Rinnovabili e batterie, il paradosso della transizione energetica: più capacità può significare meno profitti

L’Europa ha bisogno di molta più energia rinnovabile per arrivare alla neutralità climatica. Ma proprio il successo di solare ed eolico rischia di creare un problema economico inatteso: più impianti vengono costruiti, più possono ridursi i ricavi degli stessi impianti. È uno dei paradossi della transizione energetica. Quando il sole splende o il vento soffia contemporaneamente in vaste aree, una grande quantità di elettricità a basso costo entra sul mercato nello stesso momento. I prezzi all’ingrosso scendono, talvolta fino a valori prossimi allo zero. È un beneficio per il sistema elettrico e, almeno potenzialmente, per i consumatori. Ma significa anche che chi produce energia rinnovabile vende proprio quando l’elettricità vale meno.

Questo fenomeno è noto come cannibalizzazione dei ricavi. E diventerà sempre più importante man mano che l’Europa installerà nuove capacità di solare, eolico e sistemi di accumulo.

Un nuovo studio pubblicato su The Energy Journal prova a capire quanto possa diventare serio il problema — e soprattutto che cosa accade quando rinnovabili e batterie interagiscono tra loro. L’autore è Iacopo Savelli, ricercatore postdoc al Centre for Research on Geography, Resources, Environment, Energy & Networks (GREEN) dell’Università Bocconi.

Oltre 10.000 simulazioni

Savelli costruisce un modello del mercato elettrico europeo che comprende 33 Paesi, collegamenti transfrontalieri, impianti termoelettrici, nucleare, idroelettrico, solare, eolico e sistemi di accumulo a batteria, o BESS. Il modello simula tutte le 8.760 ore dell’anno e combina diversi scenari climatici, indisponibilità degli impianti e livelli di diffusione di rinnovabili e batterie.

L’idea centrale dello studio è distinguere due fenomeni. La self-cannibalization, o autocannibalizzazione, si verifica quando l’aumento della capacità di una tecnologia riduce i profitti di quella stessa tecnologia. Più fotovoltaico viene installato, per esempio, più facilmente l’energia solare si concentra nelle stesse ore e ne riduce il valore di mercato. La cross-cannibalization riguarda invece il modo in cui la crescita di una tecnologia modifica la redditività di un’altra.

È una distinzione cruciale perché la transizione energetica non avviene per compartimenti stagni: solare, eolico e batterie condividono lo stesso mercato e modificano reciprocamente le condizioni economiche in cui operano.

Più avanti, lo studio traduce questa interdipendenza in una possibile scelta strategica per gli investitori:

“La collocazione congiunta dei sistemi di accumulo energetico (BESS) potrebbe consentire agli investitori di mitigare l'erosione del valore delle fonti rinnovabili (RES).”

Il punto, dunque, non è soltanto capire se una singola tecnologia resterà redditizia, ma come la combinazione tra tecnologie diverse possa cambiare il profilo economico dell’investimento.

Più rinnovabili, prezzi più bassi. Ma anche profitti più bassi

Iacopo Savelli mostra con grande chiarezza quanto forte possa diventare l’autocannibalizzazione delle rinnovabili. Nel 2030, un aumento del 10% della capacità rinnovabile rispetto allo scenario di riferimento riduce in media del 19% i profitti di mercato delle rinnovabili. Nel 2040 la contrazione raggiunge il 23%.

Il meccanismo passa direttamente dai prezzi dell’elettricità. Con più energia solare ed eolica disponibile, aumenta la frequenza delle ore in cui l’offerta a costo marginale molto basso spinge verso il basso il prezzo di mercato. Nel caso di riferimento, il prezzo medio europeo stimato dal modello passa da 52,01 euro/MWh nel 2030 a 30,34 euro/MWh nel 2040. Con un livello di rinnovabili superiore del 20% allo scenario di riferimento, nel 2040 scenderebbe ulteriormente a 20,66 euro/MWh. Nel complesso, un incremento del 20% della capacità rinnovabile riduce il prezzo medio di mercato del 18% nel 2030 e addirittura del 32% nel 2040.

Dal punto di vista del sistema elettrico è un risultato importante: più rinnovabili significano energia mediamente meno cara. Dal punto di vista dell’investitore, però, compare un problema: se il valore dell’elettricità prodotta scende rapidamente all’aumentare degli impianti, continuare a finanziare nuova capacità diventa progressivamente più difficile.

Le batterie possono diventare l’assicurazione delle rinnovabili

Anche le batterie soffrono di autocannibalizzazione: se la capacità BESS aumenta del 10%, i profitti diminuiscono di circa l’8%. Più batterie competono infatti per sfruttare le stesse differenze di prezzo tra ore economiche e ore costose. 

Ma quando ad aumentare sono le rinnovabili, accade qualcosa di opposto. Nel 2030, un incremento del 10% della capacità rinnovabile fa crescere del 15% i profitti delle batterie.

Savelli spiega così il meccanismo:

“le fonti di energia rinnovabile consentono al BESS di ricaricarsi più frequentemente a prezzi quasi pari a zero nei periodi in cui l’energia solare ed eolica è abbondante.”

Il punto economicamente interessante è ciò che succede dopo: fintanto che restano sufficienti ore in cui il prezzo viene determinato da tecnologie più costose, come il gas, le batterie possono sfruttare un differenziale di prezzo favorevole. La crescita delle rinnovabili, quindi, può creare nuove occasioni di arbitraggio per lo storage.

Questo rende la relazione tra le due tecnologie particolarmente interessante per gli investitori. Le perdite di valore di solare ed eolico possono essere in parte compensate dalla maggiore redditività dell’accumulo.

Una finestra che potrebbe chiudersi entro il 2040

Questa complementarità ha però una scadenza. Nel 2040, quando solare ed eolico occupano una quota molto maggiore del sistema elettrico, l’effetto positivo delle rinnovabili sui profitti delle batterie tende a scomparire. La ragione è che un sistema molto più ricco di rinnovabili non crea soltanto molte ore a prezzi bassissimi. Riduce anche la frequenza delle ore molto costose nelle quali le batterie potrebbero scaricare l’energia accumulata ottenendo margini elevati.

Il risultato suggerisce quindi una sorta di finestra temporale: nella fase intermedia della transizione, batterie e rinnovabili possono essere fortemente complementari dal punto di vista economico; in un sistema molto più decarbonizzato, la stessa relazione può diventare meno favorevole.

Non solo prezzi medi: le batterie riducono soprattutto la volatilità

Lo studio evidenzia anche una differenza fondamentale nel modo in cui rinnovabili e batterie influenzano il mercato elettrico: le rinnovabili incidono fortemente sul livello medio dei prezzi mentre le batterie hanno un impatto molto minore sulla media perché agiscono sia come compratori, quando si caricano, sia come venditori, quando restituiscono energia alla rete.

Il loro effetto si vede soprattutto sulla volatilità. Un aumento del 20% della capacità di accumulo riduce la volatilità dei prezzi di circa il 4% nel 2030 e del 5% nel 2040, mentre modifica molto poco il prezzo medio. In termini di sistema, quindi, le due tecnologie svolgono funzioni diverse: le rinnovabili spingono verso il basso il costo medio dell’elettricità; le batterie attenuano maggiormente gli sbalzi fra ore molto economiche e ore più costose.

La sfida del net zero non è soltanto tecnologica

Lo studio contiene alcune cautele importanti. Analizza il mercato day-ahead, non include tutte le possibili entrate delle batterie dai servizi ancillari e non considera nel dettaglio errori di previsione e mercati di bilanciamento. Gli stessi risultati sui profitti delle batterie sono quindi presentati come una base prudenziale.

Ma la conclusione generale resta rilevante. Installare più solare, eolico e batterie non significa semplicemente aggiungere tecnologie pulite a un sistema esistente. Significa trasformare le regole economiche del sistema stesso. Più le rinnovabili conquistano il mercato, più comprimono i prezzi — compresi quelli che determinano i loro stessi ricavi. La transizione verso il net zero presenta così un problema meno visibile di quello tecnologico: come mantenere conveniente investire nelle tecnologie di cui il sistema avrà sempre più bisogno, proprio mentre la loro diffusione ne riduce il valore di mercato?

Le batterie possono offrire parte della risposta, soprattutto nella prima fase della transizione. Ma lo studio suggerisce che non basterà installare capacità. Serviranno anche regole di mercato e politiche capaci di evolvere insieme al mix elettrico.