Riutilizzare le centrali a carbone in solare e batteria può essere vantaggioso per la società in generale

I paesi sviluppati con significative capacità di carbone come Australia, Canada, Germania, Regno Unito e Stati Uniti stanno adottando approcci diversi per allontanarsi dal carbone.

Flutti di fumo da due ciminiere presso la stazione termale di Badarpur a Nuova Delhi. (Fotografo: Money Sharma/AFP/Getty Images)

Scritto da Gireesh Shrimali e Abhinav Jindal

In tutto il mondo, le centrali a carbone sono alle prese con problemi ambientali e bassi livelli di utilizzo della capacità. Non solo sono diventati non redditizi per i servizi pubblici, ma sono anche antieconomici per i clienti.

Mentre il ritiro degli impianti a carbone fuori uso può essere complessivamente vantaggioso, e in effetti necessario poiché i finanziamenti continuano a uscire dal settore dei combustibili fossili guidati dalla transizione energetica globale, l'esecuzione può incontrare resistenza per diversi motivi come i costi coinvolti, l'identificazione degli impianti, impatto sulla forza lavoro esistente e quindi sulle comunità, e altre considerazioni sulla flessibilità del sistema.

Suggeriamo che i pensionamenti possano essere meglio razionalizzati con una chiara stima empirica dei costi e dei benefici sostenuti nella disattivazione degli impianti rispetto al loro riutilizzo.

Per le aziende elettriche, il riutilizzo delle centrali a carbone offre molti vantaggi. In primo luogo, il riuso riduce i costi di disattivazione perché evita alcuni dei requisiti di bonifica ambientale e consente il riutilizzo parziale delle risorse esistenti come il terreno degradato, nonché i generatori, le sottostazioni e le connessioni alla rete. In secondo luogo, riduce il costo di messa in servizio di capacità rinnovabile greenfield nello stesso sito. In terzo luogo, per le centrali a carbone situate in aree urbane e semiurbane, il riutilizzo si manifesta in molteplici usi finali, portando alla diversificazione economica e al ringiovanimento industriale, a vantaggio delle economie locali e della forza lavoro. In quarto luogo, potrebbe fornire una redditizia strategia di uscita per le centrali a carbone incagliate e sotto stress. E quinto, il riutilizzo delle apparecchiature delle centrali a carbone (ad esempio il turbogeneratore) consente di mantenere una parte del servizio di potenza reattiva per il controllo della tensione originariamente fornito dalla centrale a carbone, un servizio prezioso quando si aggiunge rapidamente energia rinnovabile.

I paesi sviluppati con significative capacità di carbone come Australia, Canada, Germania, Regno Unito e Stati Uniti stanno adottando approcci diversi per allontanarsi dal carbone. Uno di questi approcci include la dismissione (ovvero la disattivazione) e il riutilizzo degli impianti a carbone per vari usi finali produttivi, inclusi gli impianti solari (ad esempio a Nanticoke, in Canada), i parchi eolici (ad esempio a Brayton Point, negli Stati Uniti), i data center (ad esempio a Widows Creek, USA) e lo stoccaggio di energia (ad esempio a Liddell, Australia).

I paesi in via di sviluppo come il Sudafrica, il Cile e l'India possono trarre molto vantaggio dall'esperienza dei loro omologhi sviluppati. Finora il carbone ha svolto un ruolo importante nel soddisfare il fabbisogno energetico di questi paesi. Tuttavia, ciascuna di queste nazioni sta ora assistendo a una rapida diminuzione delle tariffe per l'energia rinnovabile che porta a una penetrazione accelerata della generazione basata su energia rinnovabile nelle proprie reti, mentre il costo energetico della generazione a base di carbone è rimasto elevato in confronto, rendendo il suo invio economicamente meno fattibile. Poiché questi paesi non vedono l'ora di alterare la loro impronta di carbonio, il riutilizzo affronta considerevolmente la potenziale resistenza allo smantellamento delle centrali a carbone e i benefici del ritiro anticipato delle centrali a carbone potrebbero creare una fonte di fondi per nuovi progetti di energia rinnovabile.

Per fungere da modello, abbiamo esaminato la proposta di valore del riutilizzo utilizzando una centrale a carbone indiana rappresentativa da 1 gigawatt (GW) come caso di studio. Rispetto a un'analisi simile nei paesi sviluppati, riteniamo che la nostra analisi possa essere utile per altri paesi in via di sviluppo con significative capacità di carbone. Ad esempio, rispetto agli Stati Uniti, le stime dei costi di smantellamento degli impianti indiani sono piuttosto basse. Mentre i costi medi di disattivazione negli Stati Uniti sono di $ 117 milioni/GW, in India sono quasi la metà di circa $ 58 milioni/GW

Abbiamo calcolato il valore attuale dei costi, dei benefici e dei benefici netti sottostanti (benefici meno i costi) del riutilizzo degli impianti a carbone per combinazioni appropriate di tre opzioni di riutilizzo potenzialmente popolari: energia solare, accumulo di energia solare e batteria e accumulo di energia solare e batteria con un condensatore sincrono . Sebbene il valore energetico e di flessibilità dell'energia solare e dell'accumulo di batterie sia ben noto, i condensatori sincroni, essenzialmente turbogeneratori riutilizzati da centrali a carbone, possono svolgere un ruolo chiave nel fornire energia reattiva tanto necessaria anche dopo il ritiro delle centrali a carbone.

Abbiamo anche considerato sia gli aspetti specifici dell'impianto (o diretti) che quelli specifici del sistema/società (o indiretti) sia dei costi che dei benefici. Esempi rappresentativi di costi diretti includono posti di lavoro e risanamento ambientale; i costi indiretti includono il bilanciamento del sistema; i benefici diretti comprendono il valore di recupero e l'utilizzo del suolo; e i benefici indiretti includono potenza di picco e carbonio.

I nostri risultati sono i seguenti. In primo luogo, i benefici netti del riutilizzo degli impianti a carbone sono positivi. I benefici diretti, indiretti e totali del riutilizzo hanno superato i corrispondenti costi di disattivazione. Ad esempio, mentre i costi di disattivazione diretti, indiretti e totali sono stati rispettivamente di $ 58,1 milioni, $ 45,8 milioni e $ 103,9 milioni; i corrispondenti benefici di riutilizzo sono stati fino a $ 122,8 milioni, $ 468,0 milioni e $ 590,8 milioni. Tra i benefici diretti, il valore del rottame è stato il principale contributore e di per sé ha coperto i costi totali diretti di disattivazione, mentre, tra i vantaggi indiretti, i vantaggi del carbonio sono stati il ​​contributo maggiore.

In secondo luogo, i benefici netti del riutilizzo coprivano una frazione significativa della spesa in conto capitale nel perseguire opzioni di riutilizzo, migliorando così potenzialmente l'economia di questi progetti. Ad esempio, anche escludendo i benefici sociali indiretti, i benefici netti di riutilizzo hanno coperto il 10,3 per cento della spesa in capitale solare; 16,4 per cento delle spese in conto capitale per l'accumulo di energia solare e batterie; e il 32,1% della spesa in conto capitale per solare, batteria e condensatore sincrono.

In terzo luogo, il riutilizzo per l'immagazzinamento solare e delle batterie offrirà vantaggi netti più elevati in percentuale della spesa in conto capitale combinata in futuro, dato il continuo rapido calo dei prezzi delle batterie. Ad esempio, i benefici netti del riutilizzo tramite l'accumulo di energia solare e batterie potrebbero aumentare dal 16,4 per cento della corrispondente spesa in conto capitale attuale al 26,8 per cento entro il 2029-30. Inoltre, poiché i mercati ausiliari si sviluppano in tutto il mondo, il riutilizzo tramite un condensatore sincrono fornirebbe un importante flusso di entrate.

I nostri risultati evidenziano i potenziali benefici economici dell'avvicinarsi al riutilizzo delle centrali a carbone a fine vita per i servizi pubblici, il sistema energetico e la società in generale, inclusa la possibilità di transizione energetica tanto necessaria dal carbone alle energie rinnovabili nei paesi in via di sviluppo.

(Shrimali è ricercatrice presso la Sustainable Finance Initiative della Stanford University e Jindal è borsista PhD in Economia presso l'Indian Institute of Management, Indore e lavora come Senior Manager (Commerciale), NTPC Ltd)