e-Book: Supportare energie rinnovabili più sicure e sostenibili

Di Michael Slowinske, Director, Principal Engineering, Energy & Industrial Automation

Entrando nella seconda metà del decennio, la diffusione delle energie rinnovabili a livello globale sta crescendo per stare al passo con la crescita della domanda di elettricità e le esigenze di decarbonizzazione. L’energia solare, eolica e i sistemi di accumulo di energia a batteria vengono introdotti a ritmi significativi in molte aree geografiche, trainati dalla riduzione dei costi, dai progressi tecnologici, dal supporto normativo e dalla domanda crescente. Allo stesso tempo, l’attuale diffusione è insufficiente per essere in linea con gli ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione e di net-zero.

Nonostante i notevoli progressi, l’innovazione e il sostegno politico, persistono molti ostacoli a un’attuazione più rapida, sicura e sostenibile. Le sfide spaziano dai problemi di sicurezza, dalle prestazioni dei prodotti fisici alle divergenze normative tra aree geografiche e mercati, nonché ai ritardi nell’interconnessione della rete. Questi ostacoli rallentano la diffusione delle energie rinnovabili, che a sua volta ritarda il progresso verso un futuro più sostenibile.

Questo articolo presenta un quadro generale sullo stato dell’arte della diffusione delle energie rinnovabili ed analizza le principali sfide che rallentano un’adozione più sicura e sostenibile. Offre inoltre spunti di riflessione sulle strategie che consentono ai soggetti coinvolti di gestire le principali complessità e promuovere gli sforzi per continuare a far progredire i progetti di energia rinnovabile.

La situazione attuale: continua la rapida crescita delle energie rinnovabili

I dati sono reali: la produzione di energia rinnovabile è in forte espansione in tutto il mondo. Nel complesso, le energie rinnovabili forniscono ora il 30% dell’elettricità mondiale.¹ L’utilizzo dell’energia solare, su scala industriale fino a livello residenziale, è stato il principale motore di crescita della produzione di energia elettrica negli ultimi anni. Per 20 anni consecutivi ogni anno la capacità solare è cresciuta, e il 2024 è destinato a battere un altro record.² Il predominio del solare si mantiene in molti mercati, inclusa la Cina, dove l’aumento delle energie rinnovabili sta crescendo più rapidamente.³ Negli ultimi anni, la Cina ha utilizzato il doppio di energia rinnovabile rispetto al resto del mondo.⁴

I progressi economici e tecnologici sono importanti motori di crescita, insieme ad altri fattori come i sussidi pubblici. Anche i costi di produzione di celle solari, moduli e altri componenti sono diminuiti drasticamente. Dinamiche simili sono attualmente operanti per i sistemi di accumulo di energia a batteria che, se abbinati alle energie rinnovabili, possono aumentare il valore degli asset riducendo i tagli e fungendo da fonti di riserva per la fornitura di elettricità supplementare quando necessario.

I progressi verso gli obiettivi di decarbonizzazione restano insufficienti

Nonostante i notevoli progressi, il mondo non è ancora sulla buona strada per raggiungere la maggior parte degli obiettivi di decarbonizzazione nazionali e internazionali, sia per il 2030 che per il 2050.

Le emissioni globali di gas serra rimangono a livelli record e potrebbero portare il riscaldamento globale fino a 3,1 °C, il limite massimo di una serie di stime fornite nell’Emissions Gap Report 2024 del Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente (UNEP).⁵ Altre stime, tra cui quelle del World Energy Outlook 2024 dell’International Energy Association,⁶ sono meno pessimistiche. Tuttavia, le attuali riduzioni delle emissioni e i tassi di diffusione delle energie rinnovabili non sono in linea con il contenimento del riscaldamento globale a 1,5 °C o 2 °C o al di sotto di tale soglia, secondo molti obiettivi di decarbonizzazione, come quelli originariamente sanciti nell’ambito degli Accordi di Parigi del 2015.⁷

Tra le ragioni del progresso e del divario di implementazione c’è l’uso del carbone, mantenuto da Cina e India, che rappresenta il 60% del consumo ed è ancora al massimo storico⁸. Analogamente, il gas naturale è ancora la principale fonte di combustibile per la produzione di elettricità negli Stati Uniti e rappresenta circa il 40% della produzione.⁹ Anche se l’energia eolica e solare rappresentavano il 13% della produzione di elettricità globale nel 2023, rispetto al 3% nel 2013, questa crescita non è stata sufficiente a compensare la crescente domanda e a decarbonizzare i livelli esistenti del fabbisogno di energia globale.¹⁰ È un compito difficile: l’energia a basse emissioni di carbonio non deve solo decarbonizzare l’attuale fornitura di energia, ma anche far fronte alla crescita della domanda sotto molteplici aspetti.

In questo contesto, vale la pena analizzare gli strumenti per accelerare l’implementazione di energie rinnovabili più sicure e sostenibili. È fondamentale un approccio proattivo. Mentre le energie rinnovabili si espandono per favorire la decarbonizzazione, i rischi per la sicurezza e le prestazioni possono aumentare e possono emergere nuovi pericoli nella progettazione, nella produzione o nelle attività operative.

Gli ostacoli alla diffusione di energie rinnovabili più sicure e sostenibili

I soggetti coinvolti nello sviluppo, nella gestione e nella regolamentazione delle energie rinnovabili si trovano ad affrontare molteplici ostacoli da gestire e mitigare. Potenziali problemi legati alla sicurezza e alle prestazioni incidono su ogni fase di sviluppo e gestione. La capacità di riconoscere, prepararsi e agire in vista di queste sfide può contribuire a ridurre i ritardi nei progetti, aumentare l’efficienza, migliorare le condizioni di finanziamento e costruire un rapporto di fiducia con le autorità di regolamentazione, gli investitori e gli altri stakeholder.

Sicurezza e prestazioni rimangono fondamentali: tra innovazione tecnologica, cambiamenti del mercato e ritmo di adozione, i soggetti coinvolti non possono permettersi di sacrificare sicurezza e prestazioni a vantaggio della velocità. Sicurezza e prestazioni dimostrate sono alla base della sostenibilità a lungo termine e del successo della transizione energetica. Ulteriori sfide comprendono:

• Finanziabilità – Il successo dell’implementazione dipende dalla riduzione del rischio connesso ai progetti per promuoverne la finanziabilità. La finanziabilità, ovvero l’accesso a finanziamenti a condizioni favorevoli, dipende dalla capacità di capire il più possibile le incertezze legate allo sviluppo del progetto. Per sviluppatori e investitori, la capacità di ottenere o erogare finanziamenti dipende da valutazioni del rischio che tengano conto e valutino l’impatto di potenziali problemi. Queste valutazioni possono contribuire a dimostrare che i piani di sviluppo considerano accuratamente i rischi noti e che gli sviluppatori hanno fatto tutto il possibile per mitigarli. Valutare la sicurezza e le prestazioni in una gamma di potenziali condizioni operative nei diversi mercati e in modo reattivo ai cambiamenti normativi può contribuire a sbloccare capitali e ad accelerare la crescita delle energie rinnovabili.
• Il costo del capitale – Le condizioni macroeconomiche possono influenzare significativamente la fattibilità dei progetti rinnovabili. Tassi di interesse più elevati aumentano i costi dei progetti, poiché i costi di un nuovo sviluppo sono in genere superiori a quelli di manutenzione o ammodernamento di impianti esistenti. Wood Mackenzie stima che un aumento del 2% dei tassi di interesse faccia crescere di quasi il 20% il costo dell’energia prodotta da un tipico progetto di energie rinnovabili, rispetto a circa il 10% per centrali elettriche di tipo diverso. ¹¹ Quando i tassi di interesse sono elevati, le sovvenzioni possono contribuire a sostenere lo sviluppo, ma potrebbero non compensare i costi aggiuntivi derivanti da tassi più elevati.
• Interconnessione – La fattibilità di molti progetti dipende dalla loro capacità di connettersi alla rete elettrica. La possibilità e la rapidità con cui i progetti possono garantire l’interconnessione dipendono dalla disponibilità e dalla capacità delle infrastrutture locali, come linee di trasmissione, sottostazioni e altri fattori che complicano la situazione. Negli Stati Uniti, ad esempio, le code di interconnessione sono congestionate. Secondo il Lawrence Berkeley National Laboratory¹²:

“La durata tipica dalla richiesta di connessione all’esercizio commerciale è aumentata da <2 anni per i progetti costruiti nel 2000–2007, a oltre 4 anni per quelli costruiti nel 2018–2023 (con una mediana di 5 anni per i progetti costruiti nel 2023).”

Anche l’International Energy Association (IEA) ha definito l’interconnessione un fattore essenziale per l’energia rinnovabile¹³:

“I ritardi nei programmi volti ad integrare le energie rinnovabili nelle reti elettriche globali minacciano di indebolire i benefici dell’ondata di energia eolica e solare, avverte l’Agenzia Internazionale per l’Energia… Segnala ritardi che mettono a repentaglio fino al 15% della produzione solare fotovoltaica ed eolica nel 2030…”

• Colli di bottiglia nella supply chain – Dai dazi alla carenza di materie prime e alla concentrazione della capacità produttiva o di trasformazione in aree geografiche specifiche, le problematiche legate alla supply chain creano incertezza per gli operatori del settore delle energie rinnovabili. I programmi di ampliamento della produzione nazionale di batterie, componenti e sistemi solari negli Stati Uniti e in Europa potrebbero aiutare a ridurre i colli di bottiglia nella supply chain, ma sono ancora in fase iniziale. Il successo di questi nuovi settori non è garantito: nel 2024, sia i nuovi entranti¹⁴ che i grandi operatori storici¹⁵ hanno cessato l’attività. Interruzioni come la carenza di trasformatori, possono incidere sulla tempestività dello sviluppo dei progetti, mentre altri fattori, come i dazi sulle importazioni, possono ostacolarlo.
• Instabilità normativa e ostacoli legati alla conformità – Negli Stati Uniti, l’Inflation Reduction Act (IRA) ha stimolato investimenti significativi in nuovi progetti di energia rinnovabile. Sebbene si tratti di una notizia positiva, ciò comporta anche un aumento dei progetti e contribuisce all’accumulo delle richieste di interconnessione in coda. Inoltre, quando direttive, norme, sovvenzioni, crediti d’imposta o requisiti di autorizzazione differiscono tra i mercati, come spesso accade, lo sviluppo dei progetti può risultare complicato e gli sviluppatori e gli altri soggetti coinvolti devono affrontare ulteriori difficoltà legate alla conformità.

Il percorso da seguire: sostenere l’adozione di energie rinnovabili più sicure e sostenibili

L’espansione delle energie rinnovabili offre un’importante opportunità per accelerare la decarbonizzazione e aumentare l’accesso e la convenienza dell’elettricità. Partecipare all’economia delle energie rinnovabili offre anche prospettive finanziarie per molti stakeholder, tra cui sviluppatori di progetti, gestori di rete o produttori di componenti e sistemi. Le sfide che possono ostacolare il progresso richiedono strategie proattive di riduzione del rischio e mitigazione. A tal fine, ci sono alcune domande chiave che gli stakeholder dovrebbero considerare:

1. In che modo gli sviluppatori e gli operatori delle energie rinnovabili possono prevenire i rischi che potrebbero far fallire i progetti?
2. In che modo gli stakeholder possono gestire le divergenze normative, che si tratti delle sovvenzioni disponibili nelle diverse regioni o dei requisiti di interconnessione tra i mercati?
3. In che modo gli stakeholder lungo tutta la catena del valore possono rimanere informati sulle ultime innovazioni o modifiche in materia di test e certificazione che potrebbero contribuire a ridurre i rischi o richiedere nuovi processi?

UL Solutions vanta oltre un secolo di esperienza e competenza nell’aiutare gli stakeholder a districarsi in questo tipo di problematiche, offrendo servizi di test e certificazione per innumerevoli prodotti, tra cui numerose tecnologie e prodotti per le energie rinnovabili. Collaboriamo con gli stakeholder in tutte le fasi di produzione, sviluppo, implementazione e gestione delle energie rinnovabili, offrendo servizi pensati per affrontare le sfide nelle seguenti categorie:

l’importanza dei test di sicurezza e prestazioni per le tecnologie di energia rinnovabile sostenibile

UL Solutions aiuta produttori e OEM a testare e certificare i prodotti in base a standard e certificazioni di sicurezza e prestazioni pertinenti per diversi requisiti. Questo aiuta gli stakeholders a fornire informazioni più accurate e trasparenti su potenziali prestazioni e affidabilità, rafforzando la fiducia tra produttori, OEM, acquirenti e investitori di progetto. Dal momento che i test e la certificazione svolgono un ruolo fondamentale nella riduzione dei rischi nelle tecnologie delle energie rinnovabili, aiutano anche gli investitori a valutare la finanziabilità dei progetti, fattore chiave per il successo dei progetti stessi e per un’implementazione più sicura e sostenibile delle energie rinnovabili.

I servizi di UL Solutions includono, a titolo esemplificativo:

• Valutazione delle prestazioni, test e certificazione di prodotto – Offriamo valutazioni dei prodotti e test di conformità per aiutare produttori e operatori a valutare la sicurezza e le prestazioni e a dimostrare la conformità agli standard pertinenti.
  • Ad esempio, realizziamo test e certificazioni per tecnologie come le pale delle turbine eoliche, sia secondo gli standard sviluppati da UL Standards and Engagement, come UL 6141, lo standard per le turbine eoliche che consentono l’ingresso del personale, sia altri standard internazionali e nazionali, come la serie 61400 della Commissione elettrotecnica internazionale (IEC).¹⁶
  • Offriamo inoltre servizi di test e certificazione per le tecnologie dell’energia solare, comprese le valutazioni di efficienza, produzione di energia e durata in base a standard pertinenti come UL 1741, inverter, convertitori, controller e apparecchiature di sistemi di interconnessione per l’uso con risorse energetiche distribuite e IEC 61730, una serie di standard per la qualificazione della sicurezza dei moduli fotovoltaici (FV).
• Valutazioni sul campo per identificare i rischi ricorrenti – Offriamo servizi di raccolta e analisi dei dati provenienti da test, certificazioni e valutazioni sul campo per aiutare produttori e sviluppatori a identificare problemi e rischi ricorrenti. Questo può contribuire a definire i piani di progettazione e sviluppo e a individuare aggiornamenti che possano contribuire a ridurre i problemi di produzione, conformità e altro ancora.
• Test pilota e prove sul campo – Offriamo inoltre servizi di test pilota e sperimentali sul campo con partner del settore per valutare l’applicazione pratica dei nuovi standard del comparto man mano che si presentano, aiutando i nostri clienti a orientarsi tra standard, certificazioni e normative in continua evoluzione.

Progetti di riduzione del rischio per promuovere la finanziabilità

Valutare i rischi connessi ai progetti di energia rinnovabile nelle fasi di progettazione e sviluppo contribuisce a creare consenso e fiducia tra gli stakeholders coinvolti nello sviluppo, nel finanziamento e nella gestione operativa. Un’analisi approfondita e la mitigazione dei rischi contribuiscono a migliorare la sicurezza, aumentare le prestazioni e supportare un’interconnessione veloce, e tutto ciò può anche migliorare la finanziabilità. Servizi quali report di ingegneria, valutazioni di finanzibilità e convalide dell’affidabilità per le tecnologie solari, eoliche e di accumulo possono aiutare sviluppatori e operatori a ottenere condizioni di finanziamento vantaggiose, favorendo così la diffusione delle energie rinnovabili

I servizi e i software offerti da UL Solutions per aiutare gli sviluppatori e gli altri stakeholder a ridurre i rischi connessi ai progetti comprendono:

offriamo anche strumenti software avanzati per contribuire a ridurre i rischi connessi ai progetti di energia rinnovabile e i rischi di annullamento durante tutto il ciclo di vita dello sviluppo, dall’identificazione del sito all’ottenimento dei permessi. Esempi di questi strumenti software e dei loro potenziali utilizzi comprendono:

• Rapporti di finanziabilità e affidabilità, e servizi di valutazione delle energie rinnovabili – Effettuiamo test di sicurezza e offriamo valutazioni di durabilità per i componenti delle tecnologie rinnovabili per valutare la qualità e il ciclo di vita degli asset e valutare i potenziali problemi di prestazioni. Questi servizi possono contribuire a orientare le decisioni degli investitori in merito alla finanziabilità e alle relative condizioni.

• Perizie tecniche indipendenti – Queste perizie valutano i rischi connessi al progetto con un approccio olistico, dalle prestazioni degli impianti alla sicurezza complessiva del sito, e possono inoltre aiutare a informare le decisioni degli investitori.

  Affrontare altre problematiche emergenti

  Con la digitalizzazione dell’infrastruttura della rete elettrica e la crescente connessione di impianti di energia rinnovabile e distribuita, possono emergere o aggravarsi altre problematiche, come la sicurezza informatica. Ogni nuovo dispositivo connesso alla rete, gestito tramite software e connesso ad altri dispositivi, può rappresentare un nuovo bersaglio per le minacce informatiche. Affrontare proattivamente questi rischi contribuisce a preservare e mantenere la fiducia di clienti, partner di settore e altri stakeholder.

  Offriamo test e certificazione in conformità a standard e serie di standard come UL 2900-1, Software Cybersecurity for Network-Connectable Products, Part 1: General Requirements (Sicurezza informatica del software per prodotti collegabili in rete, Parte 1: Requisiti generali), UL 2941, Cybersecurity of Distributed Energy and Inverter-based Resources (Sicurezza informatica delle risorse energetiche distribuite e basate su inverter), e ISA/IEC 62443, una serie di standard internazionali sviluppati dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) per la sicurezza informatica nei sistemi di automazione e controllo industriale (IACS). La conformità a questi standard può contribuire a contrastare le minacce informatiche negli ambienti industriali.

  I test e le certificazioni possono inoltre contribuire ad affrontare le sfide legate all’interconnessione. La certificazione in conformità a standard come UL 1741, Inverters, Converters, Controllers and Interconnection System Equipment for Use With Distributed Energy Resources (Inverter, convertitori, controllori e apparecchiature per sistemi di interconnessione per l’uso con risorse energetiche distribuite), e test integrativi come il Supplemento A (SA) e il Supplemento B (SB) dello standard UL 1741, possono aiutare gli stakeholder a testare e certificare gli inverter e altre apparecchiature interconnesse alla rete elettrica, al fine di valutare la compatibilità delle funzioni di supporto alla rete con i requisiti chiave per promuovere un’interconnessione alla rete più sicura e sostenibile.²¹

  Gestire la complessità normativa

  Con l’evoluzione delle normative e dei requisiti relativi alle sfide emergenti, collaborare con soggetti terzi che monitorano attivamente i cambiamenti del settore può aiutare gli stakeholder a rimanere al passo con le evoluzioni del mercato.

  UL Solutions dà la priorità alla partecipazione a gruppi di lavoro e comitati di settore per mantenere una prospettiva informata sull’evoluzione di diversi settori, in particolare quello delle energie rinnovabili, e per aiutare i clienti a orientarsi in diversi contesti normativi. Grazie alla nostra competenza specifica, aiutiamo i clienti globali che spesso operano in mercati diversi e potrebbero voler inserirsi in nuovi mercati, e quindi devono armonizzare il loro approccio di conformità a diverse normative.

  Tra i numerosi enti e comitati normativi di cui facciamo parte, collaboriamo in particolare con UL Standards and Engagement (ULSE) e altri enti come la Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC), l’American National Standards Institute (ANSI), la Solar Energy Industries Association (SEIA), l’American Wind Energy Association (AWEA) e molte altre associazioni di categoria mondiali. Il nostro livello di coinvolgimento in questi gruppi e comparti ci aiuta a tenere i clienti aggiornati sulle evoluzioni del settore che possono avere un impatto su molti aspetti delle loro attività e sui loro progetti di sviluppo.

  Riepilogo: Distribuzione di energia rinnovabile più sicura e sostenibile con UL Solutions

  La scienza della sicurezza è la nostra forza, e i test e le certificazioni costituiscono la base per uno sviluppo di energie rinnovabili più sicuro e sostenibile. Offriamo servizi e strumenti software per contribuire a ridurre i rischi nello sviluppo di progetti rinnovabili, promuovere la finanziabilità e aiutare gli stakeholder ad affrontare le sfide emergenti. Oltre alla nostra partecipazione attiva a comitati normativi e altri comitati tecnici, perfezioniamo la nostra offerta e sviluppiamo competenze per trasformare le sfide in vantaggi competitivi.

  Contattateci per saperne di più e promuovere un’implementazione più sicura e sostenibile delle energie rinnovabili.

  • Mappe e dati delle risorse di Windnavigator¹⁷ – Dati e mappe delle risorse di Windnavigator, parte del softwre ULTRUS™,¹⁸ può aiutare gli sviluppatori di progetti a usare nella progettazione mappe e set di dati che consentono l’analisi e la prospezione di siti greenfield.
  • Servizi indipendenti di verifica e validazione dei modelli¹⁹ – I nostri servizi di verifica e convalida dei modelli aiutano produttori e sviluppatori ad anticipare le lacune normative e di conformità durante le fasi di sviluppo, per evitare problemi e ritardi più costosi in futuro.
  • HOMER® Front²⁰ – Supporta la gestione continua degli impianti di energia rinnovabile e di accumulo di energia a batteria, incluso il monitoraggio della conformità, l’analisi delle prestazioni e il reporting dell’impatto ambientale, che possono essere necessari per i requisiti normativi.