Dalle navi all’alta tensione: la sfida energetica di ABB

Lo spettacolare parco eolico sulla penisola dello Jutland, in Danimarca. Keystone

La corsa al potenziamento dell’approvvigionamento elettrico mondiale apre grandi prospettive di crescita per alcune aziende. Tra i leader del settore c’è la multinazionale svizzero-svedese ABB, che di recente ha presentato un sistema pionieristico per migliorare il rifornimento elettrico a bordo delle navi.

La rete elettrica a corrente continua ideata dalla ABB per il traffico marittimo permette di ridurre del 20% il consumo di carburante e quindi l’emissione di CO2. L’azienda spera che il suo sistema diventi lo standard su traghetti, yacht, rimorchiatori e navi di supporto per le piattaforme oceaniche.

Il sistema della ABB è solo un aspetto della corsa mondiale a una miglior efficienza nella produzione e distribuzione di energia. Stando all’organizzazione indipendente World Energy Council (WEC), la rapida crescita della popolazione mondiale e delle economie emergenti ha fatto lievitare la domanda globale di energia del 20% negli ultimi dieci anni.

Ridurre gli sprechi

Secondo le stime del WEC, l’elettricità corrisponde a circa un terzo di tutta l’energia prodotta ed è responsabile di circa la metà della produzione di CO2. Di fronte al problema di rispondere sia alla crescita della domanda di energia, sia alle preoccupazioni ambientali, molti sforzi si concentrano sul miglioramento dell’efficienza energetica.

L’ABB e altre multinazionali hanno investito milioni di dollari nella ricerca in tre ambiti principali: la distribuzione efficiente a lunga distanza di elettricità, la connessione di reti elettriche prima incompatibili e lo sviluppo delle tecnologie a corrente continua al posto di quelle a corrente alternata.

Oltre che sulle navi, la ABB ritiene che i sistemi a corrente continua possano essere adottati dall’industria e dai centri per l’elaborazione di dati informatici. Se l’elettricità è generalmente distribuita con il sistema a corrente alternata, un numero crescente di elettrodomestici e computer funziona a corrente continua. La conversione causa un notevole dispendio di energia.

Secondo Jochen Kreusel, responsabile della ABB per le reti elettriche intelligenti (smart grids), sarebbe sensato distribuire una maggiore quantità di corrente continua: «Ridurre i processi di conversione da corrente alternata a corrente continua equivale a ridurre gli sprechi di energia e quindi i costi».

Ma se la corrente continua rappresenta un’opzione interessante in ambienti specifici, come quello navale, ABB si dice consapevole che una conversione delle reti specifiche di distribuzione della corrente alternata resta per il momento un concetto puramente teorico.

«La soluzione per difetto del trasporto di energia sotto i 600 chilometri, è la corrente alternata», sottolinea Christoph Frei, segretario generale del WEC. «Il passaggio alla corrente continua è una questione di distanza e di costi. Ci vorrà un ulteriore aumento dei prezzi per stimolare un cambiamento in questo senso».

Lavoro pionieristico

Un’altra tecnologia di grande rilevanza per il risparmio di energia è la corrente continua ad alto voltaggio (HVDC), testata per la prima volta negli anni trenta del XX secolo dalla ASEA, l’antenata svedese di ABB.

Negli ultimi anni la domanda di sistemi HVDC è esplosa, soprattutto perché le grandi economie emergenti, come quelle cinesi e indiane, hanno bisogno di migliori infrastrutture per distribuire una quantità crescente di energia a grande distanza.

Anche la corsa alle energie rinnovabili allontana spesso i centri di produzione di energia dai consumatori (è il caso per esempio delle centrali eoliche sul mare). E poiché la produzione di elettricità da fonti alternative diventa sempre più redditizia, la necessità di connetterla alle reti di distribuzione si fa più impellente, spiega Jochen Kreusel.

«Poiché la differenza di prezzo tra le energie tradizionali e rinnovabili si sta riducendo, si assisterà a uno scambio crescente di energie rinnovabili trasportate dai luoghi di produzione ai consumatori finali di tutto il continente».

La corrente continua ad alto voltaggio è cruciale anche per l’Africa, che ambisce a sfidare la leadership cinese nella produzione di energia idroelettrica, leadership simboleggiata dalla diga delle Tre Gole. Il fiume Inga, nella Repubblica democratica del Congo, è al centro di un progetto ancora più ambizioso di quello cinese.

«Attualmente l’Africa produce solo il 7% del suo potenziale idroelettrico», afferma Christoph Frei, segretario generale del WEC. «Il continente potrebbe produrre un’enorme quantità di energia, ma questo avrebbe senso solo in presenza di una rete HVDC in grado di fornire in modo efficiente energia a grande distanza».

Pace e sicurezza

Il tassello finale del puzzle consiste nel connettere tra loro reti elettriche incompatibili tra di loro, sia all’interno di un paese, sia tra vari paesi. La tecnologia HVDC permette non solo di trasportare elettricità a grande distanza, ma anche di distribuire energia su ampia scala, connettendo tra di loro le reti esistenti.

Le caratteristiche della corrente continua ad alto voltaggio, secondo Christoph Frei, ne fanno una tecnologia con un importante impatto sociale e politico, oltre che economico.

«Connettere l’approvvigionamento elettrico di diversi paesi comporta aspetti positivi per la pace e la sicurezza e rafforza gli scambi commerciali», osserva Frei. «Non tutte le regioni hanno lo stesso potenziale energetico. Per distribuire l’energia in modo più equo serve interconnessione».

La ABB controlla, secondo le sue stime, il 40% del mercato HVDC esistente. Il suo principale concorrente è la Siemens, che gestisce una fetta analoga di mercato. I dati commerciali dettagliati rimangono tuttavia segreti.

La concorrenza non dorme. Soprattutto le aziende asiatiche si impegnano duramente per ritagliarsi un fetta più ampia di un mercato il cui potenziale, una volta superati gli ultimi ostacoli tecnologici, è valutato tra i 7 e i 9 miliardi di franchi svizzeri l’anno.

Tra gli ostacoli che rimangono da affrontare c’è quello del potenziamento della capacità e della velocità delle reti di distribuzione HVDC. Un altro problema è di garantire, su una rete a corrente continua, la stessa flessibilità nel fornire energia sia all’industria che alle economie domestiche che oggi caratterizza le reti a corrente alternata.

L’età dell’energia

Fin dagli albori della società dei consumi di massa, negli ultimi anni del XIX secolo, la questione del metodo più efficace per la distribuzione di elettricità rappresentò un aspetto cruciale dell’evoluzione tecnologica. Il sistema a corrente continua (DC), favorito da Thomas Edison, fu soppiantato dalla corrente alternata (AC), inventata da Nikola Tesla e sostenuta da industriali europei e statunitensi.

Mentre la corrente alternata è più adatta a fornire elettricità a breve distanza a un’ampia varietà di consumatori domestici e industriali, con voltaggi diversi, la corrente continua ad alto voltaggio (HVDC) può trasportare l’energia a grandi distanze con poche perdite.

La compagnia svedese ASEA, oggi parte dell’ABB, sviluppò tecnologie basata sulla corrente continua fin dai primi decenni del Novecento, anche se le prime applicazioni commerciali risalgono agli anni cinquanta.

La tecnologia fu usata per collegare alcune isole sperdute nell’oceano alla rete elettrica svedese attraverso un cavo sottomarino. In seguito, il sistema fu applicato con successo in tutta la Scandinavia.

La necessità di sistemi HVDC è cresciuta enormemente negli ultimi anni a causa della fame di energia delle economie emergenti. La tecnologia HVDC può essere utilizzata anche per connettere reti a corrente alternata incompatibili o asincrone.

Stando alla ABB, nel mondo ci sono 145 progetti di reti HVDC, compresi i progetti già realizzati, con una capacità di trasmissione di 140’000 megawatt. La ABB ha fornito il suo supporto tecnologico a 70 progetti, per una capacità complessiva di 70’000 MW.

(traduzione dall’inglese: Andrea Tognina)