Cosa ci manca per riuscire nella transizione energetica? Le tecnologie per la produzione e lo stoccaggio delle energie rinnovabili esistono e sono in continua evoluzione. La difficoltà sta nell'attuazione. È necessario riunire sotto lo stesso tetto (solare) l'economia, la politica e l'opinione pubblica, con i loro interessi talvolta contrastanti. I ricercatori dell'Empa Harald Desing, Hauke Schlesier e Marcel Gauch del dipartimento «Tecnologia e società» hanno elaborato una proposta su come affrontare la transizione energetica in modo rapido, sostenibile e socialmente accettabile, sia a livello mondiale, in Svizzera o anche solo in un singolo comune. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista specializzata «Progress in Energy».

I ricercatori chiamano il loro modello «approvvigionamento solare di base». Secondo questo modello, ogni persona dovrebbe ricevere un budget personale di energia solare pari a 500 watt (corrispondente a 4400 chilowattora all'anno), finanziato dalla collettività. «Molti servizi essenziali sono già forniti come servizi di base, ad esempio le strade, l'istruzione, l'approvvigionamento idrico e la rete fognaria. Perché non fare lo stesso anche per la transizione energetica?», spiega Harald Desing, primo autore dello studio. «Base» è una parola chiave importante. L'approvvigionamento solare di base non significa infatti che lo Stato copra gratuitamente l'intero fabbisogno energetico della società. I 500 watt sono sufficienti, almeno in Svizzera, per colmare il deficit energetico causato dall'eliminazione dei combustibili fossili. Il modello non prevede tuttavia accumulatori di energia pubblici. Ciò significa che l'energia elettrica pubblica è disponibile gratuitamente solo quando c'è il sole.

Questa limitazione svolge due funzioni importanti: da un lato, mira a motivare gli individui e le aziende ad adeguare il proprio comportamento e a consumare energia elettrica soprattutto quando è disponibile gratuitamente. I ricercatori parlano di una «società girasole», che come il fiore da cui prende il nome si orienta sempre verso il sole. Dall'altro lato, rinunciare all'energia elettrica consente di risparmiare denaro. «La costruzione di impianti di stoccaggio rende più costosa la transizione energetica», afferma Desing. «Per questo motivo, nel nostro modello lo stoccaggio di energia non fa parte dell'approvvigionamento di base, ma è piuttosto un comfort che richiederà ulteriori investimenti privati».

Realizzabile entro cinque anni

Poiché 500 watt sono leggermente superiori al fabbisogno energetico di base, i cittadini possono vendere l'energia inutilizzata. Si potrebbe ipotizzare, ad esempio, di utilizzare gli equivalenti energetici come mezzo di pagamento per la mobilità elettrica o il trasporto pubblico. Secondo i ricercatori, chi consuma poca energia ne trarrebbe il massimo vantaggio, il che costituirebbe un importante fattore di equilibrio sociale. «Oggi lo Stato incentiva la transizione energetica attraverso sovvenzioni», afferma Desing. «Ma solo la parte benestante della società ne beneficia, perché è necessario possedere terreni e fornire il capitale residuo. Nel nostro modello, anche gli inquilini e le persone senza grandi risparmi beneficiano dell'investimento collettivo».

I ricercatori hanno calcolato cosa significherebbe concretamente rendere realtà l'approvvigionamento solare di base per la Svizzera. 500 watt di energia solare corrispondono a circa 21 metri quadrati di superficie solare per persona. «In Svizzera ciò corrisponderebbe a circa un tetto su tre», afferma Desing. Anche i parcheggi, le barriere antirumore e le aree inutilizzate lungo le autostrade e le linee ferroviarie potrebbero essere prese in considerazione: l'importante è che per l'installazione dei pannelli solari vengano utilizzate soprattutto le aree già edificate e che non sia necessario destinare a questo scopo nuovi terreni, sottolinea Desing. Anche per questo motivo l'approvvigionamento di base si basa sull'energia solare: il fotovoltaico può essere installato in modo rapido, semplice e decentralizzato, si integra bene nel paesaggio urbano, richiede poca manutenzione e non causa né rumore né impatto visivo.

Per realizzare un impianto solare pubblico in Svizzera entro cinque anni sarebbe necessario un investimento di circa 58 miliardi di franchi. Ciò corrisponde all'incirca all'1% del prodotto interno lordo su cinque anni, paragonabile agli investimenti annuali nelle strade (fonte) o al doppio delle spese militari (fonte). L'investimento sarebbe ammortizzato già entro sei-sette anni dalla messa in funzione, sebbene l'impianto solare pubblico non sia finalizzato al profitto. «Oggi i consumatori finali spendono circa 20 miliardi di franchi all'anno per le fonti energetiche fossili. L'approvvigionamento solare di base fornisce energia elettrica sufficiente a ridurre a zero queste spese». I ricercatori calcolano che i costi per il regolare rinnovo dell'impianto solare pubblico ammonterebbero a circa 6600 franchi a persona ogni 30 anni.

Garantire la disponibilità di personale qualificato e materiali

Anche se è sicuramente fattibile, la realizzazione di un impianto solare di queste dimensioni non sarebbe ovviamente possibile senza alcuna difficoltà. Uno degli ostacoli è rappresentato dalla mancanza di personale qualificato. I ricercatori sostengono la necessità di una realizzazione il più rapida possibile, al fine di trarre rapidamente vantaggio dall'abbandono dei combustibili fossili. Per convertire la Svizzera all'approvvigionamento solare di base entro cinque anni sarebbero necessari circa 50 000 lavoratori qualificati. Tuttavia, solo una minima parte di essi necessita di una formazione approfondita. La maggior parte dei lavori di installazione può essere eseguita in modo competente già dopo poche settimane di formazione. «Esistono già oggi i cosiddetti solarcamp, dove è possibile imparare a installare pannelli solari in brevissimo tempo», afferma Desing. Il ricercatore immagina una sorta di «anno solare» in cui i giovani lavorano per il bene della comunità, ad esempio come alternativa al servizio militare o civile. Un altro vantaggio: mentre per i combustibili fossili i fondi svizzeri finiscono all'estero, gran parte dell'investimento per l'impianto solare, ovvero i costi di installazione, rimane in Svizzera.

Un'altra sfida è rappresentata dai materiali utilizzati per i pannelli, ma anche questa è risolvibile, ne sono convinti i ricercatori. Il componente principale delle celle, il semimetallo silicio, è l'elemento più comune nella crosta terrestre ed è presente in tutto il mondo. Più critici sono l'argento, lo stagno e l'alluminio, utilizzati rispettivamente come conduttori di corrente, saldatura e materiale per telai e fissaggi. Il fabbisogno di stagno e alluminio può essere notevolmente ridotto migliorando la struttura dei pannelli. Attualmente sono in corso ricerche sui materiali sostitutivi dell'argento, ma per la costruzione dell'impianto solare pubblico ciò non sarebbe nemmeno necessario: «In tutto il mondo c'è più argento nei cassetti delle posate di quanto ne servirebbe per fornire 500 watt di energia solare a tutti gli abitanti della Terra», afferma Desing. La produzione dei pannelli solari, che oggi avviene prevalentemente in Cina, potrebbe essere trasferita in Europa nell'ambito della transizione, rafforzando l'industria locale.

Invertire il cambiamento climatico

Il modello descritto nello studio è una prima proposta e in molti punti è flessibile, afferma Harald Desing. La sua esatta attuazione deve essere chiarita nel dibattito pubblico. Il grande vantaggio dell'approvvigionamento di base solare è che il comune, il cantone o il paese che lo attua ne beneficia immediatamente e direttamente. Affinché il modello possa avere l'effetto desiderato, tuttavia, è necessario prestare particolare attenzione ad alcuni punti. «L'energia gratuita non deve indurre a sprecarla», ammonisce Desing. «Inoltre, lo sviluppo dell'approvvigionamento energetico solare di base deve essere chiaramente accompagnato dalla rinuncia ai combustibili fossili». Occorre prestare particolare attenzione anche all'equità sociale.

Il ricercatore è convinto che l'approvvigionamento solare di base renderebbe più interessanti gli investimenti in altre energie rinnovabili come l'eolico e l'idroelettrico, poiché queste ultime integrano l'energia solare e sono disponibili anche quando l'energia solare scarseggia. Anche l'ulteriore espansione delle capacità solari sarebbe vantaggiosa in alcuni casi. «Maggiore è la capacità solare, maggiore è la quantità di energia elettrica disponibile nelle ore marginali o in caso di maltempo, quando i pannelli solari producono meno», spiega Desing. E quando torna a splendere il sole? «L'energia elettrica in eccesso potrebbe essere utilizzata per rimuovere le emissioni storiche di CO₂ dall'atmosfera e trasformarle in materiali che legano il carbonio». Anche questo è attualmente oggetto di ricerca presso l'Empa nell'ambito dell'iniziativa di ricerca «Mining the Atmosphere».

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