Il governatore della California Jerry Brown ha firmato una nuova legge che impone che l'elettricità consumata dallo stato non provochi emissioni di carbonio entro il 2045.

Ha anche emesso un ordine esecutivo che va ancora oltre:impegna la California a "raggiungere la neutralità del carbonio" su tutta la linea e non solo per la produzione di energia entro il 2045. Insieme, questi passaggi codificano la transizione in corso della California dal fare affidamento sui combustibili fossili per l'energia. Questo sforzo è in aumento dal 2011, quando Brown ha firmato un'altra legge che impegna lo stato a derivare un terzo della sua energia da fonti rinnovabili come l'energia eolica e solare entro il 2020, escluse le grandi dighe idroelettriche.

Sulla base di oltre 30 anni di ricerca relativa all'energia solare, secondo la mia valutazione, La California può raggiungere l'ambizioso obiettivo della legge fintanto che continuerà ad attuare programmi che incoraggiano la rapida espansione delle energie rinnovabili nello stato.

Un settore in crescita

La nuova legge in realtà fissa più obiettivi anziché uno solo. Impegna la California a prelevare metà della sua elettricità da fonti rinnovabili entro il 2026, una quota che salirebbe al 60 per cento entro il 2030.

Per fare il passo successivo, piuttosto che imporre che tutto il potere sia di provenienza rinnovabile, i legislatori statali hanno stabilito un obiettivo "zero emissioni di carbonio" al 100%. Non hanno definito questo termine, ma si intende comprensivo di energia eolica e solare, grandi centrali idroelettriche e altre fonti di elettricità che non generano anidride carbonica.

L'elettricità solare ed eolica su scala industriale è aumentata dal 3% nel 2010 al 18% nel 2017 in California, superamento degli obiettivi statali precedenti, soprattutto perché i prezzi del solare sono diminuiti drasticamente negli ultimi anni.

Essere aperti a una vasta gamma di tecnologie rende più facile raggiungere l'obiettivo del 2045 e ha permesso al senatore dello stato Kevin de Leon, l'autore del disegno di legge originale, raccogliere un ampio sostegno per il disegno di legge.

A che punto erano le cose nel 2017

Circa il 56% dell'energia generata dalla California nel 2017 proviene da fonti che non emettono carbonio. Ciò lo pone più che a metà strada verso questo nuovo obiettivo entro il 2045.

Però, l'impianto del Diablo Canyon, L'ultima centrale nucleare della California, è previsto lo smantellamento entro il 2025, e nessun altro reattore è in lavorazione. Questa chiusura eliminerebbe l'8,7% dell'energia priva di carbonio dello stato proveniente dall'energia nucleare.

Quasi tutto il restante 44% dell'elettricità statale è attualmente generata dalla combustione di gas naturale, e praticamente nessuno proviene dal carbone. Andare completamente a zero emissioni di carbonio richiederebbe la graduale eliminazione delle centrali elettriche a gas naturale dello stato.

Oltre all'energia eolica e solare, altre opzioni di generazione includono geotermia, piccoli reattori nucleari e sequestro dell'anidride carbonica.

Una particolarità di questa legislazione è che si occupa solo di energia su scala industriale. Non precluderebbe le strutture private di generazione di elettricità come il generatore diesel che un agricoltore potrebbe utilizzare per pompare l'acqua. Né conterebbe l'energia generata dai pannelli solari sul tetto di un proprietario di casa.

Quando splende il sole

Una complicazione è che il mix di fonti energetiche dello stato può variare molto, anche da un'ora all'altra.

Considera cosa è successo l'8 aprile 2018, Per esempio. Era una domenica generalmente soleggiata e ventosa, con una domanda di elettricità relativamente bassa. Di notte, circa il 40% dell'energia elettrica è stata generata da fonti rinnovabili. Ma verso mezzogiorno quel giorno, più dell'80% proveniva da fonti rinnovabili, compresa l'energia idroelettrica su larga scala.

Se l'elettricità generata da queste fonti rinnovabili è circa raddoppiata, come ritengo necessario per raggiungere l'obiettivo 2045, la potenza disponibile nelle ore centrali della giornata supererebbe di gran lunga la domanda di elettricità in quel momento.

Questa sfida cambia durante l'anno.

Il 24 e il 25 luglio, 2018, Ai californiani è stato chiesto di utilizzare volontariamente meno elettricità tra le 17:00. e 21:00 per evitare un'interruzione a causa del caldo. I prezzi sono aumentati di oltre un fattore 10, contribuendo a mantenere la domanda all'interno dell'offerta.

In quei giorni, l'elettricità da fonti rinnovabili non ha mai soddisfatto la metà della domanda di energia.

Atto di bilanciamento

A causa di questo grado di variabilità, affidarsi pesantemente alle energie rinnovabili richiederà un ampio accumulo di energia e grandi investimenti nella tecnologia basata sulla rete.

Oggi, la domanda attesa di energia elettrica è bilanciata dal Gestore Indipendente di Sistema, un'entità che controlla il flusso di energia elettrica sulla rete e seleziona le fonti di energia elettrica a più basso prezzo disponibili.

Stoccaggio idrico pompato, elettricità generata dall'acqua pompata in un serbatoio, è la forma di archiviazione più comune dello stato oggi. Sebbene limitato a località con grandi dighe, la quantità di energia immagazzinata in questo modo potrebbe essere aumentata in California, come recentemente proposto per la diga di Hoover.

Le grandi batterie agli ioni di litio stanno diventando più convenienti e stanno iniziando a essere impiegate su scala industriale. Con il calo dei prezzi delle batterie e del solare, può diventare interessante disconnettersi dalla rete e utilizzare l'elettricità generata da un sistema solare e immagazzinata da una batteria.

I costi inferiori delle batterie stanno anche stimolando le vendite di più veicoli elettrici. Idealmente, questi veicoli potrebbero essere caricati nei momenti in cui l'elettricità è abbondante ed economica. Entro il 2045, Credo che potrebbero aiutare a rendere la rete più stabile.

Altre opzioni stanno diventando disponibili. Un esempio è lo stoccaggio di aria compressa su scala industriale, dove l'energia viene immagazzinata sotto forma di aria pressurizzata.

E cresce l'interesse per gli impianti solari termici, che generano elettricità dal calore della luce solare e utilizzano l'accumulo ad alta temperatura per continuare a generare elettricità dopo il tramonto.

L'Università della California Merced e molti altri clienti all'ingrosso di energia elettrica stanno risparmiando denaro utilizzando l'accumulo termico. They chill water when rates are low and use the chilled water for air conditioning when electricity prices are high.

Wiggle room

Because California's new law does not require that every watt be generated within California's borders, utilities could keep buying electricity from nearby states, as long as they verify its origins are in keeping with the new law's requirements.

And because the law does not define "zero-carbon, " it provides flexibility in how the state can meet this new target.

Per esempio, California would allow the continued operation of natural gas plants when their output is coupled with purchase of renewable energy certificates, credits issued for the generation of renewable electricity that may be sold, from a utility that generates solar or wind power.

These credits arise through several kinds of arrangements. Perhaps the most common is through rooftop solar systems. Small-scale solar energy supplied about 5 percent of California's electricity in 2017. It is likely to grow because of California's mandate for solar panels on most new homes, starting in 2020.

In assessing whether the goal of going zero-carbon by 2045 is realistic or not, it is worth considering that solar energy has grown for years at a pace that far exceeded projections thanks to technological progress, government policies like California's new law, market forces and the public's demand for renewable energy.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.