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Fonti di energia rinnovabile

Fonti Di Energia Rinnovabile: Sistemi Di Energia Green A Confronto

Le fonti di energia rinnovabile sono fonti energetiche che non si esauriscono: si rigenerano naturalmente attraverso processi fisici. Le rinnovabili sono, ad esempio, la luce solare, il ciclo dell’acqua, onde, maree, vento, biomasse, calore geotermico. Servono a produrre soprattutto energia elettrica.

Al contrario, le energie non rinnovabili possono esaurirsi nell’arco di qualche generazione per l’alta velocità con cui vengono consumate o per i lunghi periodi di formazione della fonte stessa.

Vengono definite inesauribili le fonti di energia in grado di rigenerarsi allo stesso ritmo (o a ritmo superiore) a quello con cui vengono consumate. Sono disponibili in natura in modo non uniforme in base a vari fattori (siti adatti, aree accessibili, vento, sole, ecc.), quindi la loro disponibilità presenta limiti simili alle risorse energetiche fossili.

Riguardo alla caratteristica inesauribile, ovvero alla disponibilità indefinita per l’utilizzo da parte dell’uomo, ci sono delle eccezioni come le foreste troppo sfruttate con capacità di rinnovo limitata.

Implementare energie rinnovabili ed efficienza energetica significa mitigare i cambiamenti climatici con conseguenti benefici economici.

Nel mondo, soltanto due Paesi sono in grado di generare tutta l’energia elettrica usando fonti rinnovabili: l’Islanda e la Norvegia. Questo grazie all’ampia disponibilità geotermica e idroelettrica in relazione alla popolazione.

La buona notizia è che i sistemi di energia rinnovabile stanno migliorando rapidamente in termini di riduzione dei costi e di efficienza.

Fonti di energia rinnovabile, sostenibile e alternativa: differenze

Bisogna distinguere tra energia rinnovabile, sostenibile e alternativa.

Per energia sostenibile s’intende un processo di trasformazione e utilizzo dell’energia che consente uno sviluppo sostenibile: include l’efficienza energetica. Una fonte sostenibile ha un tasso di rigenerazione simile o superiore a quello di utilizzo e presuppone anche un uso razionale delle risorse.

Le energie alternative derivano da fonti energetiche alternative ai combustibili fossili: non immettono nell’atmosfera sostanze inquinanti o climalteranti (come la CO2). Rientrano in questa categoria l’energia nucleare e le energie rinnovabili.

La definizione di energia da fonti rinnovabili è stata data dall’UE, con la direttiva 2009/28/CE: energia derivante da fonti rinnovabili non fossili, ovvero solare, eolica, geotermica, aerotermica, idrotermica e oceanica, idraulica, gas di discarica, biomassa (o agroenergie), biogas, gas residuati dai processi di depurazione.

A loro volta, le fonti rinnovabili vengono suddivise in due gruppi: classiche (principalmente, energia idroelettrica e geotermica) e nuove (o NFER), che comprendono energia solare, eolica e da biomassa.

Fonti di energia rinnovabili classiche: idroelettrica e geotermica

Le fonti rinnovabili classiche sono quelle utilizzate a partire dall’età industriale per produrre energia elettrica. Sono, principalmente, l’energia idroelettrica e quella geotermica.

L’energia idroelettrica è una delle più antiche fonti rinnovabili della storia, anzi è stata la prima fonte rinnovabile utilizzata su larga scala. La prima diga fu costruita dagli antichi Egizi seimila anni fa, dopodiché fu sfruttata con i mulini ad acqua.

Il flusso d’acqua di un fiume, un lago o un bacino artificiale è capace di convertire la sua potenziale energia e cinetica in lavoro meccanico che alimenti un generatore elettrico.

Nel XXI secolo si assiste ad un rilancio di questa fonte rinnovabile, soprattutto nelle regioni asiatiche, in primis la Cina.

I vantaggi delle centrali idroelettriche sono importanti: lunga durata, fonti pulite, meno impattanti rispetto ad altre.

L’energia geotermica viene generata tramite fonti geologiche caratterizzate da un’elevata temperatura. Con questo sistema si sfrutta il calore naturale all’interno della Terra (magma, acque sotterranee). Gli impianti geotermici possono utilizzare sonde verticali inserite nel terreno fino a 150 metri di profondità o sonde orizzontali (inserite in modo orizzontale nel terreno a 2 metri di profondità).

L’energia geotermica viene utilizzata in aree limitate nel mondo (USA, America centrale, Africa orientale, Indonesia, Nuova Zelanda, Filippine, Islanda, Turchia, Italia).

Nuove fonti di energia rinnovabili (o NFER)

Le nuove fonti di energia rinnovabili (NFER) fanno parte di un mercato in costante crescita, soprattutto in Paesi come Stati Uniti, Giappone, Germania, Spagna. Queste tecnologie sono in corso di sviluppo.

Stiamo parlando, in particolare, di energia solare, solare fotovoltaico, floating solar power, solare termico e termodinamico, energia eolica, energia da biomasse, energia marina.

Energia solare

Inesauribile, pulita e d’immediata reperibilità, l’energia solare arriva sul globo terrestre in quantità enorme ma è molto dispersa e necessita di territori molto estesi per essere sfruttata su larga scala. Può essere usata per produrre energia elettrica (fotovoltaico) o calore (solare termico).

Fotovoltaico

Negli anni Ottanta e primi anni Novanta, gran parte dei moduli fotovoltaici fornivano energia elettrica solo in regioni isolate. Dal 1995 in poi, sono stati sviluppati pannelli fotovoltaici integrati in edifici e centrali connessi alla rete elettrica.

Secondo quanto riferiscono investitori e dirigenti, i pannelli solari che utilizzano la nanotecnologia, con circuiti in silicio, potrebbero costare la metà rispetto alle classiche celle fotovoltaiche.

Solare termico e termodinamico

Gli impianti di riscaldamento solare integrano tecnologie di seconda generazione con collettori termici solari (che raccolgono l’energia dei raggi del sole) e una cisterna o serbatoio che accumula l’energia termica raccolta per prolungare la durata dell’alta temperatura dell’acqua.

Si tratta di sistemi utilizzati per riscaldare l’acqua domestica o quella delle piscine e per riscaldare diversi ambienti. L’acqua calda prodotta da questi impianti si può sfruttare anche per altri usi (nei dispositivi di raffreddamento, ad esempio) o per applicazioni industriali.

La tecnologia del solare termico e termodinamico è matura a livello internazionale. In Italia, esistono condizioni particolarmente favorevoli per svilupparla come esposizione climatica, edifici ad uso residenziale in gran parte idonei, prevalenza dell’uso di elettricità nel riscaldamento dell’acqua sanitaria.

Floating solar power (solare fotovoltaico galleggiante)

Il solare fotovoltaico galleggiante (floating solar power) è un sistema composto da pannelli che vengono mantenuti sospesi sulla superficie libera di un bacino idrico naturale (laghi, riserve d’acqua, mare aperto) oppure artificiale.

Questo sistema sfrutta la capacità termica di dispersione del calore dello strumento sottostante. Lo utilizza come veicolo di raffreddamento dei pannelli per aumentarne il rendimento termodinamico.

Installare questo sistema in mare aperto è un’impresa: presenta criticità e maggiori costi per progettare impianti capaci di resistere alla forza dei moti ondosi e alla salsedine.

Energia eolica

L’energia eolica converte quella cinetica del vento in altre forme energetiche (meccanica, elettrica). In prevalenza, le centrali eoliche generano energia elettrica sfruttando quella del vento con gli aerogeneratori. Questi ultimi hanno diverse forme e dimensioni: il modello più diffuso, alto 50 metri circa, presenta 2 o 3 pale lunghe 20 metri: eroga 500-600 kW di potenza elettrica.

Il principio dei sistemi eolici è lo stesso dei mulini a vento. Il movimento di rotazione delle pale (spinte dal vento) viene trasmesso ad un generatore che produce elettricità.

L’eolico registra un trend via, via crescente secondo i dati dell’IEA: si stima che, nel 2050, dovrebbe coprire il 50% dell’energia primaria. E’ la più diffusa tra le energie rinnovabili, in costante crescita e con bassi costi di produzione.

Nei prossimi anni, l’energia eolica avrà una maggiore diffusione anche grazie ad impianti off-shore più performanti e quelli di formato mini e micro eolico destinato a medie e piccole utenze. Sta prendendo piede la tecnologia microeolica con impianti di piccola taglia in grado di convertire l’energia cinetica del vento in energia elettrica. Questa tecnologia è adatta a consumi energetici modesti.

Energia da biomasse

E’ possibile ottenere energia pulita da scarti di origine organica (animale o vegetale). Per biomassa s’intende la parte biodegradabile di prodotti, rifiuti e residui biologici che provengono da agricoltura, silvicoltura, industrie connesse come acquacoltura e pesca. Fa parte delle biomasse anche la frazione biodegradabile dei rifiuti urbani e industriali.

L’uso delle biomasse a scopo energetico non aggrava il fenomeno dell’effetto serra. Il potenziale energetico reale di questa fonte non è ancora stato abbastanza sfruttato. In questo ambito, i Paesi del Centro-nord Europa sono all’avanguardia: hanno installato grandi impianti di cogenerazione e teleriscaldamento alimentati a biomasse.

Energia marina

Questa fonte di energia rinnovabile può essere estratta in vari modi anche nei mari e negli oceani con varie tecnologie. Negli ultimi anni, sono stati sperimentati diversi sistemi per l’energia marina e se ne stanno sviluppando altri da installare in mare come, del resto, succede con i sistemi off-shore dell’eolico.

Con l’utilizzo di varie tecniche si sfruttano specifiche potenzialità del mare come moto ondoso, maree, movimento dell’aria al di sopra delle onde, correnti marine, differenza termica tra fondo e superficie. L’uso di questa fonte rinnovabile è tuttora complicato e abbastanza costoso.

Una delle tecnologie di terza generazione prevede lo sfruttamento dell’energia degli oceani. A causa degli eventi climatici, purtroppo, la fonte idroelettrica non si può ritenere completamente rinnovabile.

Francesco Ciano

Francesco CIANO

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