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Chi ha spazio per le rinnovabili? di Adair Turner (da Project Syndicate, 14 settembre 2016)
SEP 14, 2016
Who Has Space for Renewables?
ADAIR TURNER
LONDON – This summer, an electrical power auction in Chile attracted successful bids by wind generators willing to provide electricity at $0.04 per kilowatt hour and solar generators at $0.03 per kwh, easily beating fossil-fuel competitors. That success reflects dramatic cost reductions over the last six years, with the cost of solar power falling about 70% and wind-power costs down more than 30%. Further reductions are inevitable.
Of course, the sun doesn’t always shine, and the wind doesn’t always blow, but intermittency problems are increasingly solvable as the cost of battery and other energy storage falls, and as smart meters and control systems make it possible to shift the timing of some electricity demand. It is now certain that, within 20 years, many countries could get most of their electricity from renewable sources at an easily affordable price.
To be sure, solar and wind farms require large land areas. But at the global level, there is plenty of space.
Solar energy reaching Earth totals more than 5,000 times today’s human consumption. Demand will likely double if the world population grows (as United Nations forecasts suggest) from 7.2 billion today to 11 billion by 2100, and if all 11 billion people attain standards of living now enjoyed only in developed economies. And today’s solar panels can turn only about 20% of solar energy into electricity (though that ratio will increase over time). But even allowing for these factors, estimated space requirements for solar energy sufficient to power the entire world are reassuringly trivial, at 0.5-1% of global land area.
For individual countries however, the challenges vary greatly, reflecting dramatic differences in population density. Chile has 24 people per square kilometer, the United States 35, and India 441 – a figure likely to rise to around 570 by 2050 – while Bangladesh’s is already above 1,200. Uganda’s population density today is 195 per square kilometer, but could grow to around 1,000 by 2100. China’s level will remain stable, at a moderate 145 people per square kilometer, with its densely populated coastal regions offset by large expanses of desert and mountains to the west.
Land allocated to wind power is not lost to agricultural production, because crops can be grown and animals grazed between the turbines. But higher population density makes it more difficult and expensive to rely on renewables alone. If South Korea, with a population density of 517, tried to meet all its energy needs with wind power, it would have to cover its entire land area with wind farms.
And in countries rich enough to care about landscape beauty, higher population density makes clean energy more expensive. In the UK, where the overall population density is 267 per square kilometer, but 413 in England, the current government opposes new onshore wind farms because of their adverse aesthetic impact. As a result, Britain will have to rely also on offshore wind and nuclear electricity to build a low-carbon economy, adding some 2-3 cents per kilowatt hour to the cost of electricity.
But the far bigger challenges are those some emerging economies already face, and that several African countries will confront in the future. With population densities eight and 22 times the global average, respectively, India would have to devote 4% of its land to solar parks to meet all of its energy needs, and Bangladesh more than 10%.
Moreover, in India, unlike in Chile or the US, competition between alternative land uses is already intense in some areas. For example, India’s ambition to develop a large manufacturing sector has sometimes been hampered by contentious and even violent disputes over land allocation. In some parts of the country, such as the Rajasthan desert, it will be possible to develop large solar facilities; elsewhere, land availability might limit feasible renewables development. And while solar panels can and must be deployed on roof tops and in other urban locations, the costs will be higher than in countries where land is easily available.
That means that while renewables must play a major role in decarbonization everywhere, in some countries other technologies such as nuclear power or carbon capture and storage may have to carry more of the burden. And improvements in energy productivity – via better urban design, for example – that enable income growth while limiting required energy input become more important in more densely populated countries where decarbonization will be more difficult.
Indeed, some of the world’s most densely populated countries face a double disadvantage; they are often the most exposed to the adverse effects of climate change, and building low carbon economies may be more difficult. Conversely, already-rich and lightly populated countries – such as the US, Australia, and Chile – are blessed with enough space to build low-carbon energy systems at very low cost and with trivial consequences for agricultural land availability or landscape aesthetics.
This may have important implications for global trade. The shale-gas revolution has already increased the prospect that energy-intensive manufacture may return to the US; and, as automation makes differences in labor costs less important, low-cost renewable energy may drive still more “onshoring.” But that would further complicate emerging economies’ ability to generate sufficient employment for rapidly growing populations.
Dramatic progress in renewable electricity is a hugely positive development; but the benefits are most easily grasped in developed, relatively sparsely populated countries. Many other technologies and well-designed policies – both domestic and international – will be needed to enable less-endowed countries to build successful low-carbon economies.
Chi ha spazio per le rinnovabili?
di Adair Turner
LONDRA – Quest’estate, una gara per un impianto elettrico in Cile ha raccolto offerte vincenti da parte di generatori eolici capaci di fornire elettricità a 0,04 dollari per chilowattora e di generatori solari a 0,03 dollari per chilowattora, che hanno facilmente sconfitto le offerte dei concorrenti con combustibili fossili. Quel successo riflette spettacolari riduzioni dei costi nel corso degli ultimi sei anni, con il costo dell’energia solare che è calato del 70% e quello dell’energia eolica che è sceso più del 30%. Ulteriori riduzioni sono inevitabili.
Naturalmente, il sole non brilla sempre, e il vento non soffia in continuazione, ma i problemi dell’intermittenza sono sempre più risolvibili dato che i costi delle batterie e delle altre forme di immagazzinamento energetico diminuiscono, e dato che misuratori e sistemi di controllo intelligenti rendono possibile programmare in modo flessibile una parte della domanda di elettricità. Adesso è certo che, in 20 anni, molti paesi potranno avere la maggior parte della loro elettricità da fonti rinnovabili a prezzi facilmente sostenibili.
Certamente, gli impianti solari ed eolici richiedono ampie aree. Ma, a livello globale, c’è una gran quantità di spazio.
Il totale dell’energia solare del pianeta è più di 5.000 volte il consumo umano odierno. Probabilmente la domanda raddoppierà se la popolazione mondiale cresce (come le previsioni delle Nazioni Unite indicano) dai 7,2 miliardi di oggi agli 11 miliardi del 2100, e se tutti gli 11 miliardi raggiungono livelli di vita oggi goduti soltanto nelle economie avanzate. E i pannelli solari di oggi possono trasformare soltanto il 20% dell’energia solare in elettricità (sebbene quella percentuale crescerà col tempo). Ma anche ammettendo tutti questi fattori, le richieste che vengono stimate di spazio per l’energia solare sufficiente a dare energia al mondo intero sono modeste in modo rassicurante, lo 0,5-1% della superficie totale di territorio.
Per i pesi singolarmente considerati, tuttavia, le sfide variano grandemente, riflettendo spettacolari differenze nella densità della popolazione. Il Cile ha 24 persone per chilometro quadrato, gli Stati Uniti 35 e l’India 441 – un numero che è probabile che cresca sino a circa 570 per il 2050 – mentre il Bangladesh è già sopra i 1.200. La densità della popolazione dell’Uganda è oggi a 195 persone per chilometro quadrato, ma potrebbe crescere sino a circa 1.000 nel 2100. Il livello della Cina resterà stabile, con un dato moderato di 145 persone per chilometro quadrato, con le sue densamente popolate regioni costiere bilanciate dalle grandi estensioni del deserto e delle montagne ad occidente.
Il territorio messo a disposizione dell’energia eolica non è perso per la produzione agricola, giacché i raccolti possono essere coltivati e gli animali possono pascolare in mezzo alle turbine. Ma la più elevata densità della popolazione rende più difficile e costoso basarsi soltanto sulle energie rinnovabili. Se la Corea del Sud, con una densità di popolazione di 517 persone, cercasse di soddisfare tutti i suoi bisogni energetici con l’energia eolica, dovrebbe coprire l’intera superficie del suo territorio con impianti eolici.
E nei paesi abbastanza ricchi da curarsi della bellezza del paesaggio, una densità più elevata della popolazione rende l’energia pulita più costosa. Nel Regno Unito, dove la densità complessiva della popolazione è 267 persone per chilometro quadrato (ma 413 in Inghilterra), l’attuale Governo si oppone a nuovi impianti eolici vicino alle coste per il loro impatto estetico negativo. Di conseguenza, la Gran Bretagna dovrebbe basarsi, per costruire una economia a basso consumo di carbonio, anche sulla elettricità eolica in oceano e sulla elettricità nucleare, aumentando del 2-3 per cento per chilowattora il costo dell’elettricità.
Ma le sfide di gran lunga maggiori sono quelle che alcune economie emergenti già affrontano, e con le quali vari paesi africani si misureranno nel futuro. Con densità di popolazioni, rispettivamente, di otto e di 22 volte la media globale, l’India dovrebbe dedicare il 4% del suo territorio ai parchi solari per ottenere tutta l’energia di cui ha bisogno, e il Bangladesh più del 10%. Inoltre in India, diversamente dalla Cina e dagli Stati Uniti, in alcune aree la competizione tra usi alternativi del territorio è già intensa. Ad esempio, l’ambizione dell’India di sviluppare un ampio settore manifatturiero viene talvolta ostacolata da contenziosi e persino da dispute violente sulla destinazione del territorio. In alcune parti del paese, come nel deserto del Rajasthan, sarà possibile sviluppare ampi complessi solari; altrove, la disponibilità di territorio potrebbe limitare uno sviluppo praticabile delle rinnovabili. E mentre i pannelli solari possono essere dislocati in cima ai tetti o in altre collocazioni urbane, i costi sarebbero più elevati rispetto ai paesi nei quali il territorio è facilmente a disposizione.
Questa significa se le rinnovabili debbono giocare dappertutto un ruolo importante nella decarbonizzazione, in alcuni paesi tecnologie come l’energia nucleare o la cattura e l’immagazzinamento del carbonio possono dover sostenere il peso maggiore. E i miglioramenti nella produttività energetica che rendono possibile la crescita dei redditi mentre limitano l’apporto richiesto di energia – attraverso una migliore pianificazione urbanistica, ad esempio – diventano più importanti in alcuni paesi densamente popolati, nei quali la decarbonizzazione sarà più difficile.
In effetti, alcuni paesi più densamente popolati del mondo affrontano un duplice svantaggio: sono spesso i più esposti agli effetti negativi del cambiamento climatico, e la costruzione di economie a basso contenuto di carbonio può essere più difficile. All’opposto, paesi già ricchi e non intensamente popolati – come gli Stati Uniti, l’Australia e il Cile – sono benedetti da spazi sufficienti per costruire sistemi energetici a basso contenuto di carbonio e con conseguenze minime per la disponibilità di terreno agricolo o l’estetica dei paesaggi. Questo può avere implicazioni importanti per il commercio mondiale. La rivoluzione del gas da scisti bituminosi ha già rafforzato la prospettiva di un ritorno possibile di attività manifatturiere negli Stati Uniti; e, come l’automazione produce differenze nei costi dei lavori meno importanti, l’energia rinnovabile a basso costo può guidare un fenomeno ancora maggiore di “rientro” nel paese di attività produttive. Ma ciò complicherebbe ulteriormente la capacità delle economie emergenti di produrre occupazione sufficiente per popolazioni in rapida crescita.
Il progresso spettacolare nell’elettricità rinnovabile è uno sviluppo grandemente positivo; ma i benefici sono più facilmente afferrabili nei paesi sviluppati, con popolazioni relativamente poco popolate. Saranno necessarie molte altre tecnologie e politiche ben orientate – sia nazionali che internazionali – per consentire ai paesi meno dotati di costruire economie di successo a basso contenuto di carbonio.
By mm
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