Le fonti rinnovabili
Una fonte di energia è rinnovabile quando il suo sfruttamento avviene in un tempo confrontabile con quello necessario per la sua rigenerazione. A differenza dei combustibili fossili e nucleari, destinati a esaurirsi in un tempo finito, le fonti rinnovabili possono essere considerate virtualmente inesauribili.
Il Decreto Legislativo n. 387 del 2003 definisce all’art 2 lettera a) le fonti energetiche rinnovabili o fonti rinnovabili come: le fonti energetiche rinnovabili non fossili (eolica, solare, geotermica, del moto ondoso, maremotrice, idraulica, biomasse, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas). In particolare, per biomasse si intende: la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall'agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani;
È importante considerare come le forme di energia sul nostro pianeta hanno origine dall’irraggiamento solare (ad eccezione dell'energia nucleare).
Dall’energia solare derivano: l’energia idroelettrica, che sfrutta le cadute d’acqua; l’eolica, derivante dal vento dovuto al disuniforme riscaldamento delle masse d’aria; l’energia delle biomasse è energia solare immagazzinata chimicamente, attraverso il processo della fotosintesi clorofilliana.
In Italia poco più del 16% è il consumo interno lordo di energia da fonti rinnovabili. Si colloca, infatti, nella media europea ma deriva per il 65% da fonti idroelettriche e geotermiche, per il 30% da biomasse e rifiuti e appena per il 3% da “nuove rinnovabili”, con un peso dell’eolico pari al 2,1% solare inferiore allo 0,15%.
Solare
L’energia solare è l’energia raggiante sprigionata dal Sole per effetto di reazioni nucleari (fusione dell’idrogeno) e trasmessa alla Terra (ed in tutto lo spazio circostante) sotto forma di radiazione elettromagnetica. Essa è rinnovabile in quanto la sua fonte (il sole) è inesauribile e ha un impatto ambientale molto limitato rispetto ai combustibili fossili. Può essere termica o fotovoltaica.
Termica: comprende le tecnologie in cui la radiazione solare viene utilizzata per produrre calore. Il maggiore settore di applicazione è quello per la produzione dell’acqua calda e per il riscaldamento delle abitazioni private. È anche possibile produrre energia elettrica specialmente in Paesi a forte irradiazione solare con impianti di dimensioni fino a 200Mw.
Fotovoltaica: si basa sul modulo fotovoltaico che, costituito da diverse celle, trasforma l’energia contenuta nella radiazione solare in energia elettrica.
Questa energia può essere accumulata in batterie per renderla sempre disponibile (e allora si parla di impianti solari autonomi, solitamente realizzati per alimentare carichi elettrici distanti dalla rete), oppure può essere immediatamente utilizzata dall’utenza, anche senza l’adozione di batterie (è il campo degli impianti connessi alla rete).
Eolica
L’energia eolica è l’energia posseduta dal vento soprattutto sotto forma di energia cinetica, che trasformata in energia meccanica può essere sfruttata per la generazione di energia elettrica. Essa è rinnovabile in quanto la sua fonte (il vento) è inesauribile e ha un impatto ambientale estremamente limitato grazie alla mancanza assoluta di emissioni climalteranti. Attualmente, con circa 55mila turbine installate nel mondo, l’eolico rappresenta la sorgente energetica con il maggior tasso di crescita nel mondo grazie all’incessante sviluppo tecnologico che ha permesso di raggiungere una pressoché totale silenziosità degli aerogeneratori, una notevole efficienza e l’incremento di potenza degli stessi.
La tipica configurazione di un aerogeneratore ad asse orizzontale è costituita dal palo di sostegno che può essere a traliccio o a tubolare al quale è ancorata sulla sommità la navicella, o gondola, dove sono contenuti l’albero di trasmissione, il moltiplicatore di giri (quando esistente), il generatore elettrico e i dispositivi ausiliari. La produzione da fonte eolica permette una considerevole capacità di generazione elettrica con una emissione pari a zero di emissioni nocive.
Idrogeno
L’idrogeno, non è una fonte energetica ma un vettore, ed è l’elemento più abbondante nell’universo e sul pianeta è presente nell’acqua e negli idrocarburi, tuttavia per ricavarlo da tali sostanze vi è bisogno di energia elettrica. Esso può essere utilizzato nelle celle a combustibile (FC) per la produzione di energia, con un impatto ambientale molto ridotto.
Il problema fondamentale è che non è disponibile sulla Terra allo stato elementare e pertanto è necessario ottenerlo da fonti secondarie, come per esempio l’acqua e i combustibili fossili. Attualmente lo sviluppo delle FC è uno dei settori di maggiore interesse da parte dei ricercatori nel campo energetico.
Idroelettrica
L’energia idroelettrica è un termine usato per definire l’energia elettrica ottenibile sfruttando una caduta d’acqua. Il sistema consente di convertire con apposito macchinario l’energia cinetica contenuta nella portata d’acqua trattata in energia elettrica. Gli impianti idraulici, quindi, sfruttano l’energia potenziale contenuta in una portata di acqua che si trova disponibile ad una certa quota rispetto al livello cui sono posizionate le turbine.
Queste sono macchine motrici, che hanno il compito di trasformare l’energia potenziale dell’acqua in energia elettrica. L’energia idroelettrica è molto diffusa nei Paesi in cui vi è una certa abbondanza di corsi d’acqua e di laghi, come in Canada e negli USA o la stessa Italia. L’energia idroelettrica fornisce un quinto della produzione mondiale di elettricità (circa 2.700 TWh) ed è la forma più sfruttata di energia rinnovabile. In Italia si producono 53,9 GWh attraverso 1.913 impianti.
Biomassa
Biomassa è un termine che riunisce una gran quantità di materiali, di natura estremamente eterogenea. In forma generale, si può dire che è biomassa tutto ciò che ha matrice organica, con esclusione delle plastiche e dei materiali fossili.
Le più importanti tipologie di biomassa sono residui forestali, scarti dell’industria di trasformazione del legno (trucioli, segatura, etc.) scarti delle aziende zootecniche, gli scarti mercatali ed i rifiuti solidi urbani. Le principali applicazioni della biomassa sono: produzione di energia (biopower), sintesi di carburanti (biofuels) e sintesi.
In relazione alla loro natura e composizione, le biomasse possono essere convertite in combustibili di vario tipo attraverso tre principali sistemi:
* la gassificazione, che consiste nel sottoporre le biomasse a processi di fermentazione anaerobica, dai quali si ottiene il biogas, una miscela di metano e anidride carbonica;
* la conversione biologica ad alcoli: l'amido viene demolito a glucosio e poi sottoposto all'azione di microrganismi, che operano la fermentazione alcolica; l'alcol è un ottimo carburante ed è meno inquinante dei derivati del petrolio;
* la combustione diretta: il calore prodotto può essere convertito in energia elettrica.
Attualmente la biomassa rappresenta una fonte energetica importante solo nei Paesi in via di sviluppo. Quasi trascurabile è, invece, la funzione che essa svolge nei Paesi industrializzati.
Energia geotermica
Trova origine dal calore che si sviluppa nelle zone più interne della Terra. Nelle zone geologicamente attive, come quelle vulcaniche, il gradiente è ancora maggiore. Quella geotermica è una fonte energetica a erogazione continua e indipendente da condizionamenti climatici, ma essendo difficilmente trasportabile, è utilizzata per usi prevalentemente locali.
La risorsa geotermica risulta costituita da acque sotterranee che, venendo a contatto con rocce ad alte temperature, si riscaldano e in alcuni casi vaporizzano. A causa dell'esaurimento che, dopo un certo numero di anni, possono subire i campi geotermici, sono stati avviati esperimenti per tentare operazioni di ricarica.
Un interessante uso delle acque geotermiche a basse temperature è costituito dall'innaffiamento delle colture di serra o all'irrigazione a effetto climatizzante, in grado di garantire le produzioni agricole anche nei Paesi freddi.
Oggi in tutto il mondo circa 130 impianti utilizzano il vapore acqueo proveniente dal sottosuolo a fini energetici. L'Islanda è il Paese dove si dà maggiore importanza alla geotermia, grazie all'abbondanza di questa risorsa. Il nostro Paese ha investito molto nella ricerca tecnologica in questo campo e riesce a produrre l’1,5% della produzione elettrica nazionale.
