Si definisce energia rinnovabile la fonte che, a differenza dei combustibili fossili e del nucleare, può essere considerata virtualmente inesauribile: eolico, solare termico, fotovoltaico, idroelettrico, geotermico, biomasse. La sua importanza sta nel fatto che riduce al minimo o esaurisce totalmente l’immissione in atmosfera di gas serra, soprattutto il biossido di carbonio.
Le fonti rinnovabili contribuiscono per circa il 12,3% al fabbisogno energetico mondiale, per il 5,7% a quello europeo e per il 15,7% a quello italiano.
Energia eolica
L’energia eolica è senza dubbio la più competitiva tra le fonti rinnovabili ed è perfettamente pulita. Affinché possa essere sfruttata ai fini di produzione elettrica, il vento deve avere una velocità superiore a circa 3-5 m/sec, ma non deve superare i circa 20-25 m/sec: nel primo caso le pale non si metterebbero neppure in moto, nel secondo le turbolenze potrebbero creare problemi alle macchine, che proprio per questo motivo sono predisposte per entrare automaticamente in blocco. In generale, la penisola italiana non è caratterizzata da venti costanti e di forte intensità e, di conseguenza, si è pensato che il loro migliore utilizzo potrebbe essere a mare (off-shore).
Le torri eoliche non hanno alcun impatto ambientale, ma non altrettanto si può dire dell’effetto paesaggistico e visivo. Una soluzione potrebbe essere di non costruire impianti nei parchi naturali né nelle aree di valore culturale e monumentale. Inoltre, possono risultare pericolose per gli uccelli, soprattutto per i rapaci: però, l’installazione di “spaventapasseri acustici” accordati alla giusta frequenza permetterebbe di risolvere facilmente questo problema.
Oggi nel nostro paese sono installati aerogeneratori per una potenza complessiva di circa 1800 megawatt: tanto per intendersi, la potenza di quasi due centrali standard tradizionali (a petrolio, gas o carbone) è di circa 1000 megawatt. Calcoli teorici sull’ “Atlante dei venti” potrebbero far pensare che la potenza massima estraibile nel nostro Paese (se potessimo utilizzare il vento ovunque fosse abbastanza intenso) sia intorno ai 40-45 mila megawatt.
Energia fotovoltaica
I moduli fotovoltaici di una centrale solare sono composti da singole celle e vengono arrangiati in stringhe lunghe qualche decina di metri che possono rimanere fisse, orientate verso il Sole, oppure essere fatte ruotare seguendo la migliore inclinazione rispetto alla nostra stella.
L’energia del Sole non è ugualmente distribuita durante la giornata né durante le stagioni e risente in modo sostanziale della latitudine: di notte non può essere usata e neanche durante le brutte giornate.
In realtà può essere accumulata e i pannelli funzionano anche in condizioni di bassa intensità luminosa. L’energia elettrica viene prodotta da fotoni che vengono assorbiti dal materiale della cella (che è un semiconduttore) dove viene creata una coppia di cariche elettriche di segno opposto.
Sono presenti piccole impurità nelle celle in grado di modificare le proprietà elettriche del semiconduttore inducendo la differenza di potenziale che serve a generare una corrente elettrica. Per quanto riguarda il silicio (l’elemento di gran lunga più utilizzato nelle celle), le impurità sono costituite da fosforo o da boro. Un po’ di inquinamento viene fuori: per la fabbricazione degli elementi industriali del fotovoltaico, ma in misura molto minore di quanto richiesto per la fabbricazione di impianti di conversione energetica da altre fonti.
Energia solare termica
Utilizzare il calore proveniente dal Sole e utilizzarlo per il riscaldamento o la produzione di acqua calda che può arrivare fino a 70° in estate, ben superiore dei normali 40°-45° necessari per una doccia. Un pannello solare termico (o collettore) è composto da un radiatore in grado di assorbire il calore dei raggi della nostra stella e trasferirlo al serbatoio di acqua. Il movimento dell’acqua dal serbatoio al rubinetto domestico è realizzata mediante circolazione naturale o forzata: in quest’ultimo caso il pannello integra una pompa idraulica con alimentazione elettrica.
Il periodo di tempo necessario è fortemente variabile in base all’esposizione solare, alla stagione, alle condizioni meteorologiche e alla latitudine. Le principali domande di chi si interessa per la prima volta ai pannelli solari termici sono del tipo: “e quando piove? quando è nuvoloso? di notte?”. La tecnologia ha superato da tempo questi handicap. L’acqua sanitaria riscaldata viene mantenuta in serbatoi coibentati (cioè isolati in modo da non scambiarsi calore tra loro) per garantire un’autonomia per molte ore. Non si spiegherebbe altrimenti perché molti Paesi europei con un livello di insolazione molto inferiore all’Italia abbiano già investito nei pannelli solari termici… Molto più del nostro paese del Sole!
I pannelli solari, o collettori termici, sono diventati una realtà di tutti i giorni in Germania e in Austria. Un altro Paese europeo molto avanti in questo ambito è la Grecia. La crescita del mercato europeo del solare sta contribuendo a un rapido abbattimento dei prezzi d’acquisto dei pannelli tramite la spinta della concorrenza tra imprese produttrici e installatrici. Il prezzo può variare sensibilmente in base alla tecnologia dei pannelli.
Energia idroelettrica
L’energia idroelettrica sfrutta la trasformazione dell’energia potenziale gravitazionale (posseduta da masse d’acqua in quota) in energia cinetica nel superamento di un dislivello, la quale viene trasformata, grazie ad un alternatore accoppiato ad una turbina, in energia elettrica.
L’energia idroelettrica viene ricavata dal corso di fiumi e di laghi grazie alla creazione di dighe e di condotte forzate.
Esistono vari tipi di diga. Nelle centrali a salto si sfruttano grandi altezze di caduta disponibili nelle regioni montane. In quelle ad acqua fluente si utilizzano invece grandi masse di acqua fluviale che superano piccoli dislivelli: per far questo però il fiume deve avere una portata considerevole e un regime costante. L’energia idroelettrica è una fonte pulita (non vi sono emissioni) e rinnovabile, tuttavia la costruzione di dighe e grandi bacini artificiali, con l’allagamento di vasti terreni, può provocare lo sconvolgimento dell’ecosistema della zona con enormi danni ambientali: sedimentazione eccessiva nelle acque a monte della diga, erosione di quelle a valle, diminuzione della pesca lungo il fiume, interruzione dei percorsi di risalita di alcune specie di pesci.
Energia geotermica
In presenza di condizioni geologiche naturali, il calore interno della Terra è una risorsa sfruttabile convenientemente e senza impatti ambientali e, nelle regioni caratterizzate da fenomeni di vulcanismo, è possibile sfruttare quel calore ottenendone energia rinnovabile e pulita: la prima condizione è la presenza di calore (proveniente dagli strati superiori del mantello e dalla base della crosta), deve essere presente una roccia porosa e permeabile (“roccia serbatoio”) sopra la fonte di calore sotterranea e il serbatoio deve avere un “coperchio” in grado di impedire la dissipazione del fluido e del suo calore.
La geotermia è virtualmente inesauribile e non produce emissioni di gas serra e non si tratta solo di energia elettrica, ma anche e soprattutto di calore. E poi, esistono Paesi che hanno simili caratteristiche geologiche con l’Italia: questi riescono a sfruttare appieno questa enorme fonte energetica. E il nostro Paese? Tutti conosciamo le condizioni geologiche italiane!
Biomassa
Il termine biomassa è stato introdotto per indicare tutti quei materiali di origine organica (vegetale o animale) che non hanno subito alcun processo di fossilizzazione e sono utilizzati per la produzione di energia. Pertanto tutti i combustibili fossili non possono essere considerati come tali.
Le biomasse rientrano fra le fonti rinnovabili in quanto la CO2 emessa per la produzione di energia non rappresenta un incremento dell’anidride carbonica presente nell’ambiente.
La più antica biomassa utilizzata per la produzione di energia è la legna. Esistono delle problematiche: le biomasse non sono disponibili in ogni momento dell’anno, la loro produzione avviene su aree estese, producono grandi quantità di inquinanti e hanno un rendimento energetico basso.
Ecco una tabella sui costi al chilowattora, costi di costruzione e la produzione energetica delle fonti rinnovabili e dei combustibili fossili.
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Le variabili che determinano i costi sono molte: in certi casi bisogna calcolare anche i tassi di interesse (per nucleare e diverse rinnovabili, per esempio). Insomma, non sono conti molto semplici perché ogni fonte di energia ha i suoi costi indiretti (basta pensare a quelli ambientali o a quelli sulla salute).
Il mix petrolio-gas è il più caro e in Italia rappresenta oltre il 70% dell’energia: nelle proiezioni per il nostro Paese del 2030 questo dovrebbe rimanere sostanzialmente analogo anche se il gas avrà un ruolo sempre più importante e crescerà quello delle rinnovabili.
La scelta energetica non può essere solo una questione di convenienza economica: ci sono dietro problemi ambientali, di salute, di sicurezza. Il problema è sapere fino a che punto l’economia di un Paese può sostenere costi aggiuntivi per disporre di energia sempre più pulita e più sicura, sia per l’ambiente che per la salute.
Conosci altre fonti di energia rinnovabile?
