Indice
Le energie rinnovabili sono quelle fonti energetiche che possono rigenerarsi e non sono quindi esauribili. Ciò significa che il loro utilizzo non pregiudica le risorse naturali in modo irreversibile.
Caratteristiche
Parliamo del sole, del vento, del mare, del calore prodotto dalla Terra. Fonti di energia il cui sfruttamento non le esaurisce, pregiudicandone così la disponibilità per un domani, a differenza delle fonti comunemente dette “non rinnovabili”, in particolar modo fonti di origine fossile come ilo petrolio,il gas naturale e il carbone, che oltre a possedere tempi di formazione considerevolmente più lunghi rispetto ai tempi di consumo, sono disponibili in riserve e giacimenti limitate e quindi esauribili nel futuro, in particolar modo l’isotopo 235 dell’uranio, l’elemento più utilizzato, al giorno d’oggi, per la produzione di energia nucleare.
Fonti alternative; energia sostenibile: così vengono anche chiamate le fonti di energia rinnovabile, anche se è necessario precisare le differenze che le diversificano:
Energia sostenibile: è un modo di produrre e consumare energia che consente uno sviluppo altrettanto sostenibile, che coinvolge anche tutto il settore dell’efficienza dell’uso energetico.
Fonti alternative di energia: così sono invece chiamate tutte le fonti non fossili, ossia non derivanti dai giacimenti di idrocarburi.
Alla luce dell’esistenza quindi di diverse opinioni riguardo all’inserimento di determinate fonti energetiche nella famiglia delle fonti ‘rinnovabili’ non è possibile individuare una definizione univoca e universalmente valida. Se vogliamo però fare riferimento alla legislazione italiana, sono ad oggi considerate fonti di energia rinnovabili:
« …il sole, il vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti organici e inorganici. »
quindi
-Energia geotermica
-Energia idroelettrica
-Energia marina
-Energia delle correnti marine
-Energia a gradiente salino (osmotica)
-energia mareomotrice
-energia del moto ondoso
-energia talassotermica (OTEC)
-Energia solare
-Solare termico e termodinamico
-Solare fotovoltaico
-Energia eolica
-Energia da biomasse (o Agroenergie)
-Biocarburanti , Gassificazione
-Oli vegetali
-Cippato
-Termovalorizzazione
-Combustibile derivato dai rifiuti (o “CDR”)
-Dissociazione molecolare
All’interno di questa ampia gamma di fonti viene spesso attuata un’ennesima distinzione tra le fonti rinnovabili cosiddette ‘classiche’ (principalmente l’idroelettrico e la geotermia) e fonti rinnovabili ‘nuove’, chiamate anche NFER, che comprendono l’energia solare, l’energia eolica e la biomassa.
Nello specifico caso della produzione di energia elettrica, inoltre, le fonti rinnovabili subiscono un’ulteriore classificazione che le distingue tra fonti ‘programmabili’ e ‘non programmabili’ in base, appunto, alla possibilità o meno di poter essere programmate in base alla quantità di energia richiesta. Secondo la classificazione del Gestore Servizi Elettrici (GSE, altrimenti chiamato anche GRTN), appartengono alle fonti programmabili “impianti idroelettrici a serbatoio e bacino, rifiuti solidi urbani, biomasse, impianti assimilati che utilizzano combustibili fossili, combustibili di processo o residui”, mentre non sono programmabili “impianti di produzione idroelettrici fluenti, eolici, geotermici, fotovoltaici e biogas” [2]. Capita che, a volte, anche il risparmio energetico e l’efficienza energetica vengano considerate alla stregua di fonti rinnovabili o appartenenti al mondo dell’energia sostenibile, anche se effettivamente sono concetti che appartengono più al mondo dell’utilizzo consapevole dell’energia che alla sua produzione.
Ovviamente, l’argomento delle fonti di energia rinnovabili non può che essere strettamente collegato alle emissioni di CO2 e al gravoso problema del riscaldamento globale. Uno dei principali punti di forza delle energie rinnovabili infatti è proprio il fatto che, nonostante non sia semplice verificare in modo esatto le reali emissioni di tutto il ciclo energetico e produttivo, possiamo affermare che non contribuiscono all’incremento dell’effetto serra, sebbene quando parliamo degli effetti ambientali della produzione di una data energia più che della produzione in sé, sia più corretto parlare di energia sostenibile.
Fonti rinnovabili classiche
Nascono con l’inizio dell’età industriale e vengono sfruttate ancora oggi per la produzione di energia elettrica… ma il loro utilizzo nel futuro è strettamente legato all’evolversi della richiesta e all’individuazione di altre fonti e risorse disponibili, ricerca che generalmente viene effettuata nei paesi in via di sviluppo.
Le più note e antiche sono senza dubbio le centrali idroelettriche, pulite e con pochissime emissioni dannose, che hanno il vantaggio collaterale, inoltre, di avere una lunghissima durata; basti pensare che alcune delle centrali attualmente in funzione lo sono da oltre 100 anni! Nonostante le centrali idroelettriche producano nel complesso molte meno emissioni rispetto ad altre fonti, queste emissioni, sono in ogni caso considerate ‘apprezzabili’ solo in caso di bacini poco profondi situati preferibilmente in zone calde (tropici). Una delle loro criticità è, invece, lo spostamento degli abitanti dei luoghi dove si decide di effettuare gli invasi per la raccolta di acqua, e il processo di costruzione e di allagamento della riserva rilascia purtroppo nell’atmosfera grosse quantità di biossido di carbonio.
Fondamentale per la crescita delle reti elettriche del XIX e del XX secolo, l’energia prodotta da fonti idroelettriche è stata oggetto, nel XXI secolo, a causa dell’incremento dei costi energetici e del desiderio generalmente condiviso di un’energia autoprodotta e tendenzialmente ‘pulita’, di un inaspettato ritorno in auge soprattutto nelle economie asiatiche in forte espansione, prima fra tutte la Cina.
Le centrali geotermiche, invece, hanno una potenzialità produttiva di 85 GW per i prossimi 30 anni, forniscono un indispensabile apporto energetico di base e possono funzionare ininterrottamente 24/7. Il costo dell’energia geotermica prodotta dalle centrali moderne è decisamente inferiore a quello delle centrali degli anni ’70, la generazione di calore attraverso il riscaldamento geotermico può essere molto competitiva, purtroppo però è circoscritta solo in determinate aree geografiche: Stati Uniti, America centrale, Indonesia, Africa orientale, Filippine e Italia.
Nuove fonti
Risulta essere un mercato in forte espansione, quello delle NFER, soprattutto in paesi come la Germania, la Spagna, gli Stati Uniti e il Giappone. Con un unico obiettivo condiviso: la loro crescita strategica e continuativa in tutto il mondo! Per ridurre i costi globali di queste tecnologia, innalzando allo stesso tempo il livello delle prestazioni.
Le tecnologie di seconda generazione più conosciute sono senza dubbio i sistemi di riscaldamento solare, costituiti da collettori termici e sistemi fluidodinamica in grado di immagazzinare in un serbatoio di stoccaggio il calore raccolto, per poter poi essere riutilizzato successivamente. Il calore così raccolto può essere impiegato per il riscaldamento di acqua domestica, piscine e ambienti, o utilizzato nell’industria come fonte energetica destinata ad altri utilizzi, ad esempio gli impianti di raffreddamento. Alcune zone del mondo, infatti, possiedono una situazione climatica tale da permettere a un sistema di riscaldamento solare di produrre quantità di energia molto alte. E mentre fino ai primi anni ’90 i moduli fotovoltaici erano impiegati principalmente per fornire energia in zone isolate e non raggiunte dalla rete elettrica, a cominciare dal 1995 è cresciuto l’interesse, e di conseguenza anche lo sforzo industriale, per allargare questa tecnologia anche agli edifici raggiunti dalla rete elettrica.
Attualmente, il primato della centrale fotovoltaica più grande al mondo lo detiene la Germania, con lo stabilimento di Waldpolenz (30 MW di picco e un progetto di estensione fino a 40 MW); in nord America la principale centrale è quella presso la Nellis Air Force Base (15 MW), mentre esiste un progetto, per ora ancora sulla carta, di costruire la più imponente centrale solare al mondo in nel Victoria in Australia, con una capacità produttiva di ben 154 MW. Un’altra centrale di prossima costruzione è quella di “Girrasol”, che avrà una capacità di 62 MW.
Esistono anche fonti rinnovabili di seconda generazione, ad esempio l’energia eolica, che sta sperimentando una forte espansione grazie al raggiungimento di costi di produzione molto ridotti, al pari di quelli di altre fonti. Alla fine del 2006 l’energia prodotta dai generatori eolici in tutto il mondo è stata di 74,223 megawatt, circa l’1% del fabbisogno mondiale… ma ci sono paesi dove le percentuali sono decisamente maggiori, ad esempio la Danmimarca, che produce il 20% dell’elettricità in eolico, la Spagna con il 9% e la Germania con il 7%. Bisogna però sottolineare il fatto che a volte esistono alcune resistenze all’installazione di turbine per ragioni estetiche, mentre in altri casi potrebbe risultare non semplice integrare l’energia eolica nelle comuni reti elettriche per la difficoltà di quantificare in modo esatto l’approvvigionamento fornito.
Uno dei paesi che può vantare il più grande impegno per l’energia rinnovabile è senza dubbio il Brasile, forte della sua produzione di bioetanolo dalla canna da zucchero, che costituisce, ad oggi, circa il 18% del carburante per auto. Un apporto che, insieme all’ottimizzazione dello sfruttamento delle riserve petrolifere locali, ha permesso al Brasile, un tempo grande importatore di petrolio, di raggiungere la completa autosufficienza petrolifera.
Negli Stati Uniti, invece, la maggior parte delle auto può utilizzare miscele che contengono fino al 10% di etanolo, mentre sono già in fase di progettazione nuovi modelli di motori che possano utilizzare miscele con percentuali più elevate. Già Ford, la Daimler AG e la General Motors, le principali case automobilistiche produttrici di veicoli a “carburante flessibile”, che possono quindi impiegare miscele composte da benzina e etanolo con percentuali di etanolo fino all’85%.
Tecnologie del futuro
Esistono alcune tecnologie attualmente in fase di sviluppo, tra cui la massificazione avanzata delle biomasse, le centrali solari termodinamiche, le tecnologie di bioraffinazione, lo sfruttamento ell’energia del mare e l’energia geotermica da rocce calde e asciutte (Hot-dry-rocks). La commercializzazione di queste tecnologie è, per ora, ancora molto limitata e alcune non sono ancora del tutto testate in quanto mancano gli adeguati investimenti nella ricerca, ma il loro potenziale è grande, paragonabile a quello delle altre forme di energia rinnovabili.
Secondo l’IEA, infatti, le nuove tencologie bioenergetiche di ultima generazione, come le bioraffinerie per estrarre l’etanolo dalla cellulosa, conferirebbero ai biocarburanti un ruolo fondamentale nel futuro del nostro pianeta. L’etanolo da cellulosa deriva dalla lavorazione di fibre di cellulosa non commestibili come steli e rami, ossia i residui e gli scarti delle coltivazioni, scarti del legno, rifiuti solidi. Negli Stati Uniti esistono addirittura colture di panicum virgatum, appositamente dedicate alla generazione di cellulosa. Riguardo alle centrali solari termodinamiche, invece, nascono in California alla fine degli anni ’80, una delle quali vanta il record di essere la più grande centrale solare di ogni genere, ossia quella del gruppo Solar Energy Generating Systems da 350 MW. Un’altra centrale di recente inaugurazione è la Nevada Solar One da 64 MW. Anche Spagna e Israele si difendono con centrali solari paraboliche rispettivamente da 50 MW e 100 MW.
Nello stretto di Strangford Lough in Irlanda, viene installata nel 2007 la prima centrale al mondo ad energia mareomotrice, con un generatore sottomarino da 1,2 MW, che sfrutta il fortissimo flusso di marea (fino a 4 metri al secondo) del braccio di mare per fornire energia elettrica attualmente qualcosa come un migliaio di case, potendo però vantare turbine con un impatto ambientale minimo, in quanto completamente sommerse e a bassa velocità di rotazione, quindi senza pericoli per la fauna marina.
La nanotencologia potrebbe invece venire attualmente impiegata per la realizzazione di pannelli solari di ultima generazione, che grazie ai circuiti costituiti da singole molecole di silicio potrebbero finire per costare quasi la metà delle celle fotovoltaiche tradizionali. Una delle aziende che ha ottenuto un considerevole investimento per la realizzazione di uno stabilimento per pellicole sottili per pannelli solari è la Nanosolar. La centrale avrà una capacità produttiva di 430 MWp (Megawatt di picco) di celle solari all’anno.