Gli Usa hanno tutto ciò di cui hanno bisogno per decarbonizzarsi entro il 2035
Nel periodo precedente la seconda guerra mondiale, il presidente Franklin Delano Roosevelt “arruolò” l’intera economia statunitense nel tentativo di aumentare la produzione di materiale bellico. Nel 1939 gli Usa avevano 1.700 aerei, nel 1945 300.000 aerei militari e 18.500 bombardieri B-24. Quando la guerra fu vinta, l’economia era in crescita con una forza lavoro ampliata e una capacità produttiva sovralimentata. Gli investimenti effettuati durante la mobilitazione bellica produssero quindi una classe media robusta e decenni di prosperità sostenuta e condivisa.
MOBILITAZIONE SIMILE ALLA SECONDA GUERRA MONDIALE PER DECARBONIZZARE L’ECONOMIA USA
Una mobilitazione simile sarà necessaria affinché gli Stati Uniti decarbonizzino la loro economia abbastanza velocemente da evitare il cambiamento climatico. Per fare la sua parte nel limitare l’aumento della temperatura globale tra 1,5 e 2 gradi, gli Stati Uniti devono raggiungere emissioni di carbonio pari allo zero “netto” al massimo entro il 2050. Per raggiungere questo obiettivo, tutte le risorse dell’economia statunitense devono però essere orientate verso la produzione della tecnologia e delle infrastrutture necessarie per l’energia pulita.
Roosvelt iniziò con due domande. In primo luogo, non chiese cosa fosse politicamente fattibile, ma cosa fosse necessario per vincere la guerra. Poi chiese non quanti fondi erano disponibili nel bilancio federale, ma quanta capacità produttiva era disponibile nell’economia, cosa era possibile.
LE PREVISIONI DI REWIRING AMERICA
Saul Griffith sta cercando di rispondere a queste stesse domande sul cambiamento climatico: cosa è necessario, data la traiettoria del riscaldamento globale, e cosa è possibile, date le risorse dell’economia statunitense. Fisico, ingegnere, ricercatore, inventore, inventore, imprenditore e vincitore della borsa di studio MacArthur, il recente lavoro di Griffith abbraccia due organizzazioni. In primo luogo, è fondatore e capo scienziato presso Otherlab, un laboratorio di ricerca e progettazione indipendente che ha mappato l’economia energetica. E insieme ad Alex Laskey, co-fondatore di Opower, ha recentemente avviato Rewiring America, che svilupperà e difenderà le politiche per una rapida decarbonizzazione degli Stati Uniti attraverso l’elettrificazione. (l’organizzazione pubblicherà un libro intitolato “Electrify Everything”).
IL RAPPORTO
La scorsa settimana, Rewiring America ha fatto il suo grande debutto con un rapporto sull’occupazione che mostra come una rapida decarbonizzazione attraverso l’elettrificazione creerebbe da 15 a 20 milioni di posti di lavoro nel prossimo decennio, con 5 milioni di posti di lavoro permanenti in seguito. Per la maggior parte, i media l’hanno trattato solo come un altro rapporto sull’occupazione. Ma i posti di lavoro sono, per molti versi, la parte meno interessante del lavoro. Molto più interessante è il progetto più grande di Griffith, il modello su cui ha costruito e le sue previsioni.
In poche parole, ha dimostrato che è possibile eliminare dal 70 all’80 per cento delle emissioni di carbonio degli Stati Uniti entro il 2035 attraverso la rapida diffusione delle tecnologie di elettrificazione esistenti, con tecnologie di cattura e un sequestro del carbonio minime o nulle. In questo modo si ridurrebbe la domanda di energia degli Stati Uniti di circa la metà, si risparmierebbe il denaro dei consumatori e si manterrebbe il paese su un percorso di 1,5 gradi senza richiedere particolari cambiamenti di comportamento. Tutti potrebbero ancora avere le loro stesse auto e le loro stesse case, dovrebbero solo essere elettriche.
Alcune delle conclusioni di Griffith, si legge sul sito Vox, “sono in contrasto con le convenzioni classiche del settore energia. E sono stranamente ottimistiche. Nonostante lo sforzo titanico che ci vorrebbe per decarbonizzare, gli Stati Uniti non hanno bisogno di nuove tecnologie e non richiedono grandi sacrifici nazionali. Tutto ciò di cui hanno bisogno, in quest’ottica, è un serio impegno a costruire le macchine necessarie e a creare un ambiente normativo e politico che ne sostenga la rapida diffusione”.
L’ANALISI DELLE TEORIE DI GRIFFITH
Nel 2018, dopo aver presentato domanda per anni, Otherlab si è finalmente aggiudicata un contratto dal Department of Energy’s Advanced Research Projects Agency-Energy per riunire in un unico luogo, tutti i dati pubblicamente disponibili su come viene utilizzata l’energia negli Stati Uniti.
Gli Stati Uniti dispongano di molti dati sull’energia. In risposta alla crisi petrolifera degli anni ’70, i presidenti hanno creato l’Energy Information Administration, il Dipartimento dell’Energia e l’Agenzia per la protezione dell’ambiente. Queste agenzie hanno iniziato a raccogliere dati su come l’energia viene generata, trasportata e utilizzata in vari settori dell’economia, e da allora hanno accumulato un enorme catalogo.
“Stranamente, tutti questi dati non sono mai stati raccolti, armonizzati e inseriti in un unico database. Così Griffith e i suoi colleghi hanno passato anni a esaminare la produzione dell’agenzia degli ultimi 50 anni – sottolinea David Roberts di Vox -. Avere i dati in un unico luogo fornisce la materia prima per Rewiring America per costruire un modello ad alta risoluzione di ciò che sarebbe effettivamente necessario per decarbonizzare, quante macchine devono essere costruite, di che tipo e con quale velocità”.
“Laddove la maggior parte degli studi prende in considerazione la decarbonizzazione in specifici settori individuali come i trasporti, la rete elettrica o gli edifici – e per lo più solo dal lato dell’offerta”, il rapporto di Rewiring America dice, “costruiamo un modello delle interazioni di tutti i settori, sia della domanda che dell’offerta, in una decarbonizzazione rapida e totale”.
IL MODO PIÙ VELOCE PER DECARBONIZZARE È QUELLO DI ELETTRIFICARE TUTTO
Griffith inizia con un presupposto fondamentale: Dobbiamo realizzare un piano per risolvere il problema con gli strumenti disponibili. “Non è saggio, ad esempio, scommettere su una grande quantità di cattura e sequestro del carbonio che vada in funzione in tempo per fare la differenza. Le tecnologie sono ancora in fase iniziale e ci sono forti argomentazioni che non arriveranno mai a essere utilizzate – si legge su Vox -. Se il sequestro della cattura del carbonio funziona, bene. Se i reattori nucleari di nuova generazione funzionano, bene. Se i combustibili a base di idrogeno funzionano, bene. Ma non dovremmo fare affidamento su nessuno di loro finché non sono reali. Dobbiamo capire come fare il lavoro con la tecnologia disponibile. Su questo punto, la modellazione di Griffith giunge a due conclusioni fondamentali”.
In primo luogo, è ancora possibile ridurre le emissioni di gas serra degli Stati Uniti in linea con un percorso di 1,5 gradi. In particolare, è possibile ridurre le emissioni statunitensi dal 70 all’80 per cento entro il 2035 (e a zero entro il 2050) attraverso una rapida elettrificazione, basandosi su cinque tecnologie già ben sviluppate: impianti eolici e solari, solare sui tetti, veicoli elettrici, pompe di calore e batterie.
In secondo luogo, per decarbonizzarsi nel tempo, la sostituzione delle tecnologie a energia pulita con quelle a combustibile fossile deve avvenire il più velocemente possibile, dopo un breve periodo di mobilitazione industriale. Ogni volta che un’auto a gas o diesel viene sostituita, deve essere sostituita con un auto elettrica; ogni volta che un forno a petrolio o a gas viene sostituito, deve essere sostituito con una pompa di calore; ogni volta che una centrale a carbone o a gas viene grdipensionata, deve essere sostituita con energia rinnovabile. Insomma, in uno scenario a 1,5 o 2 gradi non c’è più spazio per altre infrastrutture o macchine a combustibile fossile. Occorre aumentare radicalmente la produzione di tecnologie di elettrificazione e implementare la politica e gli strumenti di finanziamento per consentire una sostituzione al 100%.
MASSIMA TRANSIZIONE POSSIBILE VERSO L’ENERGIA PULITA
Griffith e i suoi colleghi si sono proposti di modellare una “transizione massima possibile” verso un’energia senza emissioni di carbonio, limitata solo dalla capacità produttiva del paese. La descrivono così: “La transizione massima fattibile (MFT) prevede due fasi primarie: (i) una rampa di produzione aggressiva in stile WWII di 3-5 anni, seguita da (ii) un intenso dispiegamento di infrastrutture e tecnologie decarbonizzate fino al 2035. Ciò include tecnologie di generazione dal lato dell’offerta e tecnologie dal lato della domanda, come i veicoli elettrici e l’elettrificazione termica degli edifici. Quando si dice ‘rampa di produzione’, non si scherza. Entro tre o cinque anni, la produzione di veicoli elettrici dovrebbe quadruplicare la produzione, le batterie 16 volte, le turbine eoliche 12 volte e i moduli solari 10 volte”.
Accogliere tutti questi nuovi carichi di elettricità significherebbe anche espandere le dimensioni della rete di tre o quattro volte. “Oggi forniamo costantemente circa 450 gigawatt”, dice Griffith. “Nel modello del futuro – dove la casa di tutti è della stessa dimensione, l’auto di tutti è della stessa dimensione, ma è tutta elettrificata – bisogna consegnare da 1.500 a 2.000 gigawatt”.
Quasi tutto il lavoro pesante nella transizione massima possibile è fatto dall’elettrificazione, “con l’eccezione di 5-10 Quad di fonti di energia non elettriche provenienti da [biocombustibili]”, dice il rapporto di Rewiring America. “L’idrogeno o altri combustibili sintetici (che sono generati dall’elettricità) sono utilizzati per alcune applicazioni ad alta temperatura. Lo scenario non si basa su alcuno sviluppo della cattura e dello stoccaggio del carbonio, e tutte le fonti di energia primaria sono allo zero netto”.
A EOLICO E SOLARE IL MAGGIOR LAVORO
In termini di generazione, l’eolico e il solare fanno la maggior parte del lavoro, “insieme al raddoppio dell’attuale flotta di energia elettrica nucleare da 100GW a 200GW”. In particolare, l’energia distribuita (solare sul tetto e comunitaria e batterie) gioca un ruolo enorme, “rappresentando circa il 25% della fornitura di energia e un alto grado di capacità di stoccaggio” ridurrebbe la quantità di energia di cui gli Stati Uniti hanno bisogno della metà.
Un aspetto chiave dell’elettrificazione rende possibile questa trasformazione, e rappresenta forse la scoperta più sorprendente nella modellazione di Griffith: L’elettrificazione su larga scala dimezzerebbe il fabbisogno totale di energia primaria degli Stati Uniti, da circa 100 quads a circa 45-50. Si tratterebbe di una differenza enorme: l’America avrebbe bisogno di produrre solo circa la metà dell’energia con le energie rinnovabili che sta attualmente producendo con i combustibili fossili.
Come è possibile? La risposta semplice si riduce al fatto che i motori elettrici sono più efficienti dei motori a combustibile fossile nel convertire l’energia primaria in lavoro utile.
L’INDUSTRIA NON È UN PROBLEMA DI CO2 COSÌ GRANDE COME SEMBRA
La presunta difficoltà di decarbonizzazione dell’industria pesante è stato un argomento importante negli ultimi tempi. È una delle ragioni spesso prese in considerazione per dire che saranno necessarie emissioni negative su larga scala. Griffith non è d’accordo. “Egli sottolinea che una grossa fetta delle emissioni di carbonio attribuite all’industria è destinata ai combustibili fossili e scomparirà così com’è. Per esempio, dal 4 al 5 per cento dell’energia degli Stati Uniti viene utilizzata per trasformare il petrolio in benzina, una sottocategoria dell’industria che diminuirà insieme ai veicoli a combustione”. Per quanto riguarda il resto, “l’acciaio è minuscolo, e possiamo usare l’idrogeno per fare l’acciaio. L’alluminio produce tradizionalmente molta CO2 perché usiamo elettrodi di carbonio per il processo di fusione; Alcoa e Rio Tinto hanno già elettrodi senza carbonio per fare l’alluminio. Il cemento è ancora tosto, ma rappresenta solo l’1%. E il resto del calore industriale può essere fatto per lo più con l’induzione o con pompe di calore”. In breve, l’industria è un problema, ma relativamente piccolo. “È l’ultimo 5 per cento delle emissioni”, dice Griffith. “Non è certo la cosa che dovrebbe fermarci”.
NON C’È MODO DI REALIZZARE UNA RAPIDA TRANSIZIONE ENERGETICA CON POLITICHE BASATE SUL MERCATO
Nel suo “manuale di decarbonizzazione” Griffith è franco su ciò che sarà necessario per guidare l’MFT: Un tasso di adozione del 100% si ottiene solo ordinandolo. La mano invisibile dei mercati non è sicuramente abbastanza veloce; in genere ci vogliono decenni perché una nuova tecnologia diventi dominante solo grazie alle forze di mercato, poiché aumenta lentamente la sua quota di mercato ogni anno. Neanche una carbon tax è abbastanza veloce. I sussidi di mercato non sono abbastanza veloci.
FINANZIMENTI INTELLIGENTI
Un tempo le infrastrutture energetiche erano costituite esclusivamente da grandi progetti pubblici come dighe e linee di trasmissione ad alta tensione. Ma in un’epoca di energia distribuita, molto di ciò che si può ragionevolmente pensare come infrastruttura è piccolo e distribuito, situato “dietro il contatore”, sulla proprietà del cliente. I pannelli solari sul tetto, una pompa di calore e una batteria nel seminterrato, e un veicolo elettrico nel garage sono infrastrutture del XXI secolo – sono tutti collegati e interagiscono con la rete.
Per realizzare l’MFT, gli Stati Uniti devono smettere di finanziare le tecnologie “dietro le quinte” come i beni di consumo e iniziare a finanziarle come le infrastrutture, con prestiti a basso costo sostenuti dal governo.
“Se dobbiamo pagare con la carta di credito, risolvere il cambiamento climatico sarà molto costoso – i tassi di interesse della carta di credito oscillano tra il 15 e il 19% -. Se usiamo le opzioni di finanziamento comuni disponibili per il solare oggi, pagheremo circa l’8%. Se riusciremo a pagarlo con un prestito a basso tasso d’interesse sostenuto dal governo a qualcosa come un tasso d’interesse ipotecario del 3,5-4%, sarà accessibile a quasi tutti”.
LA PIENA ELETTRIFICAZIONE PORTERÀ TUTTI I TIPI DI BENEFICI POLITICI
Il modello di Griffith sottolinea come i benefici delle politiche pro-clia siano estremamente tangibili a qualsiasi livello. In primo luogo, ovviamente una massiccia mobilitazione industriale creerebbe posti di lavoro. In particolare, l’MFT creerebbe “fino a 25 milioni di nuovi posti di lavoro netti al picco”, con 5 milioni di nuovi posti di lavoro stabili in tutti gli Stati Uniti”. In secondo luogo, “la piena elettrificazione eliminerebbe praticamente la maggior parte delle principali fonti di inquinamento atmosferico, il che porterebbe benefici sociali e sanitari trasformativi sotto forma di meno malattie respiratorie e cardiache, minori costi sanitari, meno giorni di lavoro e di scuola saltati, e migliori prestazioni lavorative e scolastiche. I benefici si concentrerebbero soprattutto nelle comunità a basso reddito e nelle comunità di colore, che soffrono in modo sproporzionato dell’inquinamento atmosferico. L’elettrificazione dei trasporti eliminerebbe anche un’enorme quantità di inquinamento acustico urbano”.
In terzo luogo, il rapporto conclude che “con adeguate politiche di regolamentazione e di attuazione, i costi energetici saranno più bassi e la famiglia media risparmierà 1.000-2.000 dollari all’anno”.
Quarto, dal punto di vista del consumatore, la vita elettrificata sarà più semplice. “I veicoli elettrici sono migliori dei veicoli a combustione. Hanno una coppia e una maneggevolezza migliori. Possono essere continuamente aggiornati con nuove caratteristiche e capacità tramite wifi. Hanno costi di carburante e di manutenzione molto più bassi. Le case e gli appartamenti ben isolati con pompe di calore e riscaldamento a pavimento radiante sono più confortevoli degli edifici riscaldati a combustibili fossili, con una qualità dell’aria interna dell’aria molto migliore. I pannelli solari sul tetto, accoppiati alle batterie del garage, forniscono energia elettrica a basso costo, senza sensi di colpa, un potenziale flusso di reddito, e la resilienza in caso di interruzione della rete. Potreste non notare che il vostro scaldabagno comunica con il vostro frigorifero, o che si coordina con i vostri pannelli solari e le batterie, o che l’intero sistema si coordina con la rete più grande, ma noterete che la vostra energia è silenziosamente, invisibilmente affidabile”.