Impatto dell'elettrificazione e del forte potenziamento delle energie rinnovabili sulle reti elettriche di distribuzione svizzere

Il sistema energetico svizzero si sta trasformando per raggiungere l'obiettivo delle emissioni nette pari a zero entro il 2050. Questo cambiamento è possibile sia dal punto di vista tecnico che economico. Ciò è stato dimostrato dalle Prospettive energetiche 2050+ in vari scenari con emissioni nette pari a zero. Ma qual è l'impatto sulla rete di distribuzione, alla quale viene collegato un numero sempre crescente di pompe di calore, veicoli elettrici e impianti fotovoltaici? Questo è l'interrogativo affrontato in un nuovo studio condotto dalle società di consulenza Consentec, EBP e Polynomics per conto dell'Ufficio federale dell'energia (UFE). Lo studio esamina in quale misura occorrerà potenziare le reti di distribuzione regionali e quali investimenti saranno necessari a tale scopo nei vari scenari delle Prospettive energetiche 2050+.

Con il riassetto del sistema energetico, l'elettrificazione e il potenziamento delle energie rinnovabili sono in forte aumento. L'immissione in rete è sempre più decentralizzata e ciò richiede un ulteriore potenziamento delle reti di distribuzione per poter rifornire in modo affidabile i consumatori e trasportare l'elettricità generata. L'entità degli investimenti richiesti dipende da vari fattori. Ad esempio, il controllo dei consumi, soprattutto nel caso dell'elettromobilità, o le tecnologie per le reti intelligenti influenzano notevolmente il fabbisogno di investimenti. Nell'ambito della legge federale su un approvvigionamento elettrico sicuro con le energie rinnovabili sono previste diverse misure per ridurre i costi. Tra queste, la possibilità di introdurre tariffe dinamiche, adeguamenti in relazione al trasferimento dei costi tra i vari livelli della rete o la regolazione della flessibilità.

Scenari dello studio

Lo studio analizza gli effetti della futura massiccia diffusione dell'elettromobilità, delle pompe di calore e del fotovoltaico (FV) sulle reti di distribuzione in tutta la Svizzera. A tal fine, è stato utilizzato un modello con una risoluzione che arriva fino al livello dei singoli edifici di un Comune per valutare l'idoneità e la penetrazione delle pompe di calore e la presenza di impianti fotovoltaici su tetti e facciate, nonché una simulazione di tutte le autovetture e dei veicoli commerciali leggeri e dei loro processi di ricarica. Sono stati analizzati il fabbisogno di potenziamento della rete (sostituzione, ampliamento, incremento della capacità), il fabbisogno di investimenti e le conseguenze sui costi di rete e sulle tariffe per i consumatori finali. Le analisi si basano sugli scenari con emissioni nette pari a zero delle Prospettive energetiche 2050+, che vengono confrontati con lo scenario «Nessuna variazione» (NV) in cui vengono mantenute solo le misure entrate in vigore fino alla fine del 2018 e con il quale non è possibile raggiungere l'obiettivo delle emissioni nette pari a zero.

ZERO base: ampia elettrificazione del sistema energetico
ZERO A: elettrificazione del sistema energetico ancora maggiore rispetto allo scenario ZERO base
ZERO B: elettrificazione del sistema energetico minore rispetto a ZERO base, ma quota maggiore di biogas e gas sintetici
ZERO C: elettrificazione del sistema energetico minore rispetto a ZERO base, ma le reti termiche e i combustibili liquidi biogeni e sintetici svolgono un ruolo più importante

Risultati relativi al fabbisogno di potenziamento della rete

Il fabbisogno di potenziamento della rete nello scenario ZERO base è da 2 a 2,5 volte superiore a quello dello scenario NV. Rispetto allo scenario NV, l'aumento del carico (consumo) nello scenario ZERO base è superiore del 70 per cento e l'incremento della potenza FV installata risulta quadruplo.

L'elettrificazione ancora maggiore del sistema energetico nello scenario ZERO A comporta un fabbisogno di potenziamento della rete fino al 30 per cento maggiore rispetto allo scenario ZERO base, a seconda del livello di rete. La minore elettrificazione negli scenari ZERO B e ZERO C riduce il fabbisogno di potenziamento della rete fino al 35 per cento rispetto allo scenario ZERO Base.

In una variante dello scenario ZERO base con un'espansione ancora più rapida e forte degli impianti fotovoltaici (fino a 37 TWh nel 2035, secondo gli obiettivi definiti dal Consiglio degli Stati durante le deliberazioni sulla revisione della legge sull'energia), il fabbisogno di potenziamento della rete aumenta in particolare per i livelli di rete più alti: a partire dal livello di rete 5 il fabbisogno di potenziamento della rete supera del 15-20 per cento quello dello scenario ZERO base. Nei livelli di rete più bassi, 7 e 6, rimane più o meno uguale a quello dello scenario ZERO base.

L'impiego combinato della gestione dell'immissione in rete e del controllo del carico orientato alla rete può ridurre il fabbisogno di potenziamento della rete nello scenario ZERO base in una misura compresa fra il 25 e il 60 per cento, a seconda del livello di rete. Una riduzione altrettanto consistente si ottiene con una rete più smart, un controllo intelligente e un uso ottimale delle flessibilità. Se, invece, la ricarica domestica dei veicoli elettrici aumenta fortemente e il controllo del carico è orientato al mercato anziché alla rete, il fabbisogno di potenziamento della rete può essere da 1,2 a 3 volte superiore a quello dello scenario ZERO base, a seconda del livello di rete.

Risultati relativi al fabbisogno di investimenti e alle tariffe per l'utilizzazione della rete

Nello scenario NV sono necessari investimenti per circa 45 miliardi di franchi svizzeri (in termini reali ai prezzi del 2020) per il mantenimento e il potenziamento dell'infrastruttura della rete elettrica anche senza ulteriori obiettivi di politica energetica. Nello scenario ZERO base, che raggiunge l'obiettivo delle emissioni nette pari a zero, vengono investiti 30 miliardi di franchi in più rispetto allo scenario NV. Con l'elettrificazione ancora maggiore dello scenario ZERO A, il fabbisogno di investimenti supera di 39 miliardi di franchi quello dello scenario NV e di 37 miliardi di franchi quello della variante FV del Consiglio degli Stati. Tra l'altro, questi investimenti sono destinati in gran parte al rinnovo degli impianti esistenti: nello scenario NV, il 75 per cento degli investimenti è destinato al rinnovo e solo il 25 per cento al potenziamento. Negli scenari con emissioni nette pari a zero la percentuale si aggira intorno al 50 per cento.

Con un comportamento di ricarica per l'elettromobilità orientato in modo ottimale alla rete e un tetto massimo dei picchi di immissione degli impianti fotovoltaici limitato al 70 per cento della potenza installata, o anche con una rete elettrica più intelligente, il fabbisogno di investimenti potrebbe essere ridotto di circa un quarto.

Nello scenario NV, i costi totali annui della rete di distribuzione aumentano di circa il 35 % fino al 2050 (dagli attuali 3,4 miliardi di franchi svizzeri in termini reali a 4,7 miliardi di franchi svizzeri). Nello scenario ZERO base, i costi aumentano del 108 per cento, raggiungendo circa 7,2 miliardi di franchi svizzeri. Nella variante FV del Consiglio degli Stati, l'aumento dei costi è del 121 per cento.

Di conseguenza aumentano anche le tariffe medie per gli utenti finali. Tuttavia, a causa del maggiore consumo di elettricità nel 2050, il loro aumento è inferiore a quello dei costi. Nello scenario NV le tariffe al livello di rete 7 aumentano del 27 per cento, nello scenario ZERO base del 63 per cento e nella variante FV del Consiglio degli Stati del 70 per cento. In questa variante, i costi e le tariffe di rete aumentano rapidamente tra il 2026 e il 2035, per poi stabilizzarsi nuovamente.

Nei singoli comprensori di rete l'aumento delle tariffe può essere più o meno forte in tutti gli scenari.

I livelli di rete 3 e 5 hanno una quota più che proporzionale degli investimenti di rete necessari, anche se questi sono causati dal consumo aggiuntivo e dalle maggiori immissioni sul livello di rete 7. Con il modello di trasferimento dei costi attualmente in vigore, i costi aggiuntivi dei livelli di rete superiori non possono essere trasferiti al livello di rete 7 in modo completamente conforme al principio di causalità.