Introduzione
All’interno di questo capitolo verranno studiati i trend dei principali tipi di combustibile, secondo i vari scenari legati alle policies internazionali, provando anche a prevedere cosa proporranno alcune risorse più sostenibili, come i biofuels.
Nonostante sia forte il mito dell’elettrificazione totale, solo secondo lo scenario NZE (= Net Zero Emission) si riesce a raggiungere lo stesso livello di utilizzo di carburanti: questo dimostra l’importanza di lavorare sui processi di produzione e sul consumo di questi ultimi per raggiungere emissioni nette zero.
Inoltre, sia i combustibili fossili sia quelli a basse emissioni saranno fondamentali per mantenere la sicurezza energetica e ridurre la volatilità dei prezzi durante la transizione.
L’unico scenario che prevede un immediato calo nel consumo di combustibili di origine fossile è l’NZE, mentre negli altri si prevede una crescita di domanda sia per petrolio che per il gas naturale, almeno fino al 2030.
Ovviamente diventerà sempre più di rilievo il ruolo dei combustibili a basso impatto come quelli hydrogen-based.
Carburanti liquidi
I trend di consumo del petrolio variano molto da scenario a scenario: secondo l’NZE, questo calerà di circa 2 mb/d (= million barrels per day) l’anno da ora fino al 2050, mentre nello STEPS (= staded policies scenario) si osserva una crescita fino a metà degli anni trenta, quando tale consumo raggiungerà il suo massimo, 104 mb/d.
Il tradizionale mercato del petrolio sarà però sfidato dall’ascesa di carburanti di nuova generazione, come i biocombustibili e gli hydrogen-based: i primi hanno margini di crescita fin da subito secondo ogni scenario, mentre i secondi necessitano ancora di forti investimenti poiché, all’attuale stato dell’arte, non risultano ancora economicamente competitivi.
Oil demand
- Decennio 2020-2030
Ad oggi, circa 20 mb/d di petrolio vengono consumati dalle auto private, che costituiscono i principali consumatori in termini di volume. Questi dati sono temporaneamente destinati a crescere: secondo le stime, infatti, nel 2030 solo l’8-20% dei veicoli privati sarà elettrico (a seconda dello scenario di riferimento).
Ciò su cui sarà fondamentale lavorare sarà l’ottimizzazione del numero di viaggi e del numero di passeggeri, oltreché spostare il focus su nuove modalità di spostamento.
Nella migliore delle ipotesi, la domanda di combustibile per gli spostamenti personali calerà di circa 8 mb/d entro il 2030. Per gli spostamenti pesanti ad oggi si parla di 10 mb/d e difficilmente questi valori cambieranno drasticamente, se non attraverso un efficientamento dei sistemi di trasporto e l’eventuale impiego di combustibili alternativi, soprattutto per la lunga percorrenza.
Ben diversa è la situazione per l’aviazione e il settore spedizioniero, che vedono buone prospettive nei biocombustibili di nuova generazione.
Nonostante il settore petrolchimico sia l’unico che, nell’arco della pandemia, ha osservato un sostanziale incremento nei consumi, un crescente numero di Paesi ha annunciato che introdurrà diverse policy per migliorare il riciclo e limitare l’utilizzo monouso della plastica.
Secondo lo scenario peggiore (STEPS), i livelli di riciclo raggiungeranno il 20% nel 2030 su scala mondiale.
Questo non sarà comunque sufficiente a compensare la crescente domanda di packaging e petrolio per il settore petrolchimico, che aumenterà di 2,5 mb/d entro il 2030.
Situazione differente si prospetta secondo l’NZE, in cui si raggiungerà un 27% di plastica riciclata a livello mondiale e un aumento delle medesime richieste di solo 1,5 mb/d.
- Periodo 2030-2050
In questo arco temporale ogni scenario offre delle riduzioni più o meno considerevoli della domanda di petrolio.
Nello scenario peggiore queste risultano minime poiché si compensano con un effetto diminutivo, legato al trasporto privato (entro il 2050 il 30% dei veicoli elettrificati saranno elettrici) e uno maggiorativo, legato alla domanda nel settore delle spedizioni e in quello petrolchimico. Nell’APS (= Announced Pledges Scenario) la domanda nei Paesi con impegni per il net-zero emissions diminuirà di circa 30 mb/d, mentre negli altri aumenterà di circa 10 mb/d.
Nello scenario migliore, l’NZE, assisteremo a una decrescita media della domanda annuale del 5,3%, una totale scomparsa dei veicoli privati con motori a combustione interna (non più venduti dopo il 2035) e un incremento del riciclo della plastica fino a percentuali prossime al 50%.
Biofuels & hydrogen-based fuels
I biocombustibili attualmente hanno costi ancora elevati e una filiera poco affidabile, anche se hanno il forte vantaggio di una discreta retrocompatibilità con i sistemi attuali.
Si prevede un sostanziale incremento del loro utilizzo nei prossimi dieci anni secondo tutti gli scenari, con particolare attenzione all’etanolo, che viene largamente usato nelle auto private. Anche il biojet risulterà una carta vincente come alimentazione per gli aeromobili, raggiungendo il 15% del combustibile totale usato in aviazione nel 2030 secondo lo NZE.
I combustibili basati sull’idrogeno a basso impatto di carbonio si presentano come un’ottima soluzione per il futuro, anche se attualmente hanno elevati costi di produzione, infrastrutture poco diffuse e grosse perdite energetiche nel processo che va dalla produzione al consumo. Risulteranno quindi necessari massicci investimenti, che avranno però un meritato ritorno soprattutto in settori come quello spedizioniero e nell’aviazione. Ne è un esempio la previsione di impiego di ammoniaca come combustibile per il 50% dei traffici legati alle spedizioni, fissata al 2050 nell’NZE.
Carburanti gassosi
Gas naturale
I prezzi record registrati nel 2021 per il gas naturale hanno focalizzato l’attenzione sul ruolo che questo avrà nel mix energetico mondiale e in che misura questo sarà fondamentale per accelerare il processo di transizione.
In ogni scenario la domanda di gas naturale crescerà nei prossimi 5 anni, ma mostrerà andamenti molto differenti nei periodi successivi: nello STEPS la domanda sarà il 15% più alta nel 2030 rispetto ad oggi, mentre nell’NZE dopo la prima metà degli anni venti calerà fino a scendere sotto i livelli attuali.
Nell’APS si osserva un incremento nella domanda globale nel prossimo decennio di circa il 5%, con però grandi differenze tra regioni e tra settori. In Cina ed in Korea il consumo di gas aumenterà considerevolmente, anche per sostituire altri combustibili più inquinanti (come il carbone), mentre in Brasile, Canada, USA ed UE la domanda si ridurrà del 20-35%.
Nell’NZE la domanda decrescerà in ogni regione, eccetto quelle attualmente molto dipendenti dal carbone.
Il settore industriale, nei mercati emergenti e nelle economie in via di sviluppo, sarà un driver importantissimo per la crescita della domanda di gas naturale in tutti gli scenari, mentre la produzione di potenza ne aumenterà la richiesta fino al 2025, sia per il generale aumento dell’elettricità immessa nel mercato, sia per la transizione di molti sistemi coal-fired.
Per quest’ultima ragione, nei prossimi cinque anni, la domanda di GN aumenterà di 60 bcm (= billion cubic meters) nello STEPS, 90 bcm secondo l’APS e addirittura 250 bcm nell’NZE, nonostante la generazione da fonti rinnovabili crescerà sempre di più.
Nel periodo che va dal 2030 al 2050 si osserva un generale decremento della domanda in ogni piano, eccetto secondo lo STEPS, secondo cui ci sarà un leggero trend di crescita, raggiungendo il valore di 5100 bcm a metà secolo.
Nell’APS la richiesta, dopo aver raggiunto un massimo nel 2025, decrescerà fino a raggiungere il valore di 3830 bcm, mentre secondo l’NZE l’impiego di gas naturale declinerà globalmente fino a raggiungere il 20% del valore che aveva negli anni trenta.
Idrogeno low carbon e biogas
L’anno passato sono state prodotte circa 90 Mton di idrogeno, principalmente usato nell’industria chimica.
La maggior parte è stata prodotta a partire da gas naturale e carbone, solo l’1% circa deriva da pratiche produttive sostenibili. L’obiettivo è quello di invertire questo trend e di investire sull’idrogeno verde: nell’NZE si prospetta al 2030 la produzione di circa 17 EJ* (a fronte degli 1,1 EJ attuali) di energia derivante da idrogeno low carbon, di cui circa un terzo sarà utilizzato per la produzione di potenza, un 25% nell’industria e il 15% convertito in carburanti hydrogen-based per trasporti e infrastrutture.
Per quanto riguarda il biogas, invece, è interessante notare come ogni regione del mondo abbia la possibilità di investirci, ma pochissime policy e pochissimi investimenti sono finora stati messi in atto se confrontati con quelli sull’idrogeno.
Circa il 70% del biogas prodotto attualmente è impiegato per la produzione di potenza e per il riscaldamento, circa il 20% in cucina e solo il 10% viene trasformato in biometano (da utilizzare come carburante).
Più della metà dell’attuale produzione avviene in Asia che ha, tra l’altro, un grande potenziale di crescita vista l’ampia disponibilità in termini di volume di materie prime. Investimenti mirati in questo campo possono garantire sia una riduzione di emissioni sia benefici accessori, come sviluppo delle zone rurali e creazione di lavoro in regioni decentralizzate. Le prospettive di lungo periodo sono ovviamente di crescita: dopo il 2030 ogni piano prevede una maggior produzione ed un maggior consumo sia di biogas che di biometano, che vedrà accrescere la propria percentuale di volume miscelato al gas naturale in rete fino al 3-5%.
* 1 EJ=1018 J (= exajoule)
Carburanti solidi
Carbone
Sin dagli anni 90, circa il 60% del carbone consumato è stato impiegato per la produzione di elettricità, la restante quota per la produzione di acciaio o in cucina.
Il ruolo del carbone per la produzione di potenza è costantemente più sotto pressione a causa delle policy a tutela del clima e della crescita della diffusione delle rinnovabili.
Punto fondamentale per le previsioni su questa risorsa sta nel capire se l’aumento della domanda da parte delle economie emergenti (come India e Cina) sarà compensato dalla diminuzione nelle economie più avanzate.
Decennio 2020-2030
Nello scenario peggiore la domanda aumenterà negli anni venti, come risultato di una maggior richiesta da parte della Cina per la produzione di energia elettrica. Dopo il 2025 e fino al 2030 la domanda inizierà a diminuire in ogni regione del mondo, in maniera marcata in Europa e in nord America (riduzione attorno al 40%).
Secondo l’APS, le economie avanzate insisteranno in un rapido phasing-out del carbone in tutti i settori. Tuttavia, più dell’80% della domanda deriverà da Paesi che non hanno preso impegni per il raggiungimento del net zero emissions e come risultato la differenza con lo scenario peggiore sarà solo del 6%. Saranno necessarie politiche forti e massicci investimenti nell’efficientamento e nella riduzione delle emissioni degli impianti, oltre che la promozione di energie rinnovabili.
Completamente diversa è la prospettiva dell’NZE, in cui si prevede che la richiesta crollerà del 55% entro il 2030.
Periodo 2030-2050
Nello STEPS si assiste ad una costante riduzione della richiesta di carbone in questo ventennio, raggiungendo livelli inferiori a quelli attuali di circa un 25%. Ciò deriva principalmente da una minor domanda per la produzione di potenza, legata allo sviluppo di tecnologie eoliche e solari. In Cina si osserva una riduzione dell’impiego del carbone di circa il 30-35% rispetto al 2030.
Nell’APS, invece, la richiesta cala più drasticamente, fino a metà delle condizioni attuali. Molti Paesi europei e del nord America, per raggiungere i loro obiettivi di neutralità climatica, hanno rapidamente spinto sul phase-out del carbone utilizzato per l’industria e l’elettricità: già nel 2040 quasi tutti gli impianti a carbone saranno convertiti.
Infine, nello scenario migliore, l’utilizzo del carbone calerà del 90% e quello che verrà utilizzato sarà inserito in circuiti a emissioni nette pari a zero. Tali quote saranno impiegate principalmente nel settore chimico e nella produzione di ferro e acciaio.