Il nuovo quadro per la ricerca e l’innovazione energetica

La nuova Strategia Energetica Nazionale (SEN) delinea una nuova prospettiva di governance per la ricerca energetica, con una gestione organica, sia del SET Plan che di Mission Innovation (l’Accordo multilaterale sulla ricerca siglato al COP21 di Parigi). L’obiettivo è quello di creare le condizioni di sistema affinché la partecipazione dell’industria e dei centri di ricerca pubblici e privati italiani ai futuri programmi di ricerca previsti sia dal SET Plan/Horizon 2020 che da Mission Innovation sia più ampia e meno frammentata, arrivi a proporsi efficacemente per un ruolo più incisivo e raccolga maggiori successi di quanto non sia avvenuto in passato

L’Unione dell’Energia è stato il tema chiave nell’agenda dell’Unione Europea fin dal 2015, in stretta sinergia con l’attuazione del Pacchetto Clima-Energia al 2030 e la Conferenza ONU sul clima svoltasi a Parigi. Il lancio dell’Unione dell’Energia chiama tutti gli Stati membri ad un impegno particolare sugli investimenti in ricerca e innovazione per lo sviluppo di tecnologie per la green economy. Il SET Plan rimane lo strumento fondamentale per affrontare le nuove sfide e costituirà nei prossimi anni il punto di riferimento per gli investimenti a livello comunitario, nazionale e regionale, ma anche per gli investimenti privati. In questo contesto si rafforza e diventa strategica anche la partecipazione dell’Italia alla partnership internazionale sulle clean energy Mission Innovation.

Il SET Plan

L’importanza delle tecnologie ener­getiche e dell’innovazione per con­seguire gli obiettivi UE 2020 nel set­tore delle politiche energetiche e climatiche, ma anche per realizzare gli obiet­tivi per il 2030 e il 2050, era stata già da tem­po riconosciuta dall’Unione, a prescinde­re dall’implementazione dei vari Program­mi Quadro della R&S. Nel 2008 è stato infatti lanciato lo Strategic Energy Technology (SET) Plan come strumento di «spinta del­la tecnologia» delle politiche energetiche e climatiche. Sono stati messi a disposizione fondi euro­pei, principalmente nell’ambito del Settimo programma quadro di ricerca (7° PQ) me­diante la mobilitazione di varie aree temati­che, tra cui «Energia» e «Tecnologie abilitanti fondamentali» (come le ICT e i materiali). Un ulteriore finanziamento significativo è giun­to dal Programma energetico europeo per la ripresa (EEPR) e dal programma «Riserva nuovi entranti (NER) 300». Gli investimenti pubblici e privati a favore dello sviluppo tec­nologico per i settori del SET Plan sono pas­sati da 3,2 miliardi di euro nel 2007 a 7,1 mi­liardi nel 2011. Al momento l’industria è all’o­rigine di quasi il 70% degli investimenti totali di ricerca e sviluppo delle priorità del SET Plan mentre gli Stati membri partecipano per il 20% e la Commissione europea per il 10%.

Nuova strategia per il 2020 e oltre

Il 25 febbraio 2015 la Commissione eu­ropea ha adottato una Comunicazione, in­titolata «A Framework Strategy for a Resi­lient Energy Union with a Forward-Looking Climate Change Policy». Nella Comunicazio­ne sono individuati cinque obiettivi strategi­ci prioritari per la realizzazione dell’Unione dell’energia:

1) sicurezza energetica;

2) un mercato interno dell’energia piena­mente integrato;

3) efficienza energetica come contributo alla riduzione della domanda di energia;

4) de-carbonizzazione dell’economia;

5) un’«Unione dell’Energia» per la ricerca, l’innovazione e la competitività.

Questi obiettivi rappresenteranno le priorità della politica energetica europea per i pros­simi anni e ne dovranno essere ulteriormen­te sviluppate le sinergie con la politica este­ra e di sicurezza. I rischi per gli approvvigio­namenti evidenziati dalle crisi recenti hanno fornito l’impulso iniziale per la riapertura del dibattito sulle politiche energetiche europee.

In merito alla futura governance, obiettivi e impegni degli Stati membri potranno essere adeguatamente valutati, anche nel quadro della revisione di medio-termine della Stra­tegia Europa 2020. Le politiche ambientali e climatiche sono fondamentali per affron­tare le sfide derivanti dalla governance eco­nomica dell’Unione. La realizzazione dell’U­nione dell’energia dovrà rafforzare i mecca­nismi di cooperazione e fiducia reciproca tra gli Stati membri, fornendo un modello utile anche per più ampi sviluppi del processo di integrazione.

In questo contesto in rapida evoluzione, di particolare importanza è il rinnovato impe­gno previsto dall’Unione per l’Energia per gli investimenti in ricerca e innovazione per lo sviluppo di tecnologie per la green eco­nomy. Il SET Plan rimane lo strumento fon­damentale per affrontare le nuove sfide. Co­stituirà il punto di riferimento per gli investi­menti a livello di UE, nazionale e regionale, ma anche per gli investimenti privati a favo­re della ricerca e dell’innovazione nel setto­re energetico.

Sistemi evoluti di sostegno alla ricerca ap­plicata del tipo di Horizon 2020 oppure NER 300, ma anche un uso efficace e sinergico con Horizon dei Fondi Strutturali 2014-2020, devono essere in grado di sostenere lo svi­luppo di nuove tecnologie sulle fonti rinno­vabili e sull’efficienza energetica (in partico­lare nel settore residenziale e urbano), con una governance delle attività sempre più effi­cace ed efficiente.

L’«Unione per l’Energia» prevede per l’innova­zione sei priorità declinate in dieci azioni-chiave (figura 1) sulle quali gli Stati membri e i principali stakeholder di settore si stanno confrontando per definire:

• il livello di ambizione in termini di priorità e finanziamenti;

• le modalità di implementazione per ciascu­na azione-chiave;

• i prodotti attesi dalle attività di Ricerca e sviluppo e i tempi necessary per il conse­guimento dei risultati.

Come è emerso anche dalla recente Confe­renza SET Plan svoltasi a Bratislava, la ri­cerca e l’innovazione nel settore dell’ener­gia devono essere impostate secondo un ap­proccio olistico, con obiettivi orientati non solo sulle singole tecnologie ma anche sulla loro integrazione a livello di sistema. In que­sta prospettiva la roadmap integrata del SET Plan è la base ideale per sviluppare collabo­razioni in grado di traguardare gli obiettivi posti dalle sfide del cambiamento climatico e della transizione energetica.

L’evoluzione verso la Smart Energy

La Commissione europea nella prospetti­va dell’«Unione per l’energia» ha lanciato una consultazione sulla riforma del mercato elet­trico finalizzata a stabilire un new deal con i consumatori, in termini di reti e case «intelli­genti», gestione e protezione dei dati di con­sumo. Infatti le comunità e i singoli cittadini europei sono pronti ad assumersi responsa­bilità crescenti nel gestire il proprio consu­mo di energia e partecipare attivamente al mercato dell’energia. Ciò comporta ovvia­mente un uso crescente e diffuso delle tec­nologie dell’informazione e della comunica­zione per la gestione di grandi volumi di dati necessari per ottimizzare e gestire in tempo reale i flussi di energia.

Nella sfida di integrare le energie rinnovabili, la rete elettrica europea continua ad essere ai primi posti nel mondo per continuità del­la fornitura. L’Europa è anche all’avanguardia nei brevetti per i componenti di potenza che contribuiscono alla stabilità della rete. Tutta­via, l’Europa non ha una posizione analoga per quanto riguarda i servizi «intelligenti» ai consumatori. Questo è un rischio, perché so­no i leader tecnologici che fissano gli stan­dard per la trasformazione digitale del setto­re energetico.

La predisposizione di reti elettriche sempre più attive, pronte ad integrare la crescente produzione delle fonti rinnovabili è un fat­tore determinante per progredire verso un nuovo sistema energetico più efficiente, si­curo ed affidabile. Attingendo alle aree tec­nologiche dell’elettronica, dell’informatica e delle telecomunicazioni, vengono introdot­ti nuovi dispositivi per monitorare e control­lare la rete, e per analizzare i dati e regolare i flussi di energia in tempo reale. È, infatti, ne­cessario riuscire ad ottimizzare al massimo il potenziale derivante dalla modulazione dei carichi, incentivando la capacità di risposta della domanda ai segnali di prezzo e rimuo­vere gli ostacoli normativi, per avere un con­sumatore (sempre più prosumer) consapevo­le e attivo nella partita dell’efficientamento energetico (figura 2).

Significativi sono stati negli ultimi anni gli in­vestimenti di settore in Europa, con un prima­to da parte italiana, soprattutto grazie all’in­stallazione degli «smart meters» (figura 3).

Le principali criticità legate allo sviluppo del­la filiera «smart energy» sono tuttavia rappre­sentate dagli aspetti della comunicazione e degli standard, che devono essere aperti e non basati su protocolli proprietari in mo­do da poter implementare un sistema aper­to alle innovazioni tecnologiche. L’imple­mentazione generalizzata dei nuovi sistemi di smart metering necessita tuttavia di consi­stenti investimenti (dell’ordine di alcune de­cine di miliardi), i cui benefici attesi variano in funzione del tempo e in relazione ai diver­si stakeholder considerati. Tutto ciò richiede che ogni singolo piano di investimento deb­ba essere basato su una corretta analisi costi-benefici ex ante, nonché sul monitoraggio nelle diverse fasi di installazione. Inoltre, oc­corre concentrarsi non solo sull’evoluzione dell’hardware ma anche sulle modalità che possano permettere al consumatore di fruire effettivamente delle informazioni sui propri profili di consumo. Infine, dal lavoro svolto in questi anni emerge sempre più la necessi­tà di adottare per la smart energy un approc­cio integrato, una visione unitaria e sinergi­ca, proprio come avviene nello sviluppo del­le Smart cities, dove ciascun sottosistema – infrastrutture, mobilità, edilizia, ambiente, governance, inclusione sociale – è trattato, in ottica sinergica, all’interno di un sistema in­tegrato. Lo sviluppo delle Smart cities, unita­mente alle tecnologie abilitanti quali smart grids, smart meters e infrastrutture digitali, può quindi diventare una priorità importan­te per il Paese, con progetti che rispondano alle diverse esigenze del territorio e al tempo siano competitivi e bancabili.

Il Programma Horizon 2020

Per quanto riguarda la partecipazione italiana a Horizon 2020, nel triennio 2014-2016, nonostante una forte dinamicità della presenza italiana con oltre 2.300 operatori partecipanti ai bandi, il tasso di successo dei progetti a coordinamento italiano è stato pari al 9,4% (media UE 14,5%), con un contributo finanziario per l’Italia che è stato pari a 112,4 milioni di euro (7,8% del budget allocato). Questo dato, ancorché parziale e riferito solo al primo triennio, può essere confrontato con i risultati del 7° Programma Quadro 2007-2013 (12%).

Qui nel seguito è illustrato il quadro di sintesi della partecipazione italiana nel triennio 2014-2016 (figura 4):

Mission Innovation

Mission Innovation è un esercizio multilaterale su base volontaria con lo scopo primario di accelerare i processi di innovazione delle tecnologie clean sia in ambito pubblico che privato attraverso l’impegno dei Paesi aderenti (al momento 22 compresa l’Italia[1] a cui si è aggiunta la Commissione europea) di raddoppiare (doubling) il valore del portafoglio delle risorse pubbliche dedicate alla R&S delle tecnologie clean. In figura 5 è illustrato il concetto di doubling.

Il driver principale dell’iniziativa risiede nella lotta al cambiamento climatico attraverso una strategia di lungo periodo che pone al centro i processi di innovazione e sviluppo delle tecnologie pulite.

Questo impegno dei Governi si va ad interfacciare ad un impegno da parte di un gruppo di investitori privati[2] provenienti da diversi Paesi e riuniti nell’iniziativa Breakthrough Energy Coalition (BEC), allo scopo di portare nuove tecnologie zero-emission sul mercato.

L’Italia ha presentato alcune ipotesi di aumento della spesa, tenendo in considerazione a livello programmatico quanto già elaborato nell’ambito del SET Plan. Secondo le prime stime, l’incremento di spesa pubblica per ricerca e sviluppo nel settore delle energie pulite dovrà essere, a regime, di oltre 220 milioni di euro annui entro il 2021.

In occasione della COP22 di Marrakesh sono state lanciate le cosiddette «7 Challenges» o sfide tecnologiche sulle quali verranno avviate le prime attività di ricerca in collaborazione tra i vari paesi aderenti all’accordo:

1. Smart Grids Innovation Challenge – to enable future grids that are powered by affordable, reliable, decentralised renewable electricity systems.
2. Off-Grid Access to Electricity Innovation Challenge – to develop systems that enable off-grid households and communities to access affordable and reliable renewable electricity.
3. Carbon Capture Innovation Challenge – to enable near-zero CO2 emissions from power plants and carbon intensive industries.
4. Sustainable Biofuels Innovation Challenge – to develop ways to produce, at scale, widely affordable, advanced biofuels for transportation and industrial applications.
5. Converting Sunlight Innovation Challenge – to discover affordable ways to convert sunlight into storable solar fuels.
6. Clean Energy Materials Innovation Challenge – to accelerate the exploration, discovery, and use of new high-performance, low-cost clean energy materials.
7. Affordable Heating and Cooling of Buildings Innovation Challenge – to make low-carbon heating and cooling affordable for everyone.

Il MiSe, quale capofila italiano dell’esercizio, ha attivato due livelli di azione: uno con i principali Enti di Ricerca operanti sulla R&S energetica (ENEA, CNR e RSE) ed uno con gli altri Ministeri interessati (MAECI, MEF, MATTM, MIUR). Gli enti hanno risposto con impegno, mostrando interesse fin dall’inizio per le varie Sfide, attivando una rete di ricercatori ed esperti di adeguato spessore. Resta critico tuttavia il reperimento delle risorse aggiuntive necessarie per consentire il raddoppio della spesa per R&S nei termini prestabiliti.

L’Italia ha assunto il coordinamento della prima «Sfida» (smart grids), congiuntamente a India e Cina, rafforzando l’impegno italiano nel settore, riconosciuto a livello internazionale fin dal G8 dell’Aquila, che ha portato alla costituzione dell’iniziativa ISGAN in ambito Agenzia Internazionale dell’Energia. Sulle altre Sfide l’Italia ha dimostrato di poter giocare un ruolo importante e di essere pronta, con i principali Enti e Organizzazioni di ricerca, a contribuire ai gruppi di lavoro che si sono costituiti su base volontaria, confermando l’interesse a partecipare ai lavori o quanto meno a scambiare informazioni sulle attività. In particolare il sistema nazionale ha mostrato interesse sui carburanti alternativi, sui materiali innovativi e sul riscaldamento e raffreddamento zero emission.

Conclusioni

Nel corso del 2016 il SET Plan europeo è entrato nella fase attuativa dell’Unione dell’Energia e tutto ciò, unitamente agli impegni sottoscritti nell’ambito di Mission Innovation, richiederà nei prossimi anni uno sforzo ingente in termini di ricerca, sviluppo e dimostrazione di nuove tecnologie energetiche, indispensabili per il conseguimento degli obiettivi futuri, al pari degli strumenti pubblici di mercato e degli incentivi a sostegno della domanda e dell’offerta.

Tutto ciò suggerisce una gestione organica della ricerca nel settore dell’energia, sia del SET Plan che di Mission Innovation, per migliorare l’efficienza e l’efficacia delle risorse stanziate. Parrebbe pertanto opportuno, nelle more della definizione della nuova Strategia Energetica Nazionale (SEN), che indichi le priorità e la determinazione delle misure indispensabili per conseguire gli obiettivi individuati, aggiornare anche priorità, indirizzi e valutazioni di competitività nel settore delle tecnologie energetiche.

L’obiettivo è quello di creare le condizioni di sistema affinché la partecipazione dell’industria e dei centri di ricerca pubblici e privati italiani ai futuri programmi di ricerca previsti sia dal SET Plan / Horizon 2020 che da Mission Innovation sia più ampia e meno frammentata, arrivi a proporsi efficacemente per un ruolo più incisivo e raccolga maggiori successi di quanto non sia avvenuto in passato.

La dimensione regionale è inoltre strategica dato il ruolo crescente delle Regioni nelle politiche di innovazione della prospettiva europea. Sarà quindi necessario attrezzarsi anche per articolare in modo adeguato la relazione tra le priorità nazionali e l’impegno delle Regioni nell’utilizzo dei Fondi di Coesione nel quadro offerto dal SET Plan. Uno dei punti critici ed al tempo stesso cruciali per il successo italiano sarà la combinazione dei criteri basati sull’eccellenza (tipici della competizione in Horizon 2020) con i criteri della dimensione territoriale.

 [ Marcello Capra ]
Delegato SET Plan
Ministero dello Sviluppo economico

[1] Paesi: Australia, Brasile, Canada, Cile, Cina, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, India, Indonesia, Italia, Giappone, Messico, Norvegia, Olanda, Arabia Saudita, Corea del Sud, Svezia, EAU, Regno Unito e USA.

[2] Alcuni dei partecipanti: Bill Gates, Jeff Bezos (Amazon), John Arnold (Arnold Foundation), Richard Branson (Founder of Virgin Group), Jack Ma (Alibaba Group), Patrice Motsepe (African Rainbow Minerals),  George Soros,  Meg Whitman (Hewlett Packard Enterprise), Mark Zuckerberg and Priscilla Chan.