Come le auto elettriche e le pompe di calore aiutano la Svizzera ad attuare la sua strategia energetica

Le auto elettriche e le pompe di calore potrebbero svolgere un ruolo importante nell'attuazione della strategia energetica svizzera. Secondo il Consiglio federale, l'approvvigionamento energetico della Svizzera dovrebbe essere neutrale dal punto di vista del CO2 entro il 2050. Le pompe di calore dovrebbero sostituire i sistemi di riscaldamento a gas e a olio e le auto elettriche dovrebbero sostituire gradualmente i veicoli a combustione. Ciò comporterà un aumento significativo della domanda di elettricità, che passerà dagli attuali 56 terawattora (TWh) a circa 75 TWh all'anno entro il 2050.

Un nuovo rapporto del consorzio di ricerca svizzero "PATHFNDR", a cui l'Istituto Paul Scherrer PSI partecipa come partner di ricerca e che è finanziatodall'Ufficio Federale dell'Energia nell'ambito del programma "SWEET", mostra ora che le pompe di calore e le auto elettriche possono essere importanti fonti di flessibilità per il sistema elettrico svizzero nel 2050, insieme all'energia idroelettrica. Christian Schaffner, direttore del Centro di Scienze dell'Energia del Politecnico di Zurigo e co-leader del progetto, spiega: "Entrambe le tecnologie coordinano meglio il crescente consumo di elettricità con la produzione di elettricità da fonti rinnovabili. In questo modo si alleggerisce la pressione sulla rete elettrica, si riducono le importazioni e si abbassano i prezzi dell'elettricità all'ingrosso, soprattutto nei mesi invernali".

Consumare solo quando la rete non è utilizzata

Questa flessibilità si riflette nella vita quotidiana come segue: A temperature esterne di 0°C, le pompe di calore controllate in modo intelligente negli edifici con lo standard Minergie possono spegnersi fino a dieci ore senza che la temperatura ambiente si abbassi in modo evidente. In questo modo si evita che troppe pompe di calore funzionino contemporaneamente e sovraccarichino la rete.

Anche le auto elettriche sono spesso collegate alla rete per un periodo di tempo molto più lungo di quello necessario per una carica completa, ad esempio quando vengono collegate per la ricarica in garage dopo il lavoro. Ciò consente un processo di ricarica ottimizzato nel tempo e basato sulla fornitura di elettricità. Secondo lo studio, la ricarica sul posto di lavoro sarebbe particolarmente vantaggiosa: "Durante il giorno, quando il sole splende, molti veicoli sono comunque parcheggiati in auto. Se si ricaricassero lì, la produzione fotovoltaica potrebbe essere sfruttata in modo ottimale", spiega Siobhan Powell, ricercatrice in materia di energia presso il Politecnico di Zurigo e una delle autrici principali dello studio.

Più elettricità, meno importazioni di elettricità

La Svizzera punta a coprire il 50-60% del suo fabbisogno di elettricità (45 TWh all'anno) con nuove fonti di energia rinnovabile come il fotovoltaico, l'eolico e la biomassa entro il 2050. I calcoli del modello dei ricercatori mostrano ora che questo obiettivo sarà più facile da raggiungere grazie al consumo flessibile di elettricità delle pompe di calore e dei veicoli elettrici.

Se le pompe di calore e le auto elettriche saranno coordinate e controllate in modo flessibile, nel 2050 in Svizzera potrebbe essere disponibile circa il quattro per cento in più di elettricità rinnovabile. "La maggior parte è costituita dall'energia solare in primavera e in estate, che è meglio distribuita e quindi non deve essere ridotta", spiega Powell.

Inoltre, le pompe di calore flessibili e le auto elettriche potrebbero ridurre le importazioni nette di elettricità di circa il 20% durante l'anno, soprattutto grazie alle esportazioni nette più elevate in primavera e in estate. "Si tratta di circa 1,8 TWh di elettricità, che corrispondono al consumo annuale di circa 0,5 milioni di famiglie svizzere", spiega Powell. Secondo lo studio, la Svizzera importerebbe anche circa 0,7 TWh di elettricità in meno nei mesi invernali. Ciò corrisponde al 4,4% in meno di importazioni nette invernali rispetto a un sistema energetico privo di pompe di calore a controllo flessibile e auto elettriche.

Elettricità più economica e meno centrali a gas

Lo studio mostra anche che i prezzi all'ingrosso dell'elettricità potrebbero diminuire grazie a una distribuzione più uniforme della domanda e dell'offerta grazie alle pompe di calore flessibili e alle auto elettriche. La riduzione dei prezzi dell'elettricità è maggiore nei mesi invernali, da gennaio a marzo, quando i prezzi all'ingrosso potrebbero diminuire fino al 6%.

I ricercatori stimano inoltre che un sistema elettrico supportato da pompe di calore flessibili e auto elettriche sarebbe circa il quattro per cento più economico da gestire rispetto a un sistema senza questi due fornitori di flessibilità.

Inoltre, l'uso di pompe di calore e auto elettriche a controllo flessibile nel 2050 comporterebbe anche la necessità di costruire meno centrali elettriche a gas e sistemi di stoccaggio a batteria. Secondo le stime, la necessità di investimenti in centrali a gas e batterie diminuirà di circa un terzo. "Le centrali a gas e le batterie sono necessarie principalmente per bilanciare i picchi della domanda di elettricità. Se i veicoli elettrici e le pompe di calore assumeranno questa funzione, ne avremo meno bisogno", spiega Powell.

Minori picchi di carico nei quartieri e minore espansione della rete

Se molte famiglie ricaricano le loro auto o fanno funzionare le loro pompe di calore allo stesso tempo, c'è il rischio di colli di bottiglia. Le linee e i trasformatori attuali spesso non sono progettati per questi carichi e dovrebbero essere rinforzati.

I ricercatori hanno analizzato circa 50 aree di rete in Svizzera. Sono giunti alla conclusione che le pompe di calore e le auto elettriche controllate in modo flessibile ridurrebbero i picchi di carico nei quartieri e quindi ritarderebbero e ridurrebbero i costosi rinforzi delle reti di distribuzione. L'entità di questi effetti dipende anche dal fatto che le aree in questione siano urbane o rurali.

Tariffe elettriche che premiano i cittadini

Affinché i veicoli elettrici e le pompe di calore possano effettivamente fungere da fornitori di flessibilità entro il 2050, devono essere dotati della necessaria tecnologia di controllo e comunicazione. Attualmente questo non è ancora il caso in tutti i settori. Gli autori dello studio raccomandano quindi di sovvenzionare solo i sistemi che possono essere gestiti in modo flessibile e intelligente.

Inoltre, i gestori di veicoli elettrici e pompe di calore dovrebbero essere incentivati ad adattare il loro comportamento in materia di riscaldamento e ricarica. A tal fine, lo studio raccomanda, tra l'altro, tariffe elettriche dinamiche che premino i comportamenti flessibili di ricarica e riscaldamento. Tuttavia, secondo lo studio, le notevoli differenze locali nelle tariffe elettriche e, in particolare, nelle tariffe di alimentazione renderebbero questa misura difficile in Svizzera.

I ricercatori sottolineano inoltre che gli strumenti di finanziamento in Svizzera sono molto eterogenei e che attualmente non esiste un "diritto di ricarica" nazionale per gli inquilini con veicoli elettrici. Questa situazione deve cambiare rapidamente.