Le energie rinnovabili sono quelle fonti di energia il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali: esse infatti o si rigenerano alla stessa velocità con cui vengono consumate, o sono da considerarsi inesauribili secondo una scala temporale riferita all’uomo.
Si tratta quindi di forme di energia alternative a quelle fossili (carbone, petrolio, gas naturale, nucleare), che vengono comunemente denominate energie pulite. Infatti il loro consumo non produce sostanze inquinanti o pericolose per l’atmosfera, a differenza delle fonti fossili. Per alcuni anche il nucleare dovrebbe essere considerato energia pulita poichènon causa emissioni nocive in atmosfera. Tuttavia la produzione lascia comunque un residuo definito “scorie nucleari” che, essendo radioattivo, necessita di uno stoccaggio in sicurezza perchè potenzialmente molto pericoloso.
Le fonti di energia considerate rinnovabili sono l’energia solare, l’energia eolica, le biomasse, la geotermia e il moto delle onde, il cui utilizzo attuale non pregiudica la disponibilità nel futuro del vento, del sole o delle maree.
Discorso a parte va fatto per la termovalorizzazione dei rifiuti: in Italia è stata equiparata alle risorse rinnovabili, beneficiando in gran parte anche dei contributi statali destinati a queste energie. Ma per la normativa europea non è così: soltanto il riciclo della parte biodegradabile dei rifiuti è una energia rinnovabile, mentre quella prodotta dalla combustione dei rifiuti solidi urbani è prodotta con fonti fossili e non biodegradabili e quindi non può essere considerata rinnovabile.
La situazione in Italia
Nel 2011, secondo uno studio di GSE (Gestore Servizi Energetici) l’Italia ha prodotto circa 82,9 TWh di elettricità da fonti
rinnovabili, pari al 24,7% del fabbisogno nazionale lordo, con il 14,3% proveniente da fonte idroelettrica, 1,6% dal geotermico, 2,88% eolico, 2,78% fotovoltaico, il 3,2% da biomasse.
Sempre secondo il GSE, In Emilia Romagna viene prodotto soltanto il 4,3% dell’energia rinnovabile prodotta a livello nazionale. La parte del leone la fanno LOmbardia (17,3%) e Trentino (12,3%) grazie, alle numerose centrali idroelettriche operanti sull’arco alpino.
Mentre lo sfruttamento della energia idroelettrica e della geotermia durano ormai da diversi decenni, le nuove fonti di
energia pulita che stanno prendendo sempre più piede anche in Italia sono l’energia solare, prima sfruttata per il solo
riscaldamento termico (pannelli solari), ora invece trasformata in energia attraverso i pannelli fotovoltaici, l’energia eolica e le biomasse.
Le nuove fonti rinnovabili
L’energia eolica
Si ottiene sfruttando l’energia del vento che azionando le pale eoliche, chiamate generatori eolici, libera energia elettrica. Lo stesso principio sfruttato dai mulini a vento per la produzione della farina.
I generatori possono essere ad asse orizzontale (le classiche pale altissime) o verticale (poco diffusi, con le pale parallele al terreno) e necessitano, per essere azionate, di una velocità minima di vento che va dai 3 ai 5 metri al secondo. Se invece il vento supera i 25 metri al secondo un sistema di sicurezza frena la rotazione delle pale per evitare problemi.
Minieolico
Esistono anche impianti di ridotte dimensioni, detti minieolici (da 20 a 200 kw) o microeolici (meno di 20 kw), a seconda della capacità di produzione. Si tratta di impianti ad uso domestico o per piccole imprese, ma non sono molto diffusi a causa del costo elevato di installazione.
L’energia solare
Si intende per energia solare quella prodotta sfruttando direttamente l’energia irraggiata dal Sole verso la Terra. Ogni istante il Sole trasmette sull’orbita terrestre 1367 watt per m². Alle latitudini europee l’irraggiamento solare medio è di circa 200 watt/m². Essendo poco concentrata, l’energia solare è tuttavia difficile da convertire in energia utile.
Le principali tecnologie applicate per questo scopo sono
– i pannelli solari che trasformano i raggi solari in energia termica per riscaldare un liquido come l’acqua sanitaria o per il riscaldamento domestico;
– i pannelli solari a concentrazione che raccolgono i raggi solari attraverso un sistema di specchi parabolici e surriscaldano un liquido generando vapore che può essere utilizzato per la produzione di elettricità;
– i pannelli solari fotovoltaici che si basano sulla caratteristica tipica di alcuni semiconduttori di convertire l’energia elettrica quando sono irraggiati dalla luce solare.
Mentre i semplici pannelli solari, diffusosi nei decenni scorsi, avevano un uso limitato alla produzione di acqua calda, i fotovoltaici producono energia e consentono di ridurre la domanda di energia dalla rete elettrica senza tuttavia essere in grado di eliminarla del tutto. L’energia ricavata dai pannelli è discontinua perchè dipende dalle condizioni del meteo e ovviamente di notte non se ne produce. Per questo si tratta di una fonte più integrativa che alternativa.
La tecnologia dei pannelli a concentrazione e quella dei fotovoltaici è oggetto di sperimentazione per valutare la possibilità di creare delle vere e proprie centrali solari: il fisico italiano Carlo Rubbia se ne sta occupando insieme a Enel nel progetto Archimede.
A Serpa, nel sud del Portogallo, sorge la centrale solare più potente finora costruita. Si tratta di una solar farm fotovoltaica con una capacità di 11 MW e una capacità produttiva di 20 GWh ogni anno, tale da soddisfare il fabbisogno di energia elettrica per 8mila abitazioni ed equivalenti a un risparmio di 30 mila tonnellate di CO2. Per ottenere queste produzioni la centrale si avvale di 52 mila moduli fotovoltaici disposti su 60 ettari di terreno.
Le Biomasse
Sono sostanze di origine animale e vegetale che non hanno subito processi di fossilizzazione e vengono usate per produrre energia.
Dalle biomasse è possibile produrre energia sia in modo diretto (utilizzandole come combustibili) sia in modo indiretto (trasformandole in combustibili di tipo gassoso, liquido o solido).
Le biomasse possono essere fatte rientrare fra le fonti di energia rinnovabile in quanto l’anidride carbonica che viene emessa affinché esse possano produrre energia non causa un incremento di quella già presente a livello ambientale, ma è la stessa che i vegetali hanno assorbito per il loro sviluppo e che, alla fine del loro ciclo vitale, tornerebbe in circolo per la degradazione di tali sostanze organiche.
Gli impianti a biomasse possono produrre energia termica ed energia elettrica (ma in questo caso servono impianti di una certa dimensione.
Biomasse forestali
Esse derivano dagli interventi di tipo selvicolturale. Le biomasse forestali sono perlopiù costituite da cellulosa, emicellulosa e lignina; fra gli elementi chimici che le contraddistinguono vi sono il carbonio, l’ossigeno e l’idrogeno. Le biomasse forestali vengono solitamente usate per la produzione di energia elettrica; vengono commercializzate sotto forma di tronchetti, cippati e pellets. Solitamente per la produzione di energia termica da biomasse forestali si impiegano apposite caldaie, ma in alcune città italiane essa può essere prodotta tramite impianti a teleriscaldamento, un servizio energetico che viene distribuito grazie a una rete di tubazioni interrate le quali, attraverso un apposito scambiatore, connettono il generatore termico agli edifici.
Agroenergie
Tutte quelle fonti di energia che, perlomeno potenzialmente, possono essere ricavate dai processi agricoli. Generalmente con il termine agroenergie si fa riferimento ai prodotti agricoli che vengono coltivati nei campi (piante erbacee, piante arbustive e anche arboree).
Altra tipologia interessante di biomasse sono quelle provenienti dalle piantagioni di canna da zucchero, barbabietole e mais; da esse è infatti possibile ricavare i cosiddetti biocarburanti tramite processi di fermentazione. Dalle biomasse provenienti da piante quali il girasole, la colza e la soia, attraverso la spremitura è possibile ottenere il celeberrimo biodiesel.
Una procedura interessante è quella che consente di trasformare le biomasse di qualsiasi tipologia in biodiesel; tale procedura è nota come BTL (Biomass To Liquid); le fasi che compongono il procedimento BTL sono 3; la prima fase è quella della gassificazione a bassa temperatura; durante questa fase le biomasse sbriciolate ed essiccate vengono portate a temperature comprese tra i 400 e i 500 °C; in tal modo subisce un processo di parziale ossidazione che porta alla formazione di un gas che contiene catrame e carbonio. La seconda fase consiste in una gassificazione ad alta temperatura che porta alla formazione di un gas privo di catrame. L’ultima fase, detta sintesi di Fischer-Tropsch, è quella che porta alla formazione di idrocarburi liquidi di vario tipo.
In alcune nazioni (fra cui gli Stati Uniti d’America, l’India e il Giappone) sono in corso delle sperimentazioni per la produzione di biomasse da coltivazioni pilotate di vegetali dalla crescita rapida.
Estremamente interessante e promettente è una sperimentazione sul miscanto (Miscanthus sinensis); trattasi di una graminacea perenne ricca di radici e rizomi e caratterizzata da germogli che possono raggiungere altezze considerevoli (dai 3 ai 5 metri); il suo notevole ritmo di accrescimento e l’interessante capacità produttiva in termini di biomassa per unità di superficie (circa 60 tonnellate di materia secca per ettaro che corrispondono più o meno a 60 barili di petrolio; ricordiamo che un barile di petrolio equivale a 158,987294928 litri) hanno fatto sì che questa pianta divenisse oggetto di studi e ricerche che hanno lo scopo di verificare se esiste una concreta possibilità di sfruttarla industrialmente per la produzione di biomasse per impieghi energetici e anche cartari.
Altra fonte di biomasse sono i rifiuti vegetali e i liquami di origine animale. Queste particolari biomasse possono produrre energia in modo indiretto; tramite apposite apparecchiature infatti è possibile produrre da esse il cosiddetto biogas, un gas che, dopo essere stato sottoposto a un processo di depurazione, può venire utilizzato come carburante o combustibile.