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Le fonti rinnovabili possono sostituire del tutto quelle fossili?

«Nessuna sfida costituisce una minaccia più grande per i nostri figli, il nostro pianeta, e le future generazioni del cambiamento climatico»

aveva detto Barack Obama. Il dibattito su come affrontare questa sfida include spesso le cosiddette fonti rinnovabili di energia. Ma cosa sono? E quanto sono già parte della nostra vita?

Cosa sono le fonti rinnovabili?

Le “energie rinnovabili” o “fonti rinnovabili” sono quelle che non utilizzano risorse esauribili. Di solito sono messe in contrapposizione con i combustibili fossili tradizionali (petrolio, carbone, metano, eccetera), che sono risorse non rinnovabili: le riserve di questi combustibili sono limitate e, una volta che li abbiamo usati, semplicemente non ci sono più. Le fonti rinnovabili sono invece quelle che sfruttano riserve virtualmente illimitate di energia (come la luce del Sole o il vento) o perché utilizzano materie prime che si rigenerano (come, entro certi limiti, le piante).
Un altro vantaggio importante delle fonti rinnovabili è che non emettono anidride carbonica o altri gas serra. Molte fonti rinnovabili forniscono energia senza bisogno di bruciare nulla, quindi a emissioni zero, ed anche negli altri casi(come ad esempio i biocarburanti), le emissioni vengono riassorbite rigenerando le materie prime.

Come si estrae energia dalle fonti rinnovabili?

Legalmente, vengono considerati produttori da fonti rinnovabili gli impianti che sfruttano il sole, il vento, l’acqua, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione dei rifiuti organici ed inorganici o di biomasse. In Italia, l’energia idroelettrica è la rinnovabile più diffusa, seguita dal solare e dall’eolico.

Cosa sono le centrali idroelettriche? Come funzionano le pale eoliche?

Le centrali idroelettriche ed eoliche funzionano entrambe all’incirca come mulini: la forza del vento o di un corso d’acqua spinge delle pale, attivando un generatore simile a quello delle auto o della dinamo di una bicicletta. Nel caso delle centrali idroelettriche non si usano corsi d’acqua naturali, ma tubi che scendono da bacini artificiali (creati da dighe) o naturali.

Come si produce energia dal sole? Cosa sono le centrali termodinamiche? Cosa sono i pannelli fotovoltaici?

Le centrali elettriche solari si dividono in due tipi: termodinamiche e fotovoltaiche. Le prime usano grandi specchi per concentrare la luce del Sole scaldando un liquido, usato per produrre elettricità come nelle centrali termoelettriche tradizionali. Gli impianti fotovoltaici, invece, si basano sull’effetto fotoelettrico. L’idea è che, quando la luce colpisce alcuni materiali, può separare alcuni elettroni dai loro atomi. Un pannello fotovoltaico è costruito appositamente per separare efficientemente questi elettroni e raccoglierli, generando corrente elettrica.

Cosa sono le fonti non programmabili? Il problema dello stoccaggio

Le centrali eoliche e solari hanno però un grosso problema: dipendono dalle condizioni esterne. Le pale eoliche non girano senza vento, i pannelli solari producono meno elettricità quando è nuvoloso, e non ne producono proprio di notte. Queste fonti di energia, perciò, vengono chiamate non programmabili, perché non possiamo essere certi in anticipo di quanto produrranno.
Come assicurare una fornitura continua di elettricità, anche quando le condizioni non sono ottimali? Non possiamo certo accendere le luci solo quando c’è vento, o fare la lavatrice solo di giorno. Perciò esistono numerosi progetti, sperimentali o consolidati, per immagazzinare il surplus di energia. Se potessimo mettere da parte un po’ dell’energia in più prodotta dai pannelli solari nelle lunghe assolate giornate estive, la potremmo recuperare di notte e d’inverno.

Come evitare la dispersione dell’energia?

Una soluzione semplice ed intuitiva è usare quell’elettricità in più per caricare enormi batterie, come sta provando a fare Tesla in Australia. Il progetto europeo INGRID, con sede a Troia (FG), invece, mira a sperimentare la tecnologia power to gas. L’eccesso di energia dai vicini impianti eolici e solari viene usato per estrarre dall’acqua l’idrogeno dall’acqua (altri impianti producono metano o altri gas), che viene poi stoccato in sicurezza. Per recuperare l’energia basta bruciarlo (ad emissioni zero: l’idrogeno brucia senza produrre anidride carbonica). Un’ulteriore soluzione per stoccare l’energia sono le centrali idroelettriche ad accumulazione, come la centrale Luigi Einaudi di Entracque (CN). Qui l’elettricità in eccesso alimenta pompe che portano acqua a monte in un bacino artificiale, che alimenta un impianto idroelettrico per recuperare l’energia accumulata.

I biocarburanti e il problema dell’uso del terreno. Cosa sono i biocarburanti?

Potenziare solare, eolico, ed idroelettrico significa costruire nuove centrali, e non fa assolutamente nulla per soddisfare l’altissima domanda di energia di auto e camion. Per questo sarebbero ideali i cosiddetti biocarburanti: idrocarburi come diesel, etanolo, e metano ottenuti in modo sostenibile da piante e rifiuti organici, ma anche semplice legno. In pratica potremmo continuare ad usare le tecnologie attuali, ma alimentandole con fonti rinnovabili. Le auto con motori a combustione non dovrebbero essere sostituite subito da modelli elettrici. Le centrali termoelettriche, specie quelle a gas, diffusissime in Italia, potrebbero rimanere in funzione. E il tutto senza aumentare le emissioni di gas serra. Bruciare il combustibile ottenuto da una pianta, infatti, produce esattamente la stessa quantità di anidride carbonica che una pianta uguale assorbe crescendo.
Tuttavia, le critiche ai biocarburanti non mancano. Le cosiddette colture energetiche -coltivazioni usate esclusivamente per produrre biocarburanti – ad esempio, tolgono spazio a quelle alimentari, oltre ad aumentare il bisogno di terreni coltivati. Questo, secondo uno studio della Commissione Europea, rende l’impatto complessivo dei biocarburanti peggiore di quello dei combustibili fossili tradizionali. Insomma, un futuro di carburanti puliti non sembra dietro l’angolo.

La situazione delle rinnovabili in Italia

Nel campo delle rinnovabili, l’Italia si comporta piuttosto bene. Secondo la controllata statale GSE, il 17% dell’energia consumata in Italia nel 2016 veniva da fonti rinnovabili. Non solo questo valore è in linea con la media UE, e rappresenta un raddoppio rispetto al 2005, ma rispetta anche gli obiettivi sulle emissioni che l’Europa si è imposta per il 2020. Resta ancora indietro il settore trasporti, per via del successo ancora limitato delle auto elettriche e lo scarso uso di biocarburanti.
La situazione migliora quando si guarda solo all’energia elettrica (che esclude il grosso dei trasporti). Un terzo del fabbisogno elettrico italiano, infatti, è soddisfatto usando fonti rinnovabili. La metà viene da gas naturale, considerato il meno dannoso tra i combustibili fossili. Per fare un confronto: anche la Germania produce un terzo della propria elettricità da rinnovabili, ma per un altro terzo usa inquinanti centrali a carbone, e ottiene solo una piccola frazione di energia dal gas.
Il futuro delle rinnovabili italiane risente chiaramente dell’attuale incertezza politica. Intanto sembra in corso di approvazione un decreto, che dovrebbe incentivare impianti di medie e grandi dimensioni, tagliando però gli aiuti alle installazioni domestiche.

Karl Wienand

Fisico trapiantato in Germania. La scienza mi appassiona da quando da bambino guardavo Piero Angela. Durante il dottorato ho scoperto la bellezza di raccontare e condividere questa passione con gli altri. Tra articoli online e gite scolastiche cerco di farne anche un mestiere.

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