Do wind and solar curtail at negative electricity prices? Incentives and evidence across two decades of German renewable support schemes
Questo articolo analizza due decenni di regimi di sostegno alle energie rinnovabili in Germania per rivelare che gli incentivi attuali spesso non riescono a incoraggiare i produttori di energia eolica e solare a ridurre la produzione durante i periodi di prezzi dell'elettricità negativi, gonfiando così i costi dei sussidi e complicando la stabilità della rete, il che rende necessarie riforme politiche per garantire che le rinnovabili rispondano ai segnali di mercato.
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Nel mondo moderno dell'elettricità, la rete è un delicato equilibrio. Le centrali elettriche devono generare esattamente quanta energia le persone stanno utilizzando in ogni singolo secondo. Quando c'è troppa elettricità, il sistema può diventare instabile; quando ce n'è troppa poca, le luci si spengono. Per decenni, la soluzione per avere un eccesso di potenza è stata semplice: ridurre la potenza delle grandi macchine che bruciano carbone o gas. Ma man mano che paesi come la Germania hanno costruito migliaia di turbine eoliche e pannelli solari, è emerso un nuovo problema. In giornate molto ventose o soleggiate, queste fonti rinnovabili possono produrre più elettricità di quanta ne serva. Poiché il vento e il sole non hanno costi di combustibile, sono spesso i primi a essere chiamati in causa, ma non possono sempre essere spenti facilmente se le regole del mercato impongono loro di continuare a funzionare. Ciò crea una situazione in cui il prezzo dell'elettricità può scendere così basso da diventare negativo, il che significa che i produttori devono effettivamente pagare per liberarsi della propria energia. La domanda che l'ingegneria e l'economia si pongono è se questi generatori rinnovabili smetteranno semplicemente di produrre quando il prezzo diventa negativo, o se continueranno a inondare la rete di energia che nessuno vuole.
Un ricercatore guidato da Lion Hirth si è posto l'obiettivo di rispondere a questa domanda analizzando gli ultimi vent'anni della storia energetica della Germania. Voleva capire due cose specifiche: prima, se le regole finanziarie e i sussidi in vigore abbiano effettivamente dato alle aziende eoliche e solari un motivo per smettere di produrre quando i prezzi scendevano sotto lo zero; e secondo, se le aziende si siano effettivamente fermate quando avevano tale motivo. Per farlo, il ricercatore non si è limitato a osservare ciò che è accaduto; ha costruito una mappa dettagliata, ora per ora, di ciò che avrebbe dovuto accadere in base alle complesse leggi che regolano ogni singola turbina eolica e pannello solare nel paese. Ha poi confrontato questa mappa teorica con una nuova stima, altamente accurata, di quanta energia sia stata effettivamente sprecata, derivata dai dati meteorologici e dai registri della rete.
Lo studio rivela una storia di due diverse tecnologie che si comportano in modi opposti. Per l'energia eolica, le regole finanziarie sono cambiate nel tempo per rendere i parchi eolici più sensibili ai prezzi di mercato. Entro il 2025, quando i prezzi dell'elettricità sono scesi a livelli profondamente negativi, specificamente sotto i -50 euro per megawattora, quasi tutti i parchi eolici in Germania avevano un incentivo finanziario a spegnersi. La matematica era chiara: sarebbe stato più redditizio fermarsi piuttosto che continuare a generare e pagare la penale. Eppure, quando il ricercatore ha esaminato i dati reali, ha scoperto che solo la metà dei parchi eolici si è effettivamente spenta. L'altra metà ha continuato a girare, ignorando il segnale del prezzo e continuando a produrre energia di cui la rete non aveva bisogno.
L'energia solare racconta una storia diversa e, forse, più testarda. Poiché una grande parte dei pannelli solari in Germania consiste in piccoli sistemi da tetto che rivendono la loro energia alla rete a un prezzo fisso e garantito, essi sono completamente protetti dalle violente oscillazioni del mercato all'ingrosso. Per questi sistemi, il fatto che il prezzo dell'elettricità scenda a numeri negativi è irrilevante; ricevono lo stesso importo indipendentemente. Il ricercatore ha scoperto che quasi due terzi di tutto il potenziale di generazione solare non avevano alcun incentivo a smettere di produrre, anche quando i prezzi erano profondamente negativi. Del restante potenziale solare esposto ai prezzi di mercato, solo una piccola frazione ha effettivamente ridotto la propria produzione. In totale, quando i prezzi erano profondamente negativi, solo circa il 9% della potenza solare potenziale è stata effettivamente spenta, mentre la stragrande maggioranza è continuata a fluire nella rete.
Questa discrepanza tra i segnali di mercato e ciò che i generatori fanno ha gravi conseguenze. Quando i parchi eolici e solari continuano a produrre durante i periodi di prezzi negativi, costringono la rete ad assorbire energia in eccesso che non può utilizzare. Ciò rende il compito fisico di mantenere accese le luci molto più difficile e pericoloso per i gestori della rete. Inoltre, poiché molti di questi generatori ricevono ancora sussidi per ogni kilowattora prodotto, il pubblico finisce per pagare per l'elettricità che è essenzialmente buttata via. Il ricercatore ha calcolato che questa mancanza di risposta costa al pubblico e al sistema miliardi di euro negli ultimi anni. Lo studio conclude che, mentre i paesi continuano a costruire maggiore capacità eolica e solare, gli attuali sistemi di supporto stanno diventando un onere. Affinché la rete elettrica rimanga sicura ed efficiente in un futuro dominato dalle rinnovabili, i generatori devono essere progettati per rispondere ai segnali di prezzo e devono essere disposti a fermarsi quando il sistema glielo comunica.
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