Bisogni di stoccaggio elettrico a lunga durata per affrontare gli eventi di Dunkelflaute in Europa

Perché Settimane Calme e Nuvolose Contano per la Nostra Elettricità

L’Europa corre verso un sistema alimentato da elettricità pulita prodotta da turbine eoliche e pannelli solari. Ma cosa succede durante un lungo periodo di tempo grigio e senza vento, quando queste fonti producono quasi nulla? Questo studio esamina quegli episodi rari ma pericolosi — noti in tedesco come “Dunkelflaute”, letteralmente «stasi oscura» — e valuta quanta capacità di stoccaggio elettrico a lunga durata servirà all’Europa per mantenere le luci accese senza ricorrere ai combustibili fossili.

Lunghi Periodi di Scarso Vento e Sole

Gli autori analizzano 35 anni di dati meteorologici storici in tutta Europa per identificare periodi prolungati in cui la produzione eolica e solare è insolitamente bassa per giorni o addirittura mesi. Queste «secche» delle rinnovabili si verificano spesso in inverno, quando la domanda elettrica è elevata per riscaldamento e illuminazione. Anche se turbine e pannelli non arrivano mai a zero ovunque, la produzione combinata può scendere molto sotto la norma per lunghi intervalli, costringendo il sistema a fare ampio ricorso a riserve. Lo studio mostra che il peggior evento invernale nei dati — una Dunkelflaute continentale nel 1996/97 — è determinante per la dimensione necessaria dello stoccaggio a lunga durata in un sistema totalmente rinnovabile.

Quanta Capacità di Stoccaggio Serve Davvero all’Europa

Per tradurre gli estremi meteorologici in bisogni concreti di sistema, i ricercatori eseguono un modello dettagliato del settore elettrico europeo. Il modello sceglie la combinazione più economica di vento, solare, idroelettrico, bioenergia, nucleare (in alcuni scenari) e diversi tipi di stoccaggio, coprendo comunque la domanda ora per ora senza combustibili fossili. Batterie a breve termine gestiscono gli sbalzi giornalieri, mentre lo stoccaggio a lunga durata — modellato principalmente come idrogeno immagazzinato sottoterra e successivamente riconvertito in elettricità — copre le lunghe secche di vento e sole. Supponendo collegamenti di rete futuri realistici tra paesi, il sistema a costo minimo in grado di superare la peggior Dunkelflaute richiede circa 351 terawattora di energia di stoccaggio a lunga durata, approssimativamente il sette percento del consumo elettrico annuo dell’Europa.

Scambiare Energia Aiuta, Ma Finché un Limite

L’Europa può attenuare l’impatto del cattivo tempo scambiando energia tra confini. Quando una regione è nuvolosa e calma, un’altra può essere ancora ventosa o soleggiata. Il modello testa quattro livelli di collegamento transfrontaliero, dal comportamento di ciascun paese come «isola energetica» fino a un’ipotetica Europa perfettamente collegata a «lastra di rame». Collegamenti più forti riducono sempre il fabbisogno totale di stoccaggio, perché elettricità e idrogeno possono fluire dalle regioni in surplus a quelle in deficit. Tuttavia, anche con scambi illimitati, il requisito minimo di stoccaggio resta intorno a 159 terawattora, circa il tre percento della domanda annua. Nei piani di rete reali e politici, gli autori rilevano che il bilanciamento geografico aiuta solo in parte negli eventi peggiori, perché molti paesi sono colpiti simultaneamente dalla stessa Dunkelflaute invernale.

Altri Aiuti: Dighe, Centrali Nucleari e Backup Fossile

Lo studio esplora anche come altre tecnologie modificano il quadro. Gli invasi idroelettrici esistenti e le centrali a pompaggio agiscono già come potenti sistemi di stoccaggio a lunga durata in alcune regioni, specialmente Scandinavia e Spagna, e possono sostituire parte dello stoccaggio ad idrogeno in quei luoghi. L’aggiunta di centrali nucleari riduce ulteriormente il fabbisogno di stoccaggio, in particolare negli scenari con alta capacità nucleare, perché i reattori possono fornire produzione costante durante le secche invernali e ridurre la quantità di capacità eolica e solare da backuppare. Tuttavia, anche ampie espansioni nucleari lasciano ancora un bisogno sostanziale di stoccaggio a lunga durata. Gli autori testano poi impianti di backup a olio combinati con cattura diretta dell’anidride carbonica dall’aria per azzerare le emissioni; questa combinazione sostituisce la maggior parte dello stoccaggio solo se la rimozione del carbonio avviene a costi irrealtisticamente bassi, e anche allora rimangono necessarie decine di terawattora di stoccaggio.

Pianificare per Eventi Rari ma Cruciali

Una preoccupazione è che i pianificatori spesso progettano i sistemi futuri usando solo pochi anni meteorologici rappresentativi, che possono non includere la Dunkelflaute più severa. In questo caso, il peggior inverno nel dataset richiede circa il 40 percento in più di stoccaggio rispetto all’anno successivo più critico. Poiché tali eventi estremi sono rari, gli investitori privati potrebbero esitare a costruire sufficiente stoccaggio a lunga durata che resterà inattivo la maggior parte del tempo. Gli autori sostengono che saranno probabilmente necessarie politiche pubbliche e regole di mercato per garantire queste riserve di sicurezza. Sottolineano inoltre che costruire stoccaggio sotterraneo di idrogeno e le infrastrutture correlate richiederà molti anni, quindi è essenziale agire in anticipo se l’Europa vuole raggiungere i suoi obiettivi climatici mantenendo l’affidabilità elettrica.

Cosa Significa per il Futuro Energetico dell’Europa

In termini semplici, lo studio conclude che un sistema elettrico europeo pulito e affidabile non può fare affidamento solo su vento, solare e batterie a breve termine. Per superare periodi lunghi, bui e calmi, l’Europa avrà bisogno di una grande quantità di stoccaggio a lunga durata — dell’ordine di alcune centinaia di terawattora — oltre a forti collegamenti internazionali e al supporto dell’idroelettrico e, possibilmente, di una certa capacità nucleare. Pur essendo tecnicamente fattibile, ciò richiederà investimenti notevoli e pianificazione accurata. Prepararsi ora a questi eventi di Dunkelflaute, sostengono gli autori, è la chiave per rendere la transizione alle rinnovabili sia sicura per il clima sia affidabile per la vita quotidiana.

Citazione: Kittel, M., Roth, A. & Schill, WP. Long-duration electricity storage needs for coping with Dunkelflaute events in Europe. Nat Commun 17, 4210 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72681-5

Parole chiave: stoccaggio energetico a lunga durata, secche delle rinnovabili, sistema elettrico europeo, stoccaggio di idrogeno, sicurezza energetica