Surse de energie regenerabilă

Exemple de energii regenerabile (stânga sus, în sensul acelor de ceasornic): eoliană , geotermală , hidro și solară

Sursele de energie regenerabile sunt surse de energie derivate din resurse care sunt reintegrate în mod natural într-o scară de timp umană , cum ar fi lumina soarelui , vântul , ploaia , mareele , valurile și căldura geotermală . Energia regenerabilă furnizează adesea energie în patru domenii importante: generarea de energie electrică , încălzirea / răcirea aerului și a apei, transportul și serviciile de energie printr-o rețea de distribuție.

Descriere

Energiile regenerabile

Biocombustibil Biomasă Geotermală Hidroelectric Solar Mareomotor Mod ondulat Putere eoliana

Pe baza raportului REN21 din 2014, energiile regenerabile au contribuit cu 19,2% la consumul global de energie al oamenilor și cu 23,7% pentru producerea lor de energie electrică în 2014 și, respectiv, 2015. Acest consum de energie este împărțit la 8,9% din biocombustibil , 4,2% ca energie termică (biomasă modernă, geotermală și solară), 3,9% din hidroelectricitate și 2,2% din electricitate din eolian, solar, geotermic și biocombustibil . Investițiile la nivel mondial în tehnologii regenerabile au totalizat mai mult de 286 miliarde de dolari în 2015, țări precum China și Statele Unite investind puternic în eolian, hidro, solar și biocombustibili. La nivel global, există aproximativ 7,7 milioane de locuri de muncă asociate industriilor de energie regenerabilă, fotovoltaicul solar fiind cel mai mare angajator regenerabil. ^[1] Începând cu 2015 la nivel mondial, mai mult de jumătate din capacitatea instalată a fost regenerabilă. ^[2]

Unele sunt considerate „inepuizabile”, în sensul că se regenerează cel puțin la fel de repede pe cât sunt consumate ^[3] sau nu sunt „epuizabile” în scara de timp a „ erelor geologice ”. Excepție fac unele resurse energetice care, deși regenerabile, sunt epuizabile; De exemplu, pădurile sunt considerate regenerabile, dar se pot epuiza din cauza exploatării excesive a acestor resurse de către om.

Resursele de energie regenerabilă există în zone geografice mari, spre deosebire de alte surse de energie , care sunt concentrate într-un număr limitat de țări. Implementarea rapidă a energiilor regenerabile și eficiența energetică se traduc prin securitate energetică semnificativă, atenuarea schimbărilor climatice și beneficii economice. Rezultatele unei recenzii recente a literaturii au concluzionat că, atunci când emițătorii de gaze cu efect de seră (GES) încep să fie răspunzători pentru daunele generate de emisiile de gaze cu efect de seră care provoacă schimbări climatice, o valoare ridicată pentru atenuarea răspunderii ar oferi stimulente puternice pentru implementarea tehnologiilor de energie regenerabilă . În sondajele de opinie internaționale există un sprijin puternic pentru promovarea surselor regenerabile care contribuie la mai mult de 20% din aprovizionarea cu energie. Se preconizează că piețele naționale de energie regenerabilă vor continua să crească puternic în următorul deceniu și nu numai. Cel puțin două țări, Islanda ^[4] și Norvegia, își generează toată energia electrică folosind deja energie regenerabilă, iar multe alte țări au obiectivul de a atinge 100% energie regenerabilă în viitor. De exemplu, în Danemarca , guvernul a decis să transforme energia totală (electricitate, mobilitate și încălzire / răcire) în energie 100% regenerabilă până în 2050.

Energiile regenerabile, împreună cu energia nucleară , sunt deci forme de energie alternativă la sursele fosile tradiționale (care sunt în schimb considerate energii neregenerabile ) și multe dintre ele au particularitatea de a fi „energii curate”, adică de a nu introduce în poluanți din atmosferă și / sau substanțe care modifică clima (cum ar fi CO ₂ de exemplu). Din acest motiv, ele stau la baza așa-numitei „ politici verzi ”. Mai mult, energiile regenerabile permit utilizarea unor metode durabile pentru exploatarea lor; în acest caz, utilizarea lor nu pune în pericol aceleași resurse naturale pentru generațiile viitoare.

În timp ce multe proiecte de energie regenerabilă sunt la scară largă, tehnologiile regenerabile sunt potrivite și pentru zonele rurale și îndepărtate și țările în curs de dezvoltare , unde energia este adesea esențială pentrudezvoltarea umană . Fostul secretar general al Națiunilor Unite, Ban Ki-moon, a declarat că energia regenerabilă are capacitatea de a ridica cele mai sărace națiuni la noi niveluri de prosperitate. ^[5] Întrucât majoritatea surselor regenerabile furnizează energie electrică, utilizarea energiei regenerabile este adesea aplicată împreună cu electrificarea suplimentară, care are mai multe avantaje: electricitatea poate fi transformată în căldură (acolo unde este necesar prin generarea de temperaturi mai scăzute). În comparație cu combustibilii fosili), poate fi transformat în energie mecanică extrem de eficientă și este curat la punctul de consum. În plus față de o astfel de electrificare cu energie regenerabilă, este mult mai eficientă și, prin urmare, duce la o reducere semnificativă a necesarului de energie primară, deoarece majoritatea energiilor regenerabile nu au un ciclu de abur cu pierderi mari (centralele electrice au în general pierderi de 40-65% ).

Sistemele de energie regenerabilă devin rapid mai eficiente și mai ieftine. Ponderea lor din consumul total de energie este în creștere. Creșterea consumului de cărbune și petrol ar putea să se încheie până în 2020 datorită creșterii utilizării surselor regenerabile de energie și a gazelor naturale. ^[6]

Resurse regenerabile

Resursele regenerabile, fie ele materiale sau energetice , sunt resurse naturale care, datorită caracteristicilor lor naturale sau ca rezultat al cultivării umane, sunt reînnoite în timp (adică cu o rată de reînnoire mai mare sau egală cu rata de consum / utilizare) și pot pot fi considerate inepuizabile, adică pot fi disponibile pentru utilizare de către oameni aproape la infinit.

În ceea ce privește resursele „cultivabile” ( păduri , pășuni și în general soluri agricole ), menținerea caracteristicilor regenerabilității poate depinde și de tehnicile de cultivare și de rata de exploatare a solului.

Se spune, de asemenea, că o resursă regenerabilă este „ durabilă ” dacă rata de regenerare este egală sau mai mare decât cea a utilizării . Acest concept implică necesitatea unei utilizări raționale a resurselor regenerabile și este deosebit de important pentru acele resurse - cum ar fi, de exemplu, silvicultura - pentru care disponibilitatea nu este nedeterminată, în comparație cu perioadele de evoluție ale civilizației umane pe Pământ , precum în schimb, de exemplu, surse solare sau eoliene.

Resursele regenerabile au avantaje, dintre care cele mai mari sunt, fără îndoială, absența emisiilor poluante în timpul utilizării lor și inepuizabilitatea lor. Prin urmare, utilizarea acestor surse nu compromite disponibilitatea lor în viitor și sunt prețioase pentru obținerea de energie, reducând în același timp impactul asupra mediului. În ceea ce privește sursele de energie regenerabile, acestea sunt considerate ca atare:

• radiații solare (pentru a produce energie chimică , energie termică și electricitate );
• vântul (sursă de energie mecanică și energie electrică );
• biomasă (combustie, în instalații speciale pentru generarea termică și cogenerarea căldurii și electricității);
• mareele și curenții marini în general;
• precipitațiile utilizabile prin diferența de nivel a apei (sursă hidroelectrică ).

În linii mari, „puțurile” termice care pot fi utilizate pentru răcirea pasivă a clădirilor pot fi, de asemenea, considerate „surse” regenerabile: aerul (dacă este la o temperatură mai mică decât cea a mediului care trebuie răcit - răcirea microclimatică ); sol ( răcire geotermală ); apă nebulizată ( răcire prin evaporare ); cerul nopții ( răcire radiativă ).

Sursele de energie regenerabile asociate acestor resurse sunt hidroelectrice , solare , eoliene , marine și geotermale . Utilizarea acestor surse este adesea durabilă. Dimpotrivă, energiile „neregenerabile” (în special sursele fosile precum petrolul , cărbunele , gazul natural ) se pot epuiza în câteva generații umane, pe de o parte datorită perioadelor lungi de antrenament și, pe de altă parte, viteza cu care sunt consumate.

Este util să subliniem modul în care formele de energie prezente pe planeta noastră (cu excepția energiei nucleare, a energiei geotermale și a mareelor) aproape toate provin din radiația solară, de fapt:

• fără Soare nu ar fi vânt, care este cauzat de încălzirea neuniformă a maselor de aer și, odată cu acesta, energia eoliană;
• energia din biomasă poate fi considerată energie solară stocată chimic, prin procesul de fotosinteză a clorofilei ;
• energia hidroelectrică, care exploatează căderile de apă, nu ar exista fără ciclul apei de la evaporare la ploaie , declanșat de soare;
• combustibilii fosili ( cărbune , petrol și gaze naturale ) provin din energia soarelui stocată în biomasă cu milioane de ani în urmă prin procesul de fotosinteză a clorofilei.

Energie regenerabilă, durabilă și surse alternative

Dacă definiția în sensul strict al „energiei regenerabile” este cea prezentată mai sus, termenii „energie durabilă” și „surse alternative de energie” sunt, de asemenea, adesea folosiți ca sinonime. Cu toate acestea, există unele diferențe subtile:

• Energia durabilă este o metodă de transformare și utilizare a energiei care permite dezvoltarea durabilă : prin urmare, include și aspectul eficienței utilizării energiei.
• Sursele alternative de energie sunt, în general, surse alternative de energie la fisiunea fosilă și nucleară; acestea includ, de asemenea, energia de fuziune nucleară , considerată o alternativă la utilizarea hidrocarburilor și cărbunelui și la utilizarea surselor de energie care exploatează fisiunea nucleară. Prin urmare, acestea includ și energii regenerabile.

Legislația europeană (Directiva 2009/28 / CE) a prevăzut pentru a clarifica care sunt sursele, gazele de depozitare, gazele reziduale din procesele de purificare și biogazul.

Prin urmare, următoarele ar intra în acest domeniu:

• energie solara
  • solare termice și termodinamice
  • Solar fotovoltaic
• energie eoliana
• energia hidroelectrica
• energie geotermală
• energie din biomasă (sau agroenergie )
  • biocombustibili , gazeificare , biogaz
  • uleiuri vegetale
  • ulei de alge
  • așchii de lemn
• energia marină
  • energia curenților marini
  • gradient de energie salină (osmotic)
  • energia mareelor (sau mareelor)
  • energia undelor
  • energie talasotermică (OTEC)
• energie sau cogenerare din apele subterane
• energie aerotermală
• gaz de depozitare
• gaze reziduale din procesele de purificare.

O distincție care se face adesea în acest context este aceea dintre sursele regenerabile „clasice” (în esență, energia hidroelectrică și geotermală) și sursele regenerabile „noi” (numite și „ NFER ”), care includ în general energia solară, eoliană și din biomasă.

În contextul producției de energie electrică, sursele regenerabile sunt, de asemenea, clasificate în „ surse programabile ” și „ surse neprogramabile” , în funcție de faptul dacă pot fi programate în funcție de cererea de energie sau nu. Potrivit definiției Managerului de servicii energetice ( GSE, cunoscut și sub numele de GRTN), primul grup include „ hidrocentrale cu rezervoare și bazine, deșeuri solide municipale, biomasă, centrale similare care utilizează combustibili fosili, combustibili de proces sau reziduuri ”, în timp ce al doilea grup (neprogramabil) include „ centrale hidroelectrice, eoliene, geotermale, fotovoltaice, de producere a biogazului care curg " ^[8] .

Uneori, în unele domenii, economisirea energiei și eficiența energetică sunt, de asemenea, considerate - prin extensie - „surse regenerabile” ^[9] , deși strict aceste probleme fac parte din utilizarea rațională a energiei și nu din producția lor. Unii, din nou, iau în considerare aceste două aspecte, legate mai degrabă de utilizare decât de producție, în categoria energiei durabile .

Problema este, de asemenea, legată de problema încălzirii globale și a emisiilor de CO ₂ : o definiție paralelă a energiilor regenerabile se referă, de aceea, la faptul că acestea nu contribuie la creșterea efectului de seră (în ciuda dificultății de verificare a emisiilor eficiente și reale a întregul lanț de energie / producție), deși, de asemenea, în acest caz este mai riguros să vorbim de energie durabilă, deoarece accentul este pus mai mult pe efectele de mediu ale producției de energie, decât pe sursele din care este obținută.

Cazul deșeurilor în energie

Un scop al instalațiilor de incinerare a deșeurilor cu recuperare de energie (în Italia , numită „ incineratoare “) ^[10] , este de remarcat că numai în Italia (cu încălcarea directivelor europene în domeniu) este considerată energie în totalitate din surse regenerabile produsă prin incinerare întrucât UE consideră în schimb „regenerabilă” doar partea organică a deșeurilor (adică deșeuri biodegradabile) ^[11] .
Sursa regenerabilă, pentru UE, înseamnă, prin urmare, reproductibilă de Soare prin fotosinteză și lanțul trofic .

Această poziție este împărtășită de majoritatea mișcărilor de mediu, pentru care energia produsă de deșeurile urbane solide trebuie eliminată din acest calcul, deoarece acestea sunt produse și cu materii prime fosile sau produse sintetice nebiodegradabile. Prin urmare, singura parte organică a deșeurilor ar fi considerată cu adevărat „regenerabilă”.

Cazul energiei nucleare

Rezervele de uraniu din lume

Deși „non-fosilă”, energia nucleară nu poate fi luată în considerare printre sursele regenerabile de energie deoarece se bazează pe exploatarea rezervelor limitate de combustibil de origine minerală ^[12], în special în ceea ce privește energia de fisiune și ciclul de reacție care se bazează pe uraniu - 235 ca combustibil (sau în practică ciclul exploatat aproape exclusiv în prezent). Mai mult decât atât, cicluri de auto - fertilizante reacție nucleară au fost cunoscute de mai multe decenii (dar până în prezent de utilizare limitată din cauza unor probleme tehnice și de siguranță) , care, prin exploatarea mai abundente de uraniu-238 (mai mult de 99% din total), promisiune pentru a prelungi durata rezervelor.de mineral. Un argument similar poate fi făcut cu privire la utilizarea toriu -232, un combustibil nuclear natural mai abundent decât uraniul, care ar putea fi utilizat atât în ​​reactoarele tradiționale, cât și în ameliorator.

De asemenea, Comisia Europeană s-a exprimat afirmând că nuclearul nu este considerat o sursă regenerabilă ^[13] .

Într-o perspectivă mai îndepărtată, se studiază exploatarea energiei de fuziune nucleară în ciclul deuteriu și tritiu : produsă pornind de la elemente care sunt practic inepuizabile în natură, prin urmare, trebuie considerată și energie regenerabilă conform definiției date mai sus.

Un argument pentru a susține nu atât „regenerabilitatea”, cât și „durabilitatea” energiei nucleare este lipsa producției de dioxid de carbon în timpul procesului de fisiune din centralele nucleare. Cu toate acestea, se evidențiază faptul că excavarea mineralului, rafinarea, îmbogățirea, reprocesarea și depozitarea deșeurilor radioactive implică în continuare un consum ridicat de energie și, prin urmare, o anumită producție de CO ₂ , deși acest lucru are loc (în diferite grade) și pentru producția de alte surse de energie.

Cazul energiei geotermale

Chiar și în ceea ce privește clasificarea energiei geotermale nu există o uniformitate de judecată, deoarece a fost detectată și observată posibilitatea epuizării unui câmp geotermal. Mai mult, productivitatea puțurilor tinde să scadă în timp, chiar și cu 30% în zece ani ^{[ fără sursă ]} . Datorită epuizării pe care o pot suferi câmpurile geotermale după un anumit număr de ani, au fost începute experimente pentru a încerca operațiuni de reîncărcare. ^{[ fără sursă ]}

Surse regenerabile clasice

Așa-numitele surse regenerabile „clasice” au fost exploatate pentru producția de energie electrică încă de la începutul erei industriale. Acestea includ în esență hidroelectricitatea și energia geotermală.

Perspectivele pentru utilizarea viitoare a surselor regenerabile clasice depind de explorarea resurselor potențiale disponibile, în special în țările în curs de dezvoltare, și de cerințele legate de mediu și de acceptarea socială.

Energia hidroelectrică

Același subiect în detaliu: Hidroelectricitate .

Secțiunea laterală a unui baraj hidroelectric

Printre cele mai vechi surse regenerabile utilizate există cu siguranță energia hidroelectrică , care este o sursă de energie curată și regenerabilă obținută din puterea apei. Debitul de apă al unui lac , al unui râu sau al unui bazin artificial, transportat în mod adecvat prin conducte speciale, își poate transforma forța în presiune și energie cinetică. Această energie alimentează apoi un generator care o transformă în electricitate.

A fost prima sursă regenerabilă care a fost utilizată pe scară largă, doar gândiți-vă că primul baraj din istorie a fost construit de vechii egipteni în urmă cu 6 000 de ani pentru a transporta apele Nilului și a fost ulterior exploatat cu mori de apă. Contribuția sa la producția mondială de electricitate este în prezent de 18%. Energia produsă din surse hidroelectrice, care a jucat un rol fundamental în timpul creșterii rețelelor electrice în secolele XIX și XX , se confruntă cu o reapariție a cercetării în secolul XXI . Zonele cu cea mai mare creștere a hidroelectricității sunt economiile asiatice în creștere rapidă, China fiind în frunte; cu toate acestea, alte națiuni asiatice instalează, de asemenea, multe astfel de plante. Această creștere este determinată de creșterea costurilor energetice și de dorința pe scară largă de a produce energie „internă” curată, regenerabilă și la prețuri accesibile.

Centralele hidroelectrice au avantajul de a avea o viață lungă (multe dintre centralele existente funcționează de peste o sută de ani). De asemenea, sunt „curate” prin faptul că produc mult mai puține emisii în „ciclul lor de viață” decât alte tipuri de producție de energie, deși s-a constatat că emisiile sunt apreciabile atunci când sunt asociate cu bazine puțin adânci în locații calde (tropicale). Alte critici adresate centralelor hidroelectrice din rezervoare mari includ deplasarea locuitorilor din zonele în care se decide construirea rezervoarelor necesare colectării apei și eliberarea unor cantități mari de dioxid de carbon în timpul construcției lor și inundarea rezervei. . ^[14]

În Italia, conform datelor Terna , hidroelectricitatea produce 12% din necesarul total de energie și este, fără îndoială, cea mai utilizată energie regenerabilă. Totalul centralelor hidroelectrice este mai mare de două mii, dintre care doar ENEL are aproximativ 500 de centrale, pentru o capacitate totală de 14 312 MW. Acestea sunt apă curgătoare, rezervor sau rezervor și sisteme de pompare, prezente în principal în Alpi și Apenini. Plantele sunt prezente în toată Italia (1 613 în nord, 277 în centru și 172 în sud), iar cea mai productivă este în Presenzano, în provincia Caserta, în timp ce regiunea cu cele mai multe plante este Marche cu 94 plante. După cum putem vedea în Italia, situația nu este atât de rea și se iau deja măsuri pentru viitor.

În ultimul deceniu, au fost dezvoltate și sisteme pentru a fi instalate pe mare, la fel ca și în cazul sistemelor eoliene offshore, pentru a exploata potențialul valurilor, mareelor, curenților marini sau gradientului de temperatură între fundul și suprafața oceanelor care au o putere mult mai mare decât cea care se găsește pe uscat, dar care a fost irosită de prea mult timp. Din păcate, evenimentele climatice din ultimele decenii și perspectivele pentru viitor indică faptul că sursa hidroelectrică nu este una dintre cele total regenerabile.

Energie geotermală

Același subiect în detaliu: Energia geotermală .

O centrală geotermală la The Geysers din nordul Californiei

Energia geotermală este energia generată prin intermediul surselor geologice care au o temperatură ridicată și este considerată o formă de energie regenerabilă. Se bazează pe exploatarea căldurii naturale prezente în interiorul Pământului, produsă în mod natural datorită procesului continuu de degradare nucleară a elementelor radioactive precum uraniul , toriul și potasiul , conținute în interiorul pământului. Această energie este transferată la suprafața pământului prin conducere între roci, prin mișcările convective ale magmei sau prin apele care circulă în adâncime. Apele subterane, intrând în contact cu roci la temperaturi ridicate, se încălzesc și, în unele cazuri, de temperatură ridicată și presiuni adecvate pot trece la starea vaporilor de apă .

Sistemele geotermale pot fi utilizate pentru producerea de energie electrică sau direct pentru încălzirea, răcirea clădirilor și producerea apei calde. Acesta din urmă poate fi de două tipuri:

• cu sondă verticală : țevile sunt introduse vertical în pământ până la o adâncime de 150 m pentru a extrage căldura din subsol;
• cu sondă orizontală : în acest caz conductele sunt introduse orizontal în sol și joacă același rol ca și cele anterioare. Singurul dezavantaj este că vor ocupa într-adevăr mai mult subsol decât celălalt tip. La latitudini medii conductele sunt de obicei inserate la doi metri adâncime.

Geotermala este disciplina care abordează cercetarea și exploatarea energiei din câmpurile geotermale sau alte manifestări care pot fi utilizate de căldura terestră chiar și pentru utilizări care nu au legătură cu producția de energie electrică. O utilizare interesantă a apelor geotermale la temperaturi scăzute o constituie udarea culturilor cu efect de seră sau irigarea cu efect de aer condiționat, capabilă să garanteze producția agricolă chiar și în țările reci.

Energia geotermală constituie acum mai puțin de 1% din producția mondială de energie. Este o sursă de energie cu alimentare continuă și independentă de condiționarea climatică, dar din moment ce căldura este greu de transportat, este exploatată local. Centralele geotermale funcționează 24 de ore pe zi, oferind o sursă de energie de bază, iar la nivel mondial capacitatea de producție potențială estimată pentru generarea geotermală este de 85 GW pentru următorii treizeci de ani. Cu toate acestea, energia geotermală este exploatată doar în zone limitate ale lumii, care includ Statele Unite , America Centrală , Indonezia , Africa de Est, Filipine , Noua Zeelandă , Islanda , Turcia și Italia . Costul energiei geotermale a scăzut dramatic în comparație cu sistemele construite în anii 1970 . ^[15] Generarea de căldură pentru încălzirea geotermală poate fi competitivă în multe țări capabile să o producă, dar și în alte regiuni în care resursa este la o temperatură mai scăzută.

Noi surse regenerabile

Piața noilor tehnologii de energie regenerabilă (sau NFER) este puternică și crește în principal în țări precum Germania , Spania , Statele Unite și Japonia . Provocarea este extinderea bazei de piață pentru creșterea continuă în întreaga lume. Implementarea strategică într-o singură țară nu numai că reduce costul tehnologiei pentru utilizatorii locali, ci și pentru cei din alte țări, contribuind la reducerea generală a costurilor și îmbunătățirea performanței. ^[15]

Tehnologiile care sunt încă în curs de dezvoltare includ gazificare avansată a biomasei, tehnologii de biorefinare , centrale solare termodinamice , energie geotermală cu roci fierbinți uscate și exploatarea energiei oceanului . ^[15] Aceste tehnologii nu sunt încă testate complet sau au o comercializare limitată. Multe sunt la orizont și pot avea un potențial comparabil cu alte forme de energie regenerabilă, dar depind în continuare de atragerea investițiilor adecvate în cercetare și dezvoltare. ^[15]

Energie solara

Același subiect în detaliu: Energia solară .

Energia solară are multe avantaje, deoarece este inepuizabilă, este o resursă disponibilă imediat, este curată, deoarece ajunge la noi prin razele soarelui. Energie utilizată de omenirea în ansamblu. Energia solară poate fi utilizată pentru a genera electricitate (fotovoltaică) sau pentru a genera căldură (solar termică)

Solar fotovoltaic

Același subiect în detaliu: modul fotovoltaic și sistem fotovoltaic .

Sisteme fotovoltaice instalate pe acoperișurile caselor pentru producerea de energie electrică din energia furnizată de soare

Negli anni ottanta e nei primi anni novanta la maggior parte dei moduli fotovoltaici fornivano energia elettrica soltanto per le regioni isolate (non raggiungibili dalla rete elettrica), ma circa dal 1995 gli sforzi industriali si sono concentrati in modo considerevole sullo sviluppo di pannelli fotovoltaici integrati negli edifici e centrali allacciate alla rete elettrica. Attualmente la centrale fotovoltaica più grande del mondo si trova in Germania (Waldpolenz) con 30 MW di picco e un progetto di estensione a 40 MW ^[16] , mentre quella più grande del Nord America si trova presso la Nellis Air Force Base (15 MW). ^{[17] [18]} Ci sono proposte per la costruzione di una centrale solare nel Victoria in Australia , che diverrebbe la più grande al mondo con una capacità produttiva di 154 MW. ^{[19] [20]} Altre grosse centrali fotovoltaiche, progettate o in costruzione, includono la centrale elettrica "Girrasol" (da 62 MW), ^[21] e il "Parco Solare di Waldpolenz" in Germania (da 40 MW). ^[22]

Centrale elettrica solare da 11 MW vicino a Serpa , in Portogallo

L'Italia ha sinora sostenuto un considerevole sforzo pubblico per alimentare il mercato degli impianti fotovoltaici . Tale sforzo ha riguardato, in buona parte, gli impianti di media-grande taglia (dell'ordine del centinaio di chilowatt fino a qualche megawatt) connessi alla rete elettrica . L'evoluzione della tecnologia, tuttavia, non è stata tale da dischiudere nuove opportunità per questo tipo di applicazione, la cui praticabilità riguarda il lungo periodo ed è subordinata ai risultati della ricerca, in termini di ampio incremento dell' efficienza dei componenti e riduzione dei costi.

Un caso di promozione di quei settori di mercato nei quali siano possibili sinergie positive tra le caratteristiche tecniche e di modularità del fotovoltaico e le esigenze di altri settori di ampia ricettività potenziale è quello dell'integrazione del fotovoltaico nell'edilizia, ritenuto un connubio molto interessante da diversi paesi, tra cui Giappone , Stati Uniti e Germania , per la possibilità di realizzare facciate, tetti, pensiline "fotovoltaiche". Gli obiettivi, dunque, più che di natura energetica, sono di sviluppo e promozione, almeno finché i costi non si saranno fortemente ridotti.

I pannelli solari che usano la nanotecnologia , che può costruire circuiti a partire da singole molecole di silicio, potrebbero costare la metà delle tradizionali celle fotovoltaiche, secondo quanto dicono i dirigenti e gli investitori coinvolti nello sviluppo dei prodotti.

Per quanto riguarda l'Italia, dal rapporto statistico GSE per l'anno 2019 , risultata una produzione lorda di energia solare fotovoltaica pari a 2,036 Mtep , contribuendo con l' 1,69% al consumo totale di energia (120,3 Mtep in progressivo calo da diversi anni) e questo nonostante la potenza efficiente lorda fotovoltaica installata abbia raggiunto un valore pari a 20865 MW (Energia da fonti rinnovabili - Rapporto statistico 2019) ^[23] .

Floating solar power

Il solare fotovoltaico galleggiante consiste nella messa in posa di pannelli che restano sospesi sulla superficie libera di un bacino idrico naturale o artificiale, quali laghi, riserve d'acqua, e, più raramente, il mare aperto. Il principale vantaggio di tale tipo di configurazione impiantistica è quello di sfruttare la capacità termica di dispersione del calore del mezzo sottostante come veicolo di raffreddamento dei pannelli, in modo tale da incrementarne il rendimento termodinamico ^[24] Tuttavia, l'installazione in mare aperto presenta la criticità e il maggior costo di progettazione di impianti in grado di resistere alla salsedine e alla forza dei moti ondosi. ^[25]

Impianti per questa fonte di energia rinnovabile si trovano nelle seguenti località:

• Piolenc in Francia: formato da 47 000 pannelli, per una potenza equivalente di 17 Mwc ^[26] installati occupando 17 ettari ^[27] dei 50 del lago artificiale ^{[28] [29] [30]} installati nel 2011 ^[31] ;
• l'impianto di Okegawa in Giappone, attivo dal 2013 e costituito, sul modello di Piolenc, da 4 530 pannelli solari da 260 watt , per una potenza installata di 1,2 MWp, la maggiore al mondo ^{[31] [32]} ;
• il lago artificiale ricavato nell'area di un'ex miniera di carbone abbandonata a Huainan . ^{[33] [34]}
• Lac des Toules nel Canton Vallese , l'impianto alla maggiore altitudine al mondo installato a 1 810 metri slm ^{[35] [36]} , con una potenza nominale installata di 23 megawattore, in grado di alimentare potenzialmente 6 400 utenze residenziali. ^[37] Realizzato in tre anni ^[37] con 2,35 milioni di franchi di contributo del governo federale svizzero, è formato da 2 240 metri quadrati di pannelli in alluminio e polietilene ad alta densità suddivisi in 36 blocchi ^[38] , in grado di resistere al'escursione termica, alle raffiche di vento e (secondo dati di targa) a più di 50 cm di neve. ^{[39] [40]}

Solare termico e termodinamico

Lo stesso argomento in dettaglio: Solare termico e Solare termodinamico .

Collettore termico solare sul tetto di un'abitazione per il riscaldamento dell'acqua

I sistemi di riscaldamento solare sono tecnologie di seconda generazione che consistono di collettori termici solari, che hanno lo scopo di raccogliere l'energia radiante proveniente dai raggi solari, e un serbatoio o una cisterna, che ha il compito di accumulare l'energia termica raccolta dai collettori in modo da mantenere la temperatura dell'acqua elevata per tempi più lunghi. Tali sistemi possono essere usati per riscaldare l'acqua domestica, quella delle piscine o per riscaldare ambienti. ^[41] L'acqua calda così prodotta può essere usata anche per applicazioni industriali o come sorgente energetica per altri usi, come ad esempio nei dispositivi di raffreddamento. ^[42]

Il solare termico per la produzione di acqua calda sanitaria è ormai prossimo alla competitività in diverse applicazioni, soprattutto ove è in grado di sostituire non solo combustibile ma anche impianti convenzionali. Tale tecnologia, a livello internazionale sufficientemente matura, trova in Italia condizioni particolarmente favorevoli, quali l'esposizione climatica, l'idoneità della maggioranza degli edifici ad uso residenziale (che è caratterizzata da una o due unità abitative), la prevalenza nel riscaldamento dell'acqua sanitaria dell'uso dell' elettricità (10 000 000 di scaldabagni elettrici). In molte zone climatiche un sistema di riscaldamento solare può fornire una percentuale molto alta (dal 50 al 75%) dell'energia necessaria a riscaldare l'acqua domestica.

Schizzo di un collettore solare parabolico

La prima centrale solare termodinamica venne realizzata sulla base delle teorie di Giovanni Francia pubblicate a partire dal 1965 sulla rivista scientifica Sapere . Francia realizzerà i suoi primi prototipi sperimentali a Sant'Ilario di Genova a partire dal 1967 , pubblicandoli sulla rivista internazionale Solar Energy Journal . Nove anni più tardi, uno specifico gruppo di lavoro della Commissione Europea incaricato di condurre uno studio preliminare, preventivò tre anni per la costruzione e il montaggio di un impianto funzionante denominato Eurelios , iniziato di fatto nel 1977 e concluso nel 1980 ad Adrano , in provincia di Catania ^{[43] [44]} , entrato in attività nel 1981 e rimasto in esercizio fino al 1991 , scartato dall' ENEL nonostante il potenziale, per via della scarsa resa produttiva. Il pionieristico progetto di sfruttamento del Sole per la produzione energetica di Francia e gli studi pubblicati, ritenuti ancora validi nonostante l'insuccesso siciliano, fecero da base ai successivi impianti statunitensi realizzati in California ^[43] .

Al 1981 risale quindi il completamento del progetto Solar-1 , costruito nel deserto del Mojave , a est di Barstow in California . Solar-1 fu operativo dal 1982 sino al 1986 . Fu distrutto da un incendio che mandò a fuoco l'olio che scorreva come fluido di trasferimento del calore all'interno dei tubi assorbenti su cui i raggi del Sole venivano concentrati. Seguì Solar-2 sempre in California . Dal 1985 , il cosiddetto SEGS è operativo in California ; è costituito da nove impianti per una capacità totale di 350 MW .

Nel 2007 è entrato in servizio Nevada Solar One , con una potenza di 64 MW _e . A partire dal 2010 la BrightSource Energy ha iniziato il cantiere dell' Ivanpah Solar Electric Generating Station (ISEGS), la più grande centrale solare al mondo a torre e campo specchi, basata sull'impianto Eurelios e sui principi di Francia, attraverso un perfezionamento svolto nel campo sperimentale del 2008 nel deserto del Negev in Israele , con una potenza di 392 MW. La sua messa in esercizio, inizialmente prevista per il 2013, si procrastinò al 2014 con la denominazione di Ivanpah Solar Power Facility . Nel gruppo di finanziatori appare anche la nota compagnia Google ^[43] . Altre centrali solari paraboliche proposte sono le due da 50 MW in Spagna e una da 100 MW in Israele . ^[45] In Italia , oltre alla riapertura e la riconversione della suddetta struttura Eurelios nel 2011, si realizzò nel 2010 l'impianto di produzione Archimede .

Energia eolica

Lo stesso argomento in dettaglio: Energia eolica .

Un impianto eolico in Austria

L' energia eolica è il prodotto della trasformazione dell' energia cinetica del vento in altre forme di energia ( elettrica o meccanica ). Viene per lo più convertita in energia elettrica tramite centrali eoliche . Per sfruttare l'energia del vento vengono utilizzati gli aerogeneratori. Il principio è lo stesso dei vecchi mulini a vento ossia il vento che spinge le pale; in questo caso, il movimento di rotazione delle pale viene trasmesso a un generatore che produce elettricità .

Gli aerogeneratori sono diversi per forma e dimensione; il tipo più diffuso è quello medio, alto circa 50 metri con due o tre pale lunghe 20 metri e in grado di erogare una potenza elettrica di 500/600 kW (pari al fabbisogno elettrico di 500 famiglie). I dati forniti dall'IEA ( Agenzia Internazionale dell'Energia ) delineano un trend sempre maggiormente crescente, tanto da far prevedere, con buona approssimazione, che essa potrà soddisfare il 20% della domanda di elettricità mondiale nel 2020 e il 50% dell'energia primaria nel 2050.

Crescita mondiale della capacità eolica installata, 1996-2015. Fonte: GWEC, Global Wind Statistics 2015 ^[46]

L'eolico ha grossi potenziali di crescita e ha già raggiunto dei bassi costi di produzione, se confrontati con quelli delle altre fonti di energia. È certamente tra le energie rinnovabili quella più diffusa al mondo e ha fatto registrare un incremento di oltre il 30% tra il 2007 e il 2008. Alla fine del 2006 la capacità di produzione mondiale tramite generatori eolici era di 74,223 megawatt e nonostante attualmente fornisca meno dell'1% del fabbisogno mondiale, produce circa il 20% dell'elettricità in Danimarca , il 9% in Spagna e il 7% in Germania . ^{[47] [48]} Tuttavia esistono alcune resistenze al posizionamento delle turbine in alcune zone per ragioni estetiche o paesaggistiche. Inoltre in alcuni casi potrebbe essere difficile integrare la produzione eolica nelle reti elettriche a causa dell'"aleatorietà" dell'approvvigionamento fornito. ^[15] In Italia l'eolico copre il 20% dell'energia alternativa prodotta e si prevede che avrà una crescente diffusione nei prossimi anni, grazie anche a impianti off-shore più performanti e quelli di formato più piccolo, mini e micro eolico, adatti a soddisfare le utenze medie e piccole.

Negli ultimi anni si sta diffondendo la tecnologia microeolica: un impianto microeolico è un impianto eolico di piccola taglia che trasforma l'energia cinetica del vento in energia elettrica (viene utilizzata nelle case e in industrie con consumi energetici modesti).

Energia da biomasse

Lo stesso argomento in dettaglio: Biomassa e Centrali a biomasse .

Informazioni su una pompa di benzina arricchita all'etanolo, California

Da materiali di scarto di origine organica, di natura vegetale e animale, è possibile ottenere una fonte di energia pulita immediatamente utilizzabile. Ai sensi della legislazione comunitaria sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili, con il termine "biomassa" deve intendersi "la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall' agricoltura , dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l' acquacoltura , nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani".

L'utilizzo delle biomasse per fini energetici non contribuisce ad aggravare il fenomeno dell' effetto serra , poiché la quantità dell' anidride carbonica rilasciata in atmosfera durante la decomposizione , sia che essa avvenga naturalmente sia che avvenga a seguito di processi di conversione energetica (anche se attraverso la combustione ), è equivalente a quella assorbita durante la crescita della biomassa stessa. Quindi, se le biomasse bruciate sono rimpiazzate con nuove biomasse, non vi è alcun contributo netto all'aumento della concentrazione di CO ₂ in atmosfera . Questo avviene tutte le volte che si utilizzano residui, ovvero che si proceda a produrre appositamente la biomassa (ad esempio colture energetiche), cioè a estrarre materiale legnoso dai boschi secondo criteri adeguati (ad esempio potature , estrazione di materiale legnoso in eccesso per riduzione del rischio di autoincendi e altre tecniche di esbosco per protezione antincendio).

L'impiego delle biomasse in Europa soddisfa una quota piuttosto marginale dei consumi di energia primaria, ma il reale potenziale energetico di tale fonte non è ancora pienamente sfruttato. Nello sfruttamento delle biomasse come fonte energetica, sono all'avanguardia i Paesi del Centro-nord Europa, che hanno installato grossi impianti di cogenerazione e teleriscaldamento alimentati a biomasse. La Francia , che ha la più vasta superficie agricola in Europa, punta molto anche sulla produzione di biodiesel ed etanolo, per il cui impiego come combustibile ha adottato una politica di completa defiscalizzazione. La Gran Bretagna invece, ha sviluppato una produzione trascurabile di biocombustibili , ritenuti allo stato attuale antieconomici, e si è dedicata in particolare allo sviluppo di un vasto ed efficiente sistema di recupero del biogas dalle discariche , sia per usi termici sia elettrici. Nel quadro europeo dell'utilizzo energetico delle biomasse, l' Italia è in una condizione di scarso sviluppo, nonostante l'elevato potenziale di cui dispone.

Il Brasile ha uno dei più grandi programmi per l'energia rinnovabile al mondo, coinvolgendo la produzione di bioetanolo dalla canna da zucchero e l' etanolo ora fornisce il 18% del carburante automobilistico. Come risultato, assieme allo sfruttamento delle locali profonde riserve petrolifere, il Brasile, che in passato doveva importare una grande quantità di petrolio necessario al consumo interno, ha recentemente raggiunto la completa autosufficienza petrolifera. ^{[49] [50] [51]}

La maggior parte delle automobili usate oggi negli Stati Uniti possono utilizzare miscele fino al 10% di etanolo, ei costruttori di motori stanno già producendo veicoli progettati per utilizzare miscele con percentuali più elevate. La Ford , la Daimler AG e la General Motors sono tra le compagnie produttrici di automobili, camion e furgoni "flexible-fuel" (letteralmente a "carburante flessibile") che utilizzano miscele di benzina e etanolo dalla benzina pura sino all'85% di etanolo (E85). Dalla metà del 2006 sono stati venduti circa sei milioni di veicoli E85 compatibili negli Stati Uniti. ^[52]

Secondo l'IEA , le nuove tecnologie bioenergetiche ( biocarburanti ) che si stanno sviluppando oggi, in particolare le bioraffinerie ^[53] per l'etanolo dalla cellulosa, potrebbero permettere ai biocarburanti di giocare un ruolo molto più importante nel futuro di quanto si pensasse in precedenza. ^[54] L'etanolo da cellulosa si può ottenere da materia organica di piante composta principalmente da fibre di cellulosa non commestibili che ne formano gli steli ei rami. I residui delle coltivazioni (come i gambi del mais, la paglia del grano e del riso), gli scarti di legno ei rifiuti solidi cittadini sono sorgenti potenziali di biomassa di cellulosa. Colture dedicate alla produzione energetica, come il panicum virgatum , sono promettenti fonti di cellulosa che possono essere sostenibilmente prodotte in molte regioni degli Stati Uniti. ^[55]

Energia marina

Lo stesso argomento in dettaglio: Energia marina .

Impianto di tipo "Pelamis" per la produzione di energia dalle onde in Portogallo

Con energia marina s'intende l'energia racchiusa in varie forme nei mari e negli oceani . Può essere estratta con diverse tecnologie e, a oggi, sono stati sperimentati diversi sistemi e alcuni sono già in uno stadio precommerciale. Tramite particolari tecniche, si sfruttano le potenzialità offerte dal mare quali il moto ondoso, il movimento dell'aria al di sopra delle onde , le maree o la differenza di temperatura tra il fondo e la superficie. L'impiego di questa fonte, comunque, è ancora abbastanza complicato e al momento piuttosto costoso.

In termini di sfruttamento dell'energia degli oceani, un'altra delle tecnologie di terza generazione, il Portogallo ha la prima centrale a onde marine commerciale al mondo, l' Aguçadora Wave Park , in costruzione dal 2007. La centrale userà inizialmente tre macchine Pelamis P-750 in grado di generare 2,25 MW ^{[56] [57]} ei costi sono stimati intorno agli 8,5 milioni di euro . Nel caso si rivelasse un successo, altri 70 milioni di euro saranno investiti prima del 2009 in altre 28 macchine per generare 525 MW. ^[58] Sono stati annunciati in Scozia nel febbraio del 2007 finanziamenti per una centrale a onde marine dal Governo scozzese , per un costo di oltre 4 milioni di sterline , come parte di un pacchetto di investimenti di 13 milioni di sterline per l'energia oceanica in Scozia. La centrale sarà la più grande al mondo con una capacità di 3 MW generata da quattro macchine Pelamis. ^[59] .

Nel 2007 la prima centrale al mondo a energia mareomotrice di concezione moderna viene installata nello stretto di Strangford Lough in Irlanda (sebbene in Francia una centrale di questo tipo, con sbarramento, fosse già in funzione negli anni sessanta). Il generatore sottomarino da 1,2 MW, parte dello schema per il finanziamento per l'ambiente e le energie rinnovabili nell' Irlanda del Nord , approfitterà del veloce flusso di marea (fino a 4 metri al secondo) nel braccio di mare. Anche se ci si aspetta che il generatore produca abbastanza energia per rifornire un migliaio di case, le turbine avranno un impatto ambientale minimo, poiché saranno quasi completamente sommerse e il movimento dei rotori non costituisce un pericolo per la fauna selvatica poiché girano a una velocità relativamente bassa. ^[60]

In Italia è stato recentemente sperimentato un sistema di sfruttamento dell'energia marina circa 200 metri al largo di Torre Faro , sullo stretto di Messina dove le correnti marine raggiungono mediamente velocità di 1-3 metri al secondo. Un sistema a turbina sommersa, denominata Kobold , riesce a trasformare la corrente marina in energia elettrica per una capacità di 24-30 kW. Le turbine sono state costruite con pale ampie 5 metri, poste in bassa profondità (2-3 metri), ancorate sul fondo ea una piattaforma superficiale.

Valutazioni

Impatto ambientale delle fonti rinnovabili

Sono fonti di energia che possono permettere uno sviluppo sostenibile all'uomo, per un tempo indeterminato, e ritenute privi della possibilità di danneggiare la natura tranne in alcuni casi.

Rinnovabile e sostenibile sono tuttavia concetti che vengono spesso confusi. Un'energia rinnovabile non è detto infatti che sia anche sostenibile; un esempio di tale differenza può essere visto nelle centrali legate a grandi bacini idroelettrici (come ad esempio la diga delle Tre Gole , contestata da alcuni movimenti ambientalisti, o la stessa diga del Vajont che nel 1963 provocò un disastro ambientale causando la morte di circa 2 000 persone ^[61] ). Recentemente sono stati lanciati allarmi in tal senso, anche da parte di gruppi di agricoltori ^[62] e da associazioni come la LIPU . ^[63]

Alcune di queste fonti (in particolare quella solare ) possono permettere a ogni modo la microgenerazione e la generazione distribuita , ossia essere prodotte in piccoli impianti domestici distribuiti sul territorio che possono soddisfare il bisogno energetico di una singola abitazione o piccolo gruppo di abitazioni. Questo permetterebbe di risparmiare l'energia che si perde nella fase di distribuzione di energia elettrica , per esempio sugli elettrodotti , sebbene comporti anche la necessità di ridefinire la struttura della rete elettrica nazionale.

Fattibilità su larga scala

Il problema dell'intermittenza

Il problema dell'intermittenza che presentano la maggior parte delle energie rinnovabili - in particolare l'eolico e il solare - è messa in luce dai dati pubblicati dal GSE ^[64] (Italia - produzione energia totale) e dai dati di TERNA ^[65] (confronti internazionali - produzione energia elettrica) dove si nota come la produzione di energia da fonte rinnovabile risulta estremamente ridotta rispetto all'energia prodotta dalle fonti di energia convenzionali a parità di potenza installata. La soluzione per risolvere in parte tale problematica consiste nel sovradimensionare gli impianti di produzione e nell'utilizzo di adeguati sistemi di accumulo dell'energia come i bacini idrici, gli impianti elettrochimici, l'Idrogeno, l'aria compressa, ecc. con la conseguenza di avere un importante impatto ambientale negativo sia per quanto riguarda il territorio sia per quanto riguarda il reperimento, la fabbricazione e il successivo smaltimento dei materiali necessari alla costruzione dei dispositivi (turbine eoliche, pannelli FV, ecc.) come descritto nel successivo sottotitolo.

Il problema dei materiali

Una delle questioni che riguardano un possibile utilizzo su vasta scala delle tecnologie che sfruttano le fonti di energia rinnovabile, in particolare l'eolico e il fotovoltaico, è relativa alla necessità di reperire e trattare quantità rilevanti di materie prime minerali ^{[66] [67] [68]} rare e meno rare per effetto della ridotta densità energetica ^[69] di tali tecnologie e il dover lavorare, in fase di fabbricazione, anche grossi quantitativi di sostanze tossiche ^{[70] [71]} . Nella tabella che segue sono indicate le quantità di materiali base e metalli critici (riserve minerarie limitate) necessari per costruire i dispositivi tecnologici per produzione di energia elettrica (pannelli fotovoltaici, turbine eoliche, sistemi di accumulo) che servirebbero per raggiungere gli obiettivi del NEO Climate Scenario ^[72] .

Dibattito e controversie

È comune oggetto di discussione, tra addetti ai lavori e no, il fatto che sia realmente possibile soddisfare tutto l'attuale fabbisogno energetico del pianeta solo con il potenziale energetico proveniente da fonte rinnovabile, in particolare nei paesi maggiormente industrializzati; permangono ad esempio problemi riguardo "l'aleatorietà" (o "intermittenza") e "non programmabilità" di molte delle fonti di energia rinnovabile (in particolare solare fotovoltaico ed eolico), che impongono un ripensamento globale delle reti elettriche e la necessità di costruire grandi infrastrutture per lo stoccaggio dell'energia , come ad esempio bacini idroelettrici di pompaggio o la costruzione (con materiali rari o inquinanti) di accumulatori elettrochimici . È da precisare che il problema della intermittenza della fonte non è detto si ripercuota in una pari intermittenza degli impianti utilizzanti tale fonti. Un esempio classico è quello idroelettrico, che ha superato il problema della intermittenza delle precipitazioni meteoriche andando a utilizzare gli accumuli di tale fonte. Similmente la tecnologia solare termodinamica può operare prelevando l'energia da accumulatori di calore. La superiorità delle due tecnologie sta nel basso costo energetico dietro alle rispettive tecniche di accumulo (potenziale per quello idroelettrico, termico per quello solare termodinamico) e nel secondo caso, che tale accumulo avvenga prima della problematica efficienza di conversione in pregiata energia elettrica. Il problema dello stoccaggio risulta infine fondamentale per il settore dei trasporti (e in particolare per aerei e navi), per il quale sono attualmente allo studio sistemi come quello delle celle a combustibile per l'immagazzinamento dell'energia necessaria.

In particolare secondo i sostenitori delle energie rinnovabili l'integrazione o mix di più fonti rinnovabili in un unico sistema di produzione energetico alternativo, supportato da una rete elettrica di tipo smart grid , sarebbe in grado di garantire una completa/parziale transizione energetica da fonti fossili a fonti rinnovabili sopperendo al problema dell'intermittenza/incostanza delle energie rinnovabili e ai limiti intrinseci di disponibilità di ciascuna fonte, risolvendo completamente/parzialmente il problema energetico globale, con il costo per chilowatt destinato a scendere per effetto dell' economia di scala . In realtà siamo in presenza di un tentativo di scaricare sulla collettività problematiche gestionali che tradizionalmente sono state in carico ai produttori. Per esempio, gli operatori eolici, invece di operare secondo una logica industriale che cerchi di valorizzare il proprio prodotto, offrendolo quando il cliente gliela paga di più, il che significa organizzarsi per provvedere in proprio a spianare i picchi di erogazione e accumulare per spostare l'erogazione verso orari in cui c'è effettiva richiesta, hanno spinto per una legislazione che paga l'incentivo anche in caso di mancato utilizzo della propria energia. In sostanza la situazione rappresentata è conseguenza di una distorsione delle regole del libero mercato, che avrebbe incentivato i produttori a risolvere a priori il problema della intermittenza della loro fonte, prelevando soluzione da un'ampia gamma di tecnologie sperimentate e disponibili. Una prima tendenza in questa direzione più razionale ed efficiente si può osservare in Belgio, ove si prevede di costruire una isola atollo su cui costruire le turbine eoliche e un impianto idroelettrico; le turbine eoliche, quando c'è vento, pompano fuori l'acqua dall'interno dell'atollo. L'impianto idroelettrico invece genera energia elettrica a richiesta, sfruttando l'energia dell'acqua fatta fluire per riempire nuovamente l'atollo. ^[73]

La neutralità di questa voce o sezione sull'argomento energia è stata messa in dubbio . Motivo : le controversie qui evidenziate vengono tratte da un'unica fonte (un libro di Piero Angela e Alberto Pinna) e anche le ricerche citate, non sono supportate dalla fonte relativa, ma solo dalla "citazione" in tale libro Per contribuire, correggi i toni enfatici o di parte e partecipa alla discussione . Non rimuovere questo avviso finché la disputa non è risolta.

A metà del primo decennio del XXI secolo la possibilità di far fronte al fabbisogno energetico mondiale utilizzando soltanto le fonti rinnovabili appariva un traguardo lontano, secondo uno studio condotto dall' IEA , l' Agenzia Internazionale dell'Energia nel 2006, le fonti rinnovabili fornivano in quell'anno soltanto l'1% dell'energia usata dal pianeta. Secondo lo stesso studio, nel 2030 , nonostante una loro crescita invocata da più parti, l'incremento del ricorso a fonti rinnovabili salirebbe soltanto al 2%. ^[74] Il Giappone , per esempio, ritenuta la "patria "delle rinnovabili, prevede di attuare per il 2015 una produzione di energia rinnovabile che passerebbe dall'1,3% attuale a soltanto l'1,9%. ^[75] Anche in Italia, del resto, tali fonti potranno fornire un apporto davvero molto basso:

Al tempo, si calcolò che, con la tecnologia di allora, per sostituire in gran parte l'uso dei combustibili fossili occorrerebbe ad esempio costruire celle fotovoltaiche su una superficie grande quanto l' Umbria (circa 7 000 km²) senza però contare corridoi e piazzole per la manutenzione, accumulatori e centrali per compensare la discontinuità del solare, ecc., celle che inoltre resterebbero comunque inattive durante la notte. Le altre fonti rinnovabili sembravano discontinue e poco sfruttabili, si pensava perciò che il possibile contributo delle rinnovabili al fabbisogno energetico italiano è troppo piccolo, e non potrà mai sostituire i combustibili fossili. ^[76]

Queste previsioni sono però state abbondantemente smentite dai fatti successivi, nel 2013 la generazione italiana di energia da parte di fonti rinnovabili (inclusi circa 12 TWh da biomasse, inserite nel termoelettrico), circa 106,8 TWh, risulta pari al 38,5% della produzione nazionale e al 33,7% della domanda nazionale. Quindi più di un chilowattora su tre richiesto in Italia è prodotto da fonti pulite. ^[77]

Nella relazione della Commissione europea al Parlamento europeo del 22/01/2012 si afferma che in Europa nel 2012 la percentuale di energia finale consumata rappresentata da energie rinnovabili è arrivata al 13% e dovrebbe aumentare ulteriormente, salendo al 21% nel 2020 e al 24% nel 2030. ^[78]

La veloce corsa economica in direzione delle energie rinnovabili secondo alcune critiche, non tiene conto degli importanti impatti ambientali che queste potrebbero comunque avere soprattutto in riferimento all'aumento esponenziale di richiesta di metalli rari con le relative problematiche di estrazione e smaltimento ^[79] .

Produzione italiana di energia da fonti rinnovabili (FER)

Produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili in Italia . Elaborazione da dati pubblicati da GSE / Terna

Anno 2019 : dal rapporto statistico GSE risulta che la produzione lorda di energia da fonti rinnovabili (elettriche + termiche) in Italia è stato pari a 21,915 Mtep ^[80] contribuendo per il 18,2% al fabbisogno totale di energia che è stato di 120,3 Mtep, in progressivo calo da diversi anni.

Per lungo tempo (fino a circa i primi anni sessanta ) la produzione energetica italiana è stata in larga parte rinnovabile, grazie in particolare alle centrali idroelettriche dell'arco alpino e, in misura minore, dell'Appennino (oltre a quote minori relative alla geotermia in Toscana). Oggi tuttavia, a causa dell'accresciuta richiesta di energia, nonché al quasi esaurimento della possibilità di nuove grandi installazioni idroelettriche, le rinnovabili rappresentano quote minori della produzione.

Nel 2019 l'Italia ha prodotto circa 112,9 TWh di energia elettrica da fonti rinnovabili, pari al 39,8% del fabbisogno nazionale lordo. La produzione di energia da fonti rinnovabili proveniente per il 40,1% da fonte idroelettrica, 5,0% dal geotermico, 17,8% eolico, 21,5% fotovoltaico, il 15,5% da biomasse. Con tali valori, circa il 60,6% della produzione rinnovabile è prodotto con impianti definiti "programmabili". ^[81]

Variazioni percentuali fonti di energia rinnovabile in Italia. Elaborazione da dati pubblicati da GSE / Terna

Nel 2012 l'Italia risulta essere il terzo produttore di energia elettrica da fonti rinnovabili nell'UE-15 ^[82] .

È da notare, tuttavia, che solo negli ultimi anni la produzione rinnovabile italiana è cresciuta in maniera significativa grazie a una sensibile crescita delle fonti eolica, fotovoltaica e da combustione di biomassa, in quanto per lungo tempo tale produzione era costituita essenzialmente solo dalle fonti idroelettrica e geotermica.

Il gestore della rete elettrica ad alta tensione Terna ha reso noto il dato relativo al nuovo record di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili stabilito il 21 maggio 2017 arrivando a produrre l'87% del totale ^[83] .

Produzione di energia rinnovabile in Italia per regione

La centrale idroelettrica Taccani in Lombardia , la prima regione in Italia per produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili

Fonte: GSE - Gestore Servizi Energetici ^[84]

Interventi di promozione da parte dell'UE

Percentuale di energia consumata in Europa proveniente da fonti rinnovabili rispetto a quella proveniente da fonti non rinnovabili (2019)

La Commissione europea ha presentato una comunicazione sulle energie rinnovabili in cui studia come ridurre i costi grazie a un approccio più coordinato a livello UE e delinea la politica da attuare dopo il 2020. Riuscire a generare più energia sfruttando il vento, il sole, le maree, la biomassa, le risorse idroelettriche e geotermiche aiuta l'UE a dipendere meno dalle importazioni di energia ea rilanciare l'innovazione e l'occupazione. Sarebbe possibile far calare i costi favorendo la concorrenza sul mercato energetico dell'UE. La progressiva eliminazione delle sovvenzioni per i combustibili fossili e la revisione della tassazione dei prodotti energetici dovrebbero incentivare gli investimenti nelle tecnologie a basse emissioni di CO ₂ (anidride carbonica).

Allo stesso tempo, il sostegno alle energie rinnovabili dovrebbe essere gradualmente ridotto o eliminato per incitare questo settore a diventare più concorrenziale con le altre fonti energetiche in un'ottica a lungo termine. Anche i regimi di sostegno nazionale dovrebbero essere modificati per promuovere la riduzione dei costi; uniformarli in tutta l'UE e semplificarli ridurrebbe i costi amministrativi a carico dell'industria. L'UE dovrebbe spingere a produrre energia eolica e solare là dove costa meno, come fanno già le imprese per altri prodotti e servizi. Così gli Stati membri potranno acquistare energia eolica o solare da un altro paese UE o extra-UE spendendo meno di quanto dovrebbero investire per sviluppare le fonti alternative sul loro territorio.

Note

Bibliografia

Libri

• Nicola Armaroli , Vincenzo Balzani : Energia per l'Astronave Terra- Nuova edizione aggiornata e ampliata con gli scenari energetici per il futuro dell'Italia , Zanichelli Editore , Bologna, 2011.
• Martin Kaltschmitt , Wolfgang Streicher, Andreas Wiese (ed): Renewable energy. Technology, economics and environment, Springer, Berlin/Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-70947-3 .
• Henrik Lund (ed): Renewable Energy Systems: A Smart Energy Systems Approach to the Choice and Modeling of 100 % Renewable Solutions , Academic Press 2014, ISBN 978-0-124-10423-5 .
• Volker Quaschning : Understanding Renewable Energy Systems . Earthscan, London, 2nd edition 2016, ISBN 978-113878-196-2 .
• Volker Quaschning: Renewable Energy and Climate Change. John Wiley & Sons, Chichester 2010, ISBN 978-0-470-74707-0 .

Periodici

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• Boris Cosic et al.: A 100% renewable energy system in the year 2050: The case of Macedonia . In: Energy 48, Issue 1, (2012), 80–87, DOI : 10.1016/j.energy.2012.06.078 .
• Olav Hohmeyer, Sönke Bohm: Trends toward 100% renewable electricity supply in Germany and Europe: a paradigm shift in energy policies . In: Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment 4, (2015), 74–97, DOI : 10.1002/wene.128 .
• Mark Z. Jacobson , Mark A. Delucchi: Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part I: Technologies, energy resources, quantities and areas of infrastructure, and materials . In: Energy Policy 39, Vol. 3, (2011), 1154–1169, DOI : 10.1016/j.enpol.2010.11.040 .
• Mark A. Delucchi, Mark Z. Jacobson: Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part II: Reliability, system and transmission costs, and policies . In: Energy Policy 39, Vol. 3, (2011), 1170–1190, DOI : 10.1016/j.enpol.2010.11.045 .
• Mark Z. Jacobson et al.: 100% clean and renewable wind, water, and sunlight (WWS) all-sector energy roadmaps for the 50 United States . In: Energy and Environmental Science 8, (2015), 2093-2117, DOI : 10.1039/c5ee01283j .
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• Brian Vad Mathiesen et al.: Smart Energy Systems for coherent 100% renewable energy and transport solutions . In: Applied Energy 145, (2015), 139–154, DOI : 10.1016/j.apenergy.2015.01.075 .
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Voci correlate

Altri progetti

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su energie rinnovabili

Collegamenti esterni

• ( EN ) Fonti di energia rinnovabile , su Enciclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• Riferimenti a documenti sul tema delle Energie Rinnovabili , su docrenewableenergy.info . URL consultato il 18 marzo 2006 (archiviato dall' url originale il 3 marzo 2006) .
• Indagine sulle preferenze in merito alle energie rinnovabili in Italia , su r-energy.it . URL consultato il 14 febbraio 2011 (archiviato dall' url originale il 31 luglio 2013) .
• ( EN ) US Department of Energy - Energy Efficiency and Renewable Energy , su eere.energy.gov .

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