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Energie rinnovabili: tipologie e costi

Energie rinnovabili: tipologie e costi

Per fonti di energie rinnovabili si intendono energie sostenibili – qualcosa che non può esaurirsi o che è infinita, come il sole. Quando si parla di “energia alternativa”, di solito ci si riferisce anche alle fonti di energia rinnovabili. Si tratta di fonti di energia alternative alle fonti non sostenibili più comunemente utilizzate, come il carbone.

Cos’è l’energia a zero o a basso contenuto di carbonio?

L’elettricità generata dal nucleare non è rinnovabile, ma è a zero emissioni di carbonio, il che significa che la sua generazione emette livelli bassi o quasi nulli di CO2, proprio come le fonti di energia rinnovabili. L’energia nucleare ha una fonte stabile, il che significa che non dipende dalle condizioni meteorologiche e potrebbe svolgere un ruolo importante nel portare il mondo allo stato di net zero.

L’era delle energie rinnovabili

La consapevolezza del cambiamento climatico sta plasmando il futuro dell’economia globale in diversi modi.

I governi stanno pianificando come ridurre le emissioni, gli investitori stanno esaminando le prestazioni ambientali delle aziende e i consumatori stanno diventando consapevoli della loro impronta di carbonio. Ma a prescindere dalle parti interessate, la produzione e il consumo di energia da combustibili fossili è uno dei maggiori responsabili delle emissioni.

Pertanto, le fonti di energia rinnovabili non sono mai state così importanti come oggi.

I cinque tipi di energia rinnovabile

Le tecnologie per le energie rinnovabili sfruttano la potenza del sole, del vento e del calore proveniente dal nucleo della Terra, per poi trasformarla in forme di energia utilizzabili come calore, elettricità e carburante.

Anche se spesso non è sotto i riflettori, l’idroelettrico è la più grande fonte di energia elettrica rinnovabile, seguita dall’eolico e dal solare.

Insieme, le cinque fonti principali rappresentano circa il 28% della produzione globale di elettricità nel 2021, con l’eolico e il solare che per la prima volta superano la soglia del 10%. Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia (AIE) la quota delle energie rinnovabili dovrebbe raggiungere il 30% entro il 2024. 

Il costo livellato dell’energia (LCOE) misura i costi di vita di un nuovo impianto su scala industriale diviso per la produzione totale di elettricità. Il LCOE del solare e dell’eolico è quasi un quinto di quello del carbone (167 $/MWh), il che significa che i nuovi impianti solari ed eolici sono ora molto più economici da costruire e gestire rispetto ai nuovi impianti a carbone su un orizzonte temporale più lungo.

Tenendo conto di ciò, ecco un’analisi più approfondita dei cinque tipi di energia rinnovabile e del loro funzionamento.

Fonte di energia% della produzione globale di energia elettrica del 2021Costo medio livellato dell’energia per MWh
   
Idroelettrico15,3%$64
Eolico 6,6%6,6%$38
Solare 3,7%3,7%$36
Biomassa 2,3%2,3%$114
Geotermico<1%$75

Il vento

Le turbine eoliche utilizzano le grandi pale del rotore, montate ad altezze elevate sia sulla terraferma che in mare, per catturare l’energia cinetica creata dal vento.

Quando il vento attraversa la pala, la pressione dell’aria su un lato della pala diminuisce, tirandola verso il basso con una forza descritta come portanza. La differenza di pressione dell’aria tra i due lati fa ruotare le pale, facendo girare il rotore.

Il rotore è collegato a un generatore a turbina, che ruota per convertire l’energia cinetica del vento in elettricità.

Si stanno iniziando a diffondere molto anche turbine eoliche ad asse, non a pale, ma la loro diffusione è appena all’inizio.

Solare (fotovoltaico)

Le tecnologie solari catturano la luce o la radiazione elettromagnetica del sole e la convertono in elettricità.

Le celle solari fotovoltaiche (PV) contengono un wafer di semiconduttore, positivo da un lato e negativo dall’altro, che forma un campo elettrico. Quando la luce colpisce la cella, il semiconduttore assorbe la luce solare e trasferisce l’energia sotto forma di elettroni. Questi elettroni vengono catturati dal campo elettrico sotto forma di corrente elettrica.

La capacità di un sistema solare di generare elettricità dipende dal materiale semiconduttore e dalle condizioni ambientali come calore, sporcizia e ombra.

Geotermia

L’energia geotermica proviene direttamente dal nucleo della Terra: il calore del nucleo fa bollire serbatoi naturali sotterranei di acqua, noti come risorse geotermiche.

Gli impianti geotermici utilizzano tipicamente pozzi per pompare acqua calda dalle risorse geotermiche e convertirla in vapore attraverso un generatore a turbina. L’acqua e il vapore estratti possono poi essere reiniettati, diventando così una fonte di energia rinnovabile.

Energia idroelettrica

Similmente alle turbine eoliche, le centrali idroelettriche incanalano l’energia cinetica dell’acqua che scorre, trasformandola in elettricità utilizzando un generatore a turbina.

Le centrali idroelettriche sono tipicamente situate in prossimità di corpi idrici, ed utilizzano strutture di deviazione (come le dighe) per modificare il flusso dell’acqua. La produzione di energia dipende dal volume e dalla variazione di quota o prevalenza dell’acqua che scorre.

Volumi d’acqua maggiori e prevalenze più elevate producono più energia ed elettricità, e viceversa.

La biomassa

Gli esseri umani hanno probabilmente utilizzato l’energia da biomassa, o bioenergia, per riscaldarsi da quando i nostri antenati hanno imparato ad accendere il fuoco.

La biomassa – materiale organico come il legno, le foglie secche e gli scarti agricoli – viene tipicamente bruciata, ma è considerata rinnovabile, perché può essere ricresciuta o ricostituita. La combustione della biomassa in una caldaia produce vapore ad alta pressione, che fa ruotare un generatore a turbina per produrre elettricità.

La biomassa viene anche convertita in combustibili liquidi o gassosi per il trasporto. Tuttavia, le emissioni prodotte dalla biomassa variano a seconda del materiale bruciato, e sono spesso superiori a quelle di altre fonti pulite.

Cosa non è una fonte di energia rinnovabile?

I combustibili fossili non sono una fonte di energia rinnovabile perché non sono infiniti. Inoltre, rilasciano anidride carbonica nell’atmosfera, contribuendo al cambiamento climatico e al riscaldamento globale.

Bruciare legna invece di carbone è leggermente meglio, ma è complesso. Da un lato, il legno è una risorsa rinnovabile, purché provenga da foreste gestite in modo sostenibile. I pellet di legno e le bricchette compresse sono prodotti da sottoprodotti dell’industria di lavorazione del legno e quindi, a quanto pare, si tratta di riciclaggio di rifiuti.

I combustibili da biomassa compressi producono anche più energia dei tronchi. D’altra parte, la combustione del legno (che si tratti di legname grezzo o di rifiuti lavorati) rilascia particelle nell’atmosfera.

L’energia rinnovabile a casa vostra

I vantaggi dell’utilizzo delle energie rinnovabili in ambito domestico sono convincenti:

  • Riduzione della bolletta elettrica: Una volta pagati i costi dell’installazione di un sistema di energia rinnovabile, si può fare meno affidamento sulla rete elettrica nazionale e ridurre le bollette energetiche. Le pompe di calore a sorgente d’aria possono essere un’ottima alternativa alla caldaia a gas.
  • Essere pagati per l’elettricità generata: Il governo vi paga per l’elettricità che generate, anche se la utilizzate.
  • Vendere l’elettricità alla rete: Se producete abbastanza energia da esportare un eccesso nella rete elettrica nazionale, potete ricevere un pagamento aggiuntivo.
  • Riducete la vostra impronta di carbonio: Le fonti di energia verdi e rinnovabili non rilasciano anidride carbonica o altri inquinanti nocivi nell’atmosfera. Un tipico impianto solare fotovoltaico può far risparmiare circa 1,5-2 tonnellate di carbonio all’anno.

Quando accadrà che le energie rinnovabili prenderanno il sopravvento?

Nonostante la recente crescita delle energie rinnovabili, i combustibili fossili dominano ancora il mix energetico globale.

La maggior parte dei Paesi si trova nelle prime fasi della transizione energetica e solo pochi ottengono una quota significativa di elettricità da fonti pulite. Tuttavia, il decennio in corso potrebbe registrare una crescita ancora maggiore rispetto agli ultimi anni da record.

L’AIE prevede che, entro il 2026, la capacità globale di energia elettrica da fonti rinnovabili crescerà del 60% rispetto ai livelli del 2020, raggiungendo oltre 4.800 gigawatt, pari all’attuale produzione di energia dei combustibili fossili e del nucleare messi insieme. Quindi, a prescindere da quando le rinnovabili prenderanno il sopravvento, è chiaro che l’economia energetica globale continuerà a cambiare.

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