

Gli strumenti finanziari menzionati in questo articolo sono da intendersi a scopo meramente illustrativo. Il presente articolo non costituisce né un’offerta né una sollecitazione di acquisto o vendita di questi strumenti finanziari.

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Trasporti

Il settore dei trasporti andrà probabilmente incontro al cambiamento più rilevante nell'elettrificazione, determinato principalmente da veicoli per il trasporto di passeggeri, commerciali leggeri, motocicli e bus. Nello scenario suddetto, l'80% dei veicoli totali passerà all'alimentazione elettrica entro il 2050, ad eccezione dei veicoli commerciali pesanti, per i quali il livello di penetrazione resterà presumibilmente al di sotto del 50%3. Le attuali immatricolazioni di automobili elettriche in Europa supportano questa previsione, con il 22,4% di veicoli elettrici (EV) e ibridi elettrici sul totale delle immatricolazioni nel 2020 rispetto all'8,7% dell'anno precedente4. L'elettrificazione totale del settore dei trasporti potrebbe andare addirittura oltre le aspettative, se i segmenti relativi al trasporto marittimo, aereo e ferroviario trovassero il modo di adottare soluzioni efficaci di accumulo dell'energia. Le ferrovie hanno probabilmente le prospettive migliori in termini di elettrificazione, ma sono responsabili di una quota relativamente bassa dei consumi energetici globali, l'1%5, e questo ne limita in qualche modo l'impatto sul mix complessivo. D'altro canto, secondo le previsioni l'idrogeno verde in particolare assumerà maggiore rilevanza per questi settori. Recenti commenti da parte di Airbus, leader mondiale nella produzione di aerei di linea, attualmente in fase di valutazione di tre potenziali progetti di aeromobile a idrogeno e con un aeroplano a idrogeno in programma intorno al 20356, puntano in questa direzione.

Figura 2: Quota di elettricità e idrogeno nel consumo energetico finale totale, NCS-CEHP
Fonte: Bloomberg NEF New Energy Outlook 2020; i valori per il 2050 sono stimati

Industria

Dopo quello dei trasporti, il settore industriale è il secondo più dipendente da combustibili fossili e nella storia recente ha mostrato modesti segnali di cambiamento. Negli Stati Uniti, per esempio, l'87% di tutto il combustibile utilizzato nel settore manifatturiero proviene da fonti non rinnovabili, senza variazioni significative da quattro decenni7. Dati aggiornati più dettagliati, tuttavia, rivelano che una parte consistente della domanda di calore da parte dell'industria è relativa a intervalli di temperatura che possono essere coperti da alternative elettriche. Secondo i dati del Dipartimento dell'energia statunitense, circa il 73% del fabbisogno complessivo interessa la fascia al di sotto dei 300°C, principalmente per la produzione di acqua calda e vapore attualmente forniti da boiler alimentati con combustibili fossili8.

Per quanto riguarda i processi a elevata intensità energetica e ad alta temperatura impiegati in settori come quello del ferro, dell'acciaio e del cemento, responsabili di più della metà delle emissioni industriali di gas ad effetto serra (GHG) a livello globale9, l'aumento della vita utile delle risorse potrebbe essere una strada di riduzione delle emissioni percorribile. Secondo i dati dell'Institute of Scrap Recycling Industries, il riciclo dell'acciaio richiede il 60% di energia in meno rispetto alla sua produzione a partire da minerali ferrosi. Sulla stessa linea, il Dipartimento dell'energia statunitense calcola che la produzione di alluminio secondario consuma solo il 6% dell'energia impiegata per quello primario. Sebbene la modernizzazione dei sistemi di separazione, raccolta e trasporto necessaria per fornire i metalli di recupero necessari richiederà ulteriori investimenti, le strutture di produzione secondaria risultano in genere significativamente più economiche. Nel caso dell'alluminio, la produzione secondaria richiede investimenti pari a solo il 10% rispetto a quelli per la creazione di un impianto di produzione primaria10. Con la crescente disponibilità di tecnologie a idrogeno verde, inoltre, è possibile sostituire i combustibili fossili in questi processi ad alta temperatura. Attraverso la combinazione di elettrificazione e tecnologie di riciclaggio, numerose industrie potrebbero ridurre le emissioni più di quanto previsto nel passato.

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Costruzioni

Rispetto agli altri settori nominati, in quello delle costruzioni la quota di consumo di risorse fossili è già oggi più bassa, grazie al maggiore utilizzo di energia elettrica e di biomasse. Il riscaldamento da combustibili fossili diretti si mostra maturo per essere sostituito da pompe di calore e sistemi di riscaldamento elettrici diretti. Considerando che i sistemi di riscaldamento ad aria/ad acqua sono in grado di produrre fino al doppio della quantità di acqua calda per kWh di elettricità, i proprietari di abitazioni possono non solo migliorare la propria impronta ambientale, ma anche ridurre le bollette. Sul lato residenziale, un'ulteriore elettrificazione può aprire la strada a un livello di autosufficienza energetica senza precedenti (si veda Pittura 1), riducendo al contempo le emissioni di gas ad effetto serra fino al 40% rispetto a un'abitazione riscaldata con gas naturale. In aggiunta all'impatto ambientale positivo, l'integrazione di varie soluzioni elettriche offre ai proprietari di abitazioni accesso a nuove funzionalità e a un maggiore controllo sui costi.11

Pittura 1: Smart home di livello avanzato e interamente elettrica
Fonti: Credit Suisse, SMUD, sulla base di https://www.smud.org/-/media/Documents/Going-Green/AE-Diagram-BH.ashx

Prospettive e conclusioni

Il processo di elettrificazione in corso in numerosi settori è in procinto di accelerare in maniera significativa. La crescente competitività dei prezzi dell'energia rinnovabile e delle soluzioni di accumulo, sostenuta da un incremento della pressione normativa sull'utilizzo di combustibili fossili (per esempio, con l'adozione di obiettivi di emissioni più stringenti per le automobili), traccerà la rotta per gli anni a venire. Il piano infrastrutturale da USD 2000 miliardi proposto dal presidente degli Stati Uniti Biden ne è la più recente conferma: prevede numerose iniziative relative a sfide ambientali di ampia portata, come l'aggiornamento della rete elettrica e dell'infrastruttura idrica. Guardando agli investimenti proposti per il settore dei trasporti, l'elettrificazione dei veicoli rappresenta la quota più ampia, con USD 174 miliardi. Il piano prevede la costruzione di una rete nazionale di 500 000 caricatori per veicoli elettrici entro il 2030, la sostituzione di 50 000 veicoli di trasporto a diesel e il passaggio all'alimentazione elettrica di almeno il 20 per cento dei bus scolastici. 12 Il cambio di rotta nelle politiche statunitensi ha il potenziale per stimolare effetti di scala significativi per le soluzioni di elettrificazione nei prossimi anni.

In aggiunta, il trend a favore dei progetti ibridi, che combinano generazione di elettricità da fonti rinnovabili e soluzioni di accumulo energetico, sta acquisendo un ulteriore slancio. Nel marzo di quest'anno, General Motors e Facebook hanno siglato un accordo per un impianto di produzione di energia solare da 173 MW e un sistema di batterie da 30 MW. 13 Sempre in marzo, la società del settore alimentare Kellogg ha annunciato un Virtual Power Purchase Agreement con Enel Green Power per 100 MW nell'ambito di un progetto da 350 MW di energia eolica, abbinato a una struttura di accumulo da 137 MW.14 Se la rapida crescita della competitività economica dell'energia rinnovabile nel corso dell'ultimo decennio costituisse un indicatore affidabile di ciò che i prossimi anni hanno in serbo per le soluzioni di accumulo energetico, le nostre aspettative in materia di elettrificazione potrebbero addirittura risultare prudenti.

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Gli strumenti finanziari menzionati in questo articolo sono da intendersi a scopo meramente illustrativo. Il presente articolo non costituisce né un’offerta né una sollecitazione di acquisto o vendita di questi strumenti finanziari.

1 Bloomberg New Energy Finance, 2020
2 Bloomberg NEF, New Energy Outlook 2020
3 Bloomberg NEF, New Energy Outlook 2020
4 European Automobile Manufacturers Association, 2021
5 Bloomberg NEF, New Energy Outlook 2020
6 https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-03-30/airbus-touts-sustainable-fuel-after-year-of-hydrogen-evangelism, 27.04.2021.
7 International Energy Agency, 1983; 2017
8 U.S. Department of Energy, Opportunities for Solar Industrial Process Heat in the United States, 2021
9 International Energy Agency, 2020
10 U.S. Energy Information Administration (EIA), 2015
11 https://www.smud.org/en, 27.04.2021.
12 https://www.whitehouse.gov/briefing-room/statements-releases/2021/03/31/fact-sheet-the-american-jobs-plan/, 27.04.2021.
13 https://pv-magazine-usa.com/, 27.04.2021.
14 https://www.enelgreenpower.com/media/press/, 27.04.2021.

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