di Giorgia Farella
Introduzione
Il mondo dell’energia è all’alba di una nuova era industriale: l’era della produzione di tecnologie per l’energia pulita. Essa sta creando nuovi mercati e milioni di posti di lavoro, ma sta anche portando alla luce nuovi rischi che spingono (o spingeranno) i Paesi di tutto il mondo a elaborare strategie industriali in grado di assicurargli un posto nell’economia energetica globale.
Questo articolo vuole fornire alcuni dati e spunti di riflessione relativamente alla produzione globale di tecnologie per l’energia pulita (quali pannelli solari, turbine eoliche, batterie per veicoli elettrici, elettrolizzatori per idrogeno, pompe di calore, …) e alle loro catene di approvvigionamento.
Mercato, opportunità e rischi
Il mondo dell’energia si trova nella fase iniziale di una nuova era industriale: l’era della produzione di tecnologie energetiche pulite. Le “primitive” industrie dei primi anni 2000 (come il solare fotovoltaico e l’eolico) e degli anni 2010 (come i veicoli elettrici e le batterie) si sono trasformate oggi in produzioni massive e seriali.
Parallelamente, i Paesi di tutto il mondo stanno intensificando gli sforzi per espandere la produzione di tecnologie per l’energia pulita con gli obiettivi di far progredire le transizioni net zero, rafforzare la sicurezza energetica e competere nella nuova economia energetica globale. L’attuale crisi energetica globale sta inoltre rappresentando un momento cruciale per la transizione energetica pulita in tutto il mondo e guida un’ondata di investimenti green.
A tal riguardo, la crescita record di tecnologie per l’energia pulita come il solare fotovoltaico e le batterie sta portando a una crescita senza precedenti nei mercati dei minerali critici. Le vendite di auto elettriche sono aumentate del 60% nel 2022, superando i 10 milioni di unità. I sistemi di accumulo di energia hanno registrato una crescita ancora più rapida, con aumenti di capacità raddoppiati nel 2022. Le installazioni solari fotovoltaiche continuano a battere i record precedenti e l’energia eolica è destinata a riprendere la sua marcia verso l’alto dopo due anni sottotono.
È quindi fondamentale sviluppare catene di approvvigionamento sicure, resilienti e sostenibili per l’energia pulita.
Un’analisi dell’International Energy Agency (fonte di tutti i dati citati in questo articolo) mostra che il mercato globale delle principali tecnologie energetiche pulite varrà circa 650 miliardi di dollari all’anno entro il 2030 (più di tre volte il livello odierno!) se i Paesi di tutto il mondo attueranno gli impegni energetici e climatici annunciati. Conseguentemente, i posti di lavoro nella produzione di energia pulita sarebbero più che raddoppiati, passando dagli attuali 6 milioni a quasi 14 milioni entro il 2030.
Allo stesso tempo, le attuali catene di approvvigionamento di tecnologie per l’energia pulita presentano rischi sotto forma di elevate concentrazioni geografiche di estrazione e lavorazione delle risorse, nonché di produzione delle tecnologie stesse.
La Cina attualmente domina la produzione e il commercio della maggior parte delle tecnologie energetiche pulite.
L’investimento della Cina nelle catene di approvvigionamento di energia pulita è stato – sì – determinante per ridurre i costi in tutto il mondo per le tecnologie chiave, con molteplici vantaggi per la transizione energetica. Allo stesso tempo, questo livello elevato di concentrazione geografica nelle catene di approvvigionamento globali crea anche potenziali sfide che i governi devono affrontare.
Per tecnologie come pannelli solari, eolico, batterie per veicoli elettrici, elettrolizzatori e pompe di calore, i tre maggiori Paesi produttori rappresentano almeno il 70% della capacità produttiva per ciascuna tecnologia, con la Cina dominante in tutte le tecnologie citate. Gran parte dell’estrazione di minerali critici è inoltre concentrata in un piccolo numero di Paesi: ad esempio, la Repubblica Democratica del Congo produce oltre il 70% del cobalto mondiale e tre Paesi (Australia, Cile e Cina) rappresentano oltre il 90% della produzione mondiale di litio.
Il mondo sta già vedendo i rischi di catene di approvvigionamento “strette” come quelle succitate, che negli ultimi anni hanno talvolta spinto verso l’alto i prezzi di alcune tecnologie energetiche pulite, rendendo più difficile e costosa la transizione energetica dei Paesi. L’aumento dei prezzi di cobalto, litio e nichel ha per esempio portato al primo aumento in assoluto dei prezzi delle batterie per veicoli elettrici, che sono aumentati di quasi il 10% a livello globale nel 2022. Anche il costo delle turbine eoliche al di fuori della Cina è aumentato dopo anni di calo, e tendenze simili possono essere visto nel solare fotovoltaico.
Le (re)azioni dei governi
I Paesi stanno agendo per combinare il loro clima, la sicurezza energetica e le politiche industriali in strategie più ampie per le loro economie.
Alcuni esempi di politiche industriali sono:
- l’Inflation Reduction Act degli Stati Uniti;
- il pacchetto Fit for 55 e il piano REPowerEU dell’Unione Europea;
- il programma Green Transformation del Giappone; e
- lo schema Production Linked Incentive dell’India.
La Cina sta inoltre lavorando per raggiungere e persino superare gli obiettivi del suo ultimo piano quinquennale.
I Paesi stanno quindi cercando – anche tramite le politiche industriali – di aumentare la resilienza e la diversità delle catene di approvvigionamento di energia pulita, competendo anche per le enormi opportunità economiche. Diverse politiche possono infatti portare a diversi vantaggi competitivi e questo, di fatto, influenzerà pesantemente economie e mercati.
Per esempio, solo il 25% dei progetti di produzione annunciati a livello globale per il solare fotovoltaico sono in costruzione o stanno per iniziare la costruzione: il numero è di circa il 35% per le batterie dei veicoli elettrici e meno del 10% per gli elettrolizzatori. La quota è più alta in Cina, dove il 25% del totale del solare fotovoltaico e il 45% della produzione di batterie è già in una fase avanzata di implementazione. Negli Stati Uniti e in Europa, meno del 20% delle fabbriche di batterie ed elettrolizzatori annunciate sono invece in costruzione.
Se poi si considerano i tempi di consegna relativamente brevi (di circa 1-3 anni in media) per avviare gli impianti di produzione di tecnologie green, significa che le pipeline dei progetti possono espandersi rapidamente in Paesi con un ambiente favorevole agli investimenti. D’altro canto, i progetti di produzione annunciati ma non seriamente avviati in un Paese potrebbero finire per essere effettivamente sviluppati altrove in risposta agli sviluppi del mercato e ai cambiamenti nelle politiche industriali.
Sono quindi necessari maggiori sforzi per diversificare e rafforzare le catene di approvvigionamento di tecnologie per l’energia pulita.
Come visto, infatti, attualmente la Cina rappresenta la maggior parte degli attuali piani di espansione della capacità produttiva annunciati fino al 2030:
- per i componenti solari fotovoltaici (circa l’85% per celle e moduli e il 90% per i wafer);
- per i componenti eolici onshore (circa l’85% per le pale e circa il 90% per gondole e torri); e
- per i componenti della batteria EV (98% per anodo e 93% per materiale catodico).
Gli elettrolizzatori a idrogeno sono la principale eccezione, con circa un quarto degli annunci di aumento della capacità produttiva per il 2030 rispettivamente in Cina e nell’Unione Europea e un altro 10% negli Stati Uniti.
Per la maggior parte dei Paesi non è però realistico competere in modo efficace in tutte le parti delle catene di approvvigionamento di tecnologie per l’energia pulita, anche perché talvolta le specializzazioni competitive derivano da vantaggi geografici intrinseci (come l’accesso a energia rinnovabile a basso costo o la presenza di una risorsa mineraria) che possono portare a costi di produzione inferiori per i beni energetici e materiali. Ma possono anche derivare da altri attributi, quali un ampio mercato interno, una forza lavoro altamente qualificata o sinergie e ricadute derivanti dalle industrie esistenti. Valutare e coltivare in modo olistico questi vantaggi competitivi dovrebbe quindi costituire un pilastro centrale delle strategie industriali dei governi.
I costi energetici continueranno tra l’altro a essere un importante elemento di differenziazione nella competitività dei settori industriali ad alta intensità energetica dei Paesi. Oggi, infatti, la competitività industriale è strettamente legata ai costi dell’energia, in particolare del gas naturale e dell’elettricità, che variano notevolmente da regione a regione. Ad esempio, i costi di produzione dell’idrogeno da elettricità rinnovabile potrebbero essere molto più bassi in Cina e negli Stati Uniti (3-4 USD/kg) che in Giappone e nell’Europa occidentale (5-7 USD/kg) utilizzando le migliori risorse di questi Paesi oggi: questo si traduce in differenze simili nei costi di produzione dei prodotti derivati, come l’ammoniaca e l’acciaio. Man mano che i Paesi avanzano verso i loro impegni sul clima, con i costi dell’elettricità rinnovabile che continuano a diminuire e i costi degli elettrolizzatori in rapida diminuzione, è probabile che la differenza di costo tra le regioni si riduca leggermente, ma è plausibile rimangano dei divari. Considerare attentamente in quale punto della catena di approvvigionamento specializzarsi a livello nazionale e dove potrebbe essere meglio stringere partnership strategici o effettuare investimenti diretti in Paesi terzi è quindi chiave nelle strategie industriali dei Paesi.
Le nuove infrastrutture saranno tra l’altro fondamentali per questa nuova economia energetica in tutti i Paesi. Ciò riguarda settori come il trasporto, la trasmissione, la distribuzione o lo stoccaggio di elettricità, idrogeno e CO2. La costruzione di infrastrutture per l’energia pulita può richiedere dieci anni o più (peraltro con grandi progetti di ingegneria civile che devono rispettare ampie normative locali in materia di pianificazione e ambiente). Anche relativamente a questi aspetti sarà quindi fondamentale che ciascun Paese agisca in modo strategico e coordinato.
Produzione e scambio (commercio internazionale) nelle varie filiere
Il commercio internazionale è vitale per la transizione green, ma – come risulta chiaro da quanto scritto nelle righe precedenti – serve più diversificazione tra i vari Paesi.
Per il solare fotovoltaico, molti componenti (e in particolare wafer e moduli) vengono oggi scambiati oggi tra Paesi: la quota del commercio internazionale nella domanda globale è quasi del 60% per i moduli solari fotovoltaici, con circa la metà dei moduli solari prodotti in Cina e poi esportati prevalentemente in Europa e nella regione dell’Asia-Pacifico.
La situazione è simile per i veicoli elettrici, per i quali la maggior parte del commercio di componenti scorre dall’Asia all’Europa: quest’ultima importa circa il 25% delle sue batterie per veicoli elettrici dalla Cina.
I componenti delle turbine eoliche sono pesanti e ingombranti, ma il commercio internazionale di torri, pale e gondole è abbastanza comune. Anche in quest’ambito a Cina è uno dei principali attori nella produzione di componenti, rappresentando il 60% della capacità globale e la metà delle esportazioni totali, la maggior parte delle quali è destinata ad altri Paesi asiatici e all’Europa. Negli Stati Uniti (uno dei più grandi mercati dell’energia eolica) il contenuto domestico di pale e mozzi è inferiore al 25%.
Infine, per le pompe di calore la quota del commercio internazionale nella produzione globale è inferiore al 10%, con la maggior parte dalla Cina all’Europa.
Se poi si guarda la pipeline di produzione “green” annunciata fino al 2030, essa è molto ampia: se tutti i progetti annunciati per espandere le capacità produttive dovessero concretizzarsi e tutti i Paesi attuassero i loro impegni climatici annunciati, la Cina da sola sarebbe in grado di fornire l’intero mercato globale dei moduli fotovoltaici solari nel 2030, un terzo del mercato globale degli elettrolizzatori e il 90% delle batterie EV del mondo.
I progetti annunciati nell’Unione Europea sarebbero sufficienti a soddisfare tutte le esigenze interne per elettrolizzatori e batterie per veicoli elettrici, mentre lascerebbero dipendere ancora fortemente dalle importazioni di solare fotovoltaico ed eolico.
La situazione è in qualche modo simile negli Stati Uniti, sebbene sia molto probabile che vi sia un ulteriore aumento di capacità a seguito dell’Inflation Reduction Act.
Peraltro, l’attuale pipeline globale annunciata relativamente a progetti per l’aumento della produzione supererebbe la domanda di alcune tecnologie (solare fotovoltaico, batterie ed elettrolizzatori) e sarebbe notevolmente inferiore per altre (componenti eolici, pompe di calore e celle a combustibile).
Insomma: servono obiettivi e strategie chiari, con una visione che non si limiti al singolo Paese, ma che sia globale.
I minerali critici
L’estrazione di minerali critici è l’unico passo nelle catene di approvvigionamento di tecnologie per l’energia pulita che dipende solo dalla dotazione di risorse.
Va in primis evidenziato che i lunghi tempi di consegna per le nuove miniere (che possono superare i dieci anni dall’inizio dello sviluppo del progetto alla prima produzione) aumentano il rischio che l’approvvigionamento di minerali critici diventi un collo di bottiglia nella produzione di tecnologia pulita. L’elevata concentrazione geografica della produzione odierna crea inoltre rischi per la sicurezza dell’approvvigionamento, rendendo cruciali la collaborazione internazionale e le partnership strategiche.
Relativamente alla loro domanda, il mercato dei minerali necessari per veicoli elettrici, turbine eoliche, pannelli solari e altre tecnologie fondamentali per la transizione verso l’energia pulita è raddoppiato negli ultimi cinque anni. Dal 2017 al 2022, il settore energetico è stato il principale fattore alla base di una triplicazione della domanda complessiva di litio, un aumento del 70% della domanda di cobalto e un aumento del 40% della domanda di nichel. In termini economici, questo mercato dei minerali critici per la transizione energetica ha raggiunto i 320 miliardi di dollari nel 2022 ed è destinato a una rapida e continua crescita.
In risposta a questa domanda gli investimenti nello sviluppo di minerali critici sono aumentati del 30% lo scorso anno, dopo un aumento del 20% nel 2021. Tra i diversi minerali, il litio ha visto l’aumento più netto degli investimenti (un balzo del 50%!), seguito da rame e nichel. La maggior parte dei progetti annunciati per la lavorazione e la raffinazione di minerali critici chiave sarà però localizzata in Cina: la Cina rappresenta l’80% della capacità produttiva aggiuntiva annunciata al 2030 per il rame e domina la capacità di raffinazione annunciata dei metalli chiave utilizzati nelle batterie (95% per il cobalto e circa il 60% per litio e nichel).
Le espansioni attualmente pianificate della capacità di lavorazione dei minerali in tutto il mondo sono inoltre ben al di sotto dei volumi che saranno necessari per il rapido dispiegamento di tecnologie energetiche pulite: il polisilicio per le catene di approvvigionamento del solare fotovoltaico è l’unica area in cui attualmente si può prevedere un surplus di capacità entro il 2030.
Il potere della diversificazione
La diversificazione sarà fondamentale per una maggiore sicurezza e resilienza nelle catene di approvvigionamento della tecnologia dell’energia pulita.
L’aumento della capacità produttiva non è infatti l’unico modo per garantire l’approvvigionamento della domanda interna a lungo termine: ove possibile, perseguire strategie di diversificazione può moderare i rischi della catena di approvvigionamento e aumentare la resilienza. Possono inoltre essere d’aiuto anche le misure per ridurre la domanda complessiva e promuovere il riciclaggio e il riutilizzo.
Diversificare l’origine delle forniture tra diversi partner commerciali – per prodotti finiti, componenti tecnologici, attrezzature o materiali – può contribuire ad aumentare la resilienza in caso di shock della catena di approvvigionamento.
Diversificare le esigenze tecnologiche e materiali, ad esempio attraverso la tecnologia o la sostituzione dei materiali, può contribuire a ridurre la dipendenza strutturale dal commercio estero e aumentare la sicurezza dell’approvvigionamento, anche nei casi di elevata concentrazione regionale per le tecnologie esistenti e i materiali di cui hanno bisogno. Nel caso delle batterie per veicoli elettrici, ad esempio, lo sviluppo di sostanze chimiche innovative con requisiti di minerali critici inferiori, come il fosfato di ferro e litio senza nichel, o nessuno, come le emergenti batterie agli ioni di sodio, può ridurre significativamente l’esposizione alla concentrazione regionale di estrazione e lavorazione di minerali critici.
Un focus sull’Unione Europea
Il Net Zero Industry Act annunciato nel marzo 2023 propone misure per rafforzare la produzione di tecnologie pulite nell’Unione Europea verso l’obiettivo generale di produrre internamente almeno il 40% della tecnologia necessaria per raggiungere gli obiettivi climatici ed energetici dell’Unione per il 2030. È ancora presto per valutare il pieno impatto del Net Zero Industry Act, ma l’analisi dei progetti esistenti e annunciati mostra progressi significativi verso gli obiettivi della politica per alcune tecnologie.
Con questo atto, l’Europa si concentra sulla razionalizzazione del contesto normativo e sullo sviluppo di nuove strade per il coordinamento interno della produzione di otto tecnologie net zero prioritarie, tra cui solare fotovoltaico, eolico onshore, batterie, pompe di calore ed elettrolizzatori. Queste tecnologie sono state selezionate per il loro potenziale contributo alla decarbonizzazione e alla competitività europei, nonché – in modo molto pragmatico – per la loro relativa maturità.
In virtù di quanto scritto sopra, un obiettivo fondamentale è migliorare la diversificazione nelle catene di approvvigionamento: tutte le tecnologie selezionate hanno un componente o una parte della catena del valore per il quale l’Unione Europea è attualmente fortemente dipendente dalle importazioni e le opportunità di appalto terranno conto della proporzione di prodotti o componenti provenienti da un’unica fonte di approvvigionamento.
Il Net Zero Industry Act include inoltre misure per creare una forza lavoro qualificata, per testare tecnologie innovative e per stabilire un quadro per monitorare le catene di approvvigionamento e tenere traccia dei progressi. Non tocca invece i regimi di finanziamento o la politica commerciale, che sono coperti da altri pilastri del piano industriale del Green Deal europeo.
In termini numerici, se si analizza il mercato delle batterie c’è stata una forte crescita nella produzione di batterie nell’Unione Europea nel 2022 (110 GWh di produzione) rispetto al 2021 (70 GWh), trainata dall’aumento delle vendite di veicoli elettrici. La capacità produttiva nell’Unione Europea è aumentata del 90% su base annua fino a 130 GWh all’anno nel 2022. Si prevede inoltre che la capacità aumenterà a un tasso di crescita annuo composto del 25% all’anno fino al 2030 se tutti i progetti annunciati saranno realizzati, con circa 650 GWh all’anno aggiunti rispetto ai livelli del 2022. La produzione prevista dei progetti esistenti e annunciati combinati sembra destinata a raggiungere comodamente il livello minimo trasversale del 40% per la produzione domestica di tecnologia pulita specificato nel Net Zero Industry Act. Gli obiettivi supplementari previsti per la produzione di batterie includono un ulteriore obiettivo dipendente dalla domanda del 90% della domanda annua e un obiettivo assoluto di 550 GWh, che sembrano anch’essi raggiungibili con la produzione combinata dei progetti esistenti e annunciati (660 GWh). Tuttavia, meno del 10% dei progetti annunciati per la produzione di batterie nell’UE ha iniziato la costruzione o ha raggiunto la decisione finale di investimento.
Relativamente al solare fotovoltaico, la recente crisi energetica globale gli ha dato ulteriore slancio, facendo raggiungere nel 2022 un livello d’installato record di 38 GW. Nonostante ciò, la capacità produttiva interna è rimasta praticamente invariata e la produzione interna è stata di soli 7,5 GW. La capacità produttiva esistente insieme ai progetti annunciati sembra destinata a essere ben al di sotto delle esigenze di implementazione di 30 GW al 2030, il che significa che l’UE sembra destinata a rimanere un importatore di moduli fotovoltaici per il prossimo futuro.
Riguardo agli elettrolizzatori, la loro capacità di produzione è rimasta invariata nel 2021 e nel 2022, ma se tutti i progetti annunciati saranno realizzati, il tasso composto di crescita annuale previsto del 34% nei prossimi sette anni sembra destinato a superare il livello richiesto al 2030 per soddisfare la domanda interna.
Passando alle pompe di calore, il Net Zero Industry Act fissa un obiettivo di 31 GW di capacità produttiva annua entro il 2030. L’attuale riserva di progetti annunciati, insieme alla capacità esistente, sembra destinata a superare questo obiettivo e i 53 GW di fabbisogno annuale di implementazione al 2030.
Insomma: relativamente a elettrolizzatori e pompe di calore, ulteriori annunci di progetti potrebbero addirittura portare l’Unione europea in una posizione di esportazione!
Da ultimo, vista la dipendenza dell’Unione Europea dalle importazioni per i fattori produttivi dei processi di produzione per le tecnologie pulite, si prevede un lavoro in tandem con la legge sulle materie prime critiche (affrontato dal parallelo European Critical Raw Materials Act, anch’esso annunciato nel marzo 2023): l’obiettivo generale sarà garantire l’accesso dell’Unione europea a un approvvigionamento sicuro e sostenibile di materie prime critiche per la produzione domestica.
Conclusioni
Una nuova economia energetica globale sta emergendo e oggi più che mai è fondamentale per ogni Paese identificare come trarre vantaggio dalle opportunità e come affrontare le sfide: stiamo infatti parlando di nuovi mercati di tecnologie per l’energia pulita del valore di centinaia di miliardi di dollari e di milioni di nuovi posti di lavoro.
La notizia incoraggiante è che la pipeline di progetti globali per la produzione di tecnologie per l’energia pulita è ampia e in forte crescita: secondo Fatih Birol, direttore esecutivo dell’International Energy Agency, “se tutto ciò che è stato annunciato fino ad oggi venisse realizzato, gli investimenti che confluiscono nella produzione di tecnologie per l’energia pulita fornirebbero i due terzi di ciò che è necessario in un percorso verso le zero emissioni nette”.
Allo stesso tempo, sarebbe vantaggioso avere delle catene di approvvigionamento di tecnologia pulita più diversificate: come già visto con la dipendenza dell’Europa dal gas russo, quando si dipende da una società, un Paese o una rotta commerciale, si rischia… troppo!
Nei prossimi anni sarà quindi fondamentale avere una competizione sana e collaborativa a livello internazionale, in modo tale che la transizione energetica a livello mondiale sia accessibile e rapida.
