Energie rinnovabili: quali sono e i vantaggi

 

Si intendono come “energie rinnovabili” le forme di energia prodotte da fonti non soggette ad esaurimento perenne nel loro utilizzo, ovvero capaci di rigenerarsi almeno alla stessa velocità con cui sono consumate. 

 

Mutuando la definizione del rapporto Brundtland che per primo ha definito il concetto di “sviluppo sostenibile”, l’utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili non pregiudica l’uso delle stesse risorse naturali da parte delle generazioni future. È questa la differenza principale dell’energia rinnovabile rispetto a quella derivante da fonti fossili come il petrolio, il carbone, il gas: essere un’energia sostenibile.

 

Cosa sono le fonti alternative di energia

Il tema del rapporto tra energie rinnovabili o non rinnovabili è legato alle fonti da cui provengono: nel primo caso sono definite come “fossili”, nel secondo come fonti “naturali”. 

 

Queste ultime sono anche denominate fonti alternative di energia, visto che fino al Secondo Dopoguerra l’uomo ha utilizzato quasi esclusivamente (almeno a livello industriale) risorse fossili per provvedere al proprio sostentamento energetico.

 

L’invenzione della macchina a vapore ad opera di James Watt alla fine del XVIII secolo segna l’inizio della Rivoluzione industriale, spingendo nei decenni la crescita dell’uso di energie derivanti da fonti fossili. In questi ultimi 250 anni, i dati sulle emissioni di anidride carbonica hanno visto uno sviluppo incrementale. 

 

Conseguenza della crescita esplosiva della popolazione mondiale, degli allevamenti intensivi e di altre attività altamente energivore. Anche per questo, al fine di contenere le emissioni di Co2 che concorrono alla crescita della temperatura del suolo e dell’atmosfera terrestre, da mezzo secolo si studiano modalità di sviluppo delle fonti naturali a fini energetici.

 

Che differenza c’è tra energia rinnovabile e non rinnovabile?

Come abbiamo anticipato, la differenza principale risiede nella disponibilità delle fonti. 

 

Le energie non rinnovabili, come petrolio, gas e carbone, si esauriscono con l’uso e rilasciano elevate quantità di anidride carbonica, contribuendo al riscaldamento globale. Al contrario, le energie rinnovabili sono potenzialmente infinite e producono un impatto ambientale minimo. 

 

Quali sono le energie rinnovabili?

Da un punto di vista normativo, secondo il Decreto Legislativo 28 del 2011 che ha recepito una Direttiva europea del 2008, in Italia le fonti di energia rinnovabile sono:

 

“il sole, il vento, le risorse idriche, geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti organici e inorganici”

 

Da un punto di vista tecnico, le principali energie rinnovabili possono essere distinte come classiche o nuove. Le fonti classiche di energia rinnovabile sono l’acqua e il calore naturale della Terra, che si traducono rispettivamente in:

 

• energia idroelettrica
• energia geotermica

 

Le nuove fonti rinnovabili sono quelle derivanti dal calore solare, dalla forza del vento e delle correnti marine, dal riciclo di materiali di scarto di origine organica di natura vegetale e animale. Rispettivamente si traducono in:

 

• energia solare
• energia eolica
• energia marina
• energia derivante dalle biomasse

 

Energia solare: la fonte più accessibile

L’energia solare è una delle fonti rinnovabili più diffuse e accessibili al mondo. Utilizza i raggi del sole per generare energia elettrica o termica attraverso due tecnologie principali: i pannelli fotovoltaici e i sistemi solari termici.

 

I pannelli fotovoltaici convertono direttamente la luce del sole in elettricità grazie all’effetto fotovoltaico. Questa tecnologia è ideale sia per applicazioni domestiche, come l’alimentazione di abitazioni private, sia per impianti su larga scala, come i parchi solari. I sistemi solari termici, invece, sfruttano il calore solare per riscaldare l’acqua, offrendo una soluzione efficiente per il riscaldamento domestico o industriale.

 

Energia eolica: sfruttare la forza del vento

L’energia eolica utilizza il vento per generare elettricità mediante turbine eoliche. Queste possono essere installate sia onshore (sulla terraferma) sia offshore (in mare aperto), dove i venti sono più costanti e intensi.

 

Le pale delle turbine catturano l’energia cinetica del vento e la convertono in energia meccanica, che poi viene trasformata in elettricità tramite un generatore. L’energia eolica è particolarmente efficace in regioni con venti forti e costanti, come le coste e le aree collinari.

 

Energia idroelettrica: la potenza dell’acqua

L’energia idroelettrica è una delle fonti rinnovabili più mature e affidabili. Sfrutta il movimento dell’acqua, come fiumi o cascate, per produrre energia elettrica. Gli impianti idroelettrici possono essere di diverse dimensioni, dai piccoli impianti locali agli enormi sistemi a diga, come quelli presenti in Cina o negli Stati Uniti.

 

Questo tipo di energia è particolarmente vantaggioso per la sua capacità di stoccaggio: le dighe possono accumulare acqua per generare energia nei momenti di picco della domanda.

 

Energia geotermica: il calore della Terra

L’energia geotermica sfrutta il calore naturale presente nel sottosuolo terrestre per generare elettricità o riscaldamento. Questa risorsa è particolarmente abbondante in aree vulcaniche o con alta attività geotermica, come l’Islanda, ma è utilizzabile anche in altre regioni con sistemi tecnologici avanzati.

 

Le centrali geotermiche utilizzano il vapore proveniente dal sottosuolo per alimentare turbine e produrre energia elettrica. In alternativa, il calore geotermico può essere utilizzato direttamente per riscaldare abitazioni e industrie.

 

Energia da biomasse: trasformare i rifiuti in risorsa

Le biomasse sono materiali organici di origine vegetale o animale che possono essere trasformati in energia tramite processi di combustione, fermentazione o pirolisi. Gli impianti a biomasse producono calore, elettricità o biocarburanti.

 

Questa tecnologia è particolarmente versatile, poiché utilizza scarti agricoli, forestali e rifiuti urbani biodegradabili, riducendo il problema dello smaltimento dei rifiuti.

 

Energia marina: una risorsa ancora in evoluzione

L’energia marina comprende tecnologie che sfruttano il moto ondoso, le maree, le correnti e la differenza di temperatura degli oceani per produrre energia. Sebbene ancora in fase di sviluppo, questa fonte ha un potenziale enorme, soprattutto per i Paesi con lunghe coste, come l’Italia.

 

Le tecnologie includono turbine subacquee, dispositivi galleggianti e impianti che sfruttano la differenza di salinitàtra acqua dolce e salata.

 

Quali sono i vantaggi delle energie rinnovabili?

In generale, lo sfruttamento delle energie rinnovabili nasce soprattutto per integrare e potenzialmente sostituire l’uso delle energie non rinnovabili dato l’impatto di queste ultime sull’ecosistema e soprattutto la finitezza delle loro fonti.

 

Ecco quindi alcuni vantaggi specifici delle energie rinnovabili rispetto a quelle derivate da fonti fossili, a livello economico e ambientale:

 

• Non inquinano: infatti, non emettono anidride carbonica, né gas che sono tra le cause principali dell’effetto serra e del riscaldamento globale. Per questo si parla di “energie pulite” in riferimento alle rinnovabili
• Inesauribilità delle fonti: nel lungo periodo, le energie rinnovabili garantiscono stabilità di fornitura grazie al fatto che le risorse sfruttate sono naturali e potenzialmente infinite (se sfruttate in modo adeguato)
• Costi bassi: lo sviluppo tecnologico abbatte progressivamente i costi di produzione e questo si riflette anche in termini di spese per il consumatore finale
• Nessun rischio di trasferimento: al contrario delle fonti rinnovabili come il petrolio, il trasporto o in ogni caso lo spostamento delle risorse naturali non comporta nessun rischio per l’ambiente e la salute umana
• Altissima reperibilità: basandosi su fonti naturali, le energie rinnovabili possono essere prodotte praticamente dappertutto.

 

Da questi vantaggi economici e ambientali, se ne traggono almeno altri due a livello politico:

 

• Indipendenza energetica: si intende dall’approvvigionamento delle singole nazioni da fornitori esteri, almeno nella quasi totalità dei casi (dipende dalla disponibilità delle risorse naturali e dal grado di sviluppo tecnologico delle infrastrutture)
• Riduzione dei conflitti: l’alta disponibilità di risorse di approvvigionamento energetico ridurrebbe sensibilmente i conflitti legati all’accaparramento del petrolio e del gas naturale.

 

Alcuni svantaggi attuali delle energie rinnovabili

Nel medio e lungo periodo, le energie rinnovabili rappresentano il futuro per uno sviluppo sostenibile. Tuttavia, nel breve periodo, rimangono alcune sfide che richiedono interventi mirati e innovazioni tecnologiche.

 

Il primo ostacolo è strutturale: l’economia globale è ancora fortemente dipendente dai combustibili fossili. La loro sostituzione con fonti rinnovabili implica una trasformazione economica profonda, che include la riqualificazione di milioni di lavoratori e il ripensamento di interi settori industriali. In Europa, iniziative come il Green Deal stanno già incentivando questa transizione, prevedendo la creazione di oltre 1 milione di posti di lavoro nel settore delle energie pulite entro il 2030. Tuttavia, il processo rimane complesso, soprattutto per le economie emergenti.

 

Un’altra sfida riguarda la discontinuità nell’approvvigionamento energetico da fonti come il sole e il vento, a causa della loro natura variabile. Negli ultimi anni, i progressi nelle tecnologie di accumulo energetico, come le batterie agli ioni di litio e i sistemi di accumulo a idrogeno verde, hanno migliorato l’affidabilità delle rinnovabili. Secondo l’IEA, il costo delle batterie è diminuito del 70% dal 2015, rendendo lo stoccaggio un’opzione sempre più accessibile su larga scala.

 

Anche la densità energetica resta una questione rilevante: per produrre quantità significative di energia, sono spesso necessari ampi spazi fisici. Tuttavia, innovazioni come l’agrivoltaico, che integra pannelli solari nei terreni agricoli, e l’eolico offshore stanno ottimizzando l’uso del territorio. Inoltre, i pannelli solari di ultima generazione offrono rendimenti superiori del 30% rispetto a quelli di un decennio fa, riducendo ulteriormente la superficie necessaria.

 

Un nuovo problema emergente riguarda la dipendenza da minerali critici, come litio, cobalto e terre rare, necessari per costruire batterie e tecnologie avanzate. Questa dipendenza potrebbe spostare le tensioni geopolitiche dalle fonti fossili ai materiali estratti, creando nuovi squilibri economici e ambientali. Affrontare questa sfida attraverso il riciclo e lo sviluppo di tecnologie alternative sarà essenziale per garantire una transizione equa e sostenibile.

 

Nonostante queste difficoltà, i benefici a lungo termine delle rinnovabili superano di gran lunga gli ostacoli attuali. Con un supporto adeguato da parte di governi, investitori e innovatori, le energie rinnovabili possono diventare la spina dorsale di un sistema energetico globale sostenibile ed equo.

 

Quanto dureranno le risorse non rinnovabili

Le risorse non rinnovabili, come petrolio, carbone e gas naturale, continuano a coprire gran parte del fabbisogno energetico mondiale, con una quota stimata attorno al 73% entro il 2030 secondo lo scenario STEPS del World Energy Outlook 2023 dell’IEA. Tuttavia, la durata residua di queste risorse varia a seconda del tasso di consumo e della scoperta di nuove riserve.

 

Secondo il World Energy Outlook 2015 dell’IEA, agli attuali tassi di estrazione, il petrolio potrebbe esaurirsi in circa 53 anni, il gas naturale in 54 anni e il carbone in 110 anni.

 

Un altro studio, pubblicato su Nature, sottolinea che per limitare il riscaldamento globale a 1,5°C, il 60% delle riserve di petrolio, il 90% di quelle di carbone e il 50% di quelle di gas naturale dovrebbero rimanere inutilizzate.

 

Qual è la principale fonte di energia rinnovabile in Italia?

In Italia, la principale fonte di energia rinnovabile è rappresentata dall’energia idroelettrica. Secondo la Relazione annuale sulla situazione energetica nazionale del 2023 (ultimi dati disponibili), redatta dal Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica (Mase), le fonti rinnovabili hanno soddisfatto il 19,9% della disponibilità energetica lordadel Paese. Tra queste, l’idroelettrico ha svolto un ruolo dominante, grazie alla presenza di infrastrutture consolidate e distribuite principalmente nelle regioni alpine e appenniniche.

 

Gli impianti idroelettrici, che sfruttano la forza dell’acqua per generare elettricità, hanno una lunga tradizione in Italia e continuano a rappresentare una delle fonti energetiche più efficienti e affidabili. Attualmente, contribuiscono per oltre il 36% alla produzione di energia rinnovabile nel Paese. Questa performance è favorita dalla geografia del territorio italiano, ricco di corsi d’acqua, dighe e bacini artificiali che garantiscono un flusso costante e un’alta capacità produttiva.

 

Nonostante la crescita di altre fonti come il fotovoltaico e l’eolico, l’idroelettrico mantiene il primato per stabilità e continuità di produzione, essendo meno influenzato da variabili come la disponibilità di sole o vento. Ad esempio, nel 2023, mentre la produzione eolica e solare hanno mostrato una certa variabilità a causa di condizioni meteorologiche non sempre favorevoli, l’idroelettrico ha continuato a fornire un contributo stabile, rafforzando la sua importanza strategica nel mix energetico nazionale.

 

Un aspetto cruciale è il ruolo dell’idroelettrico nel sistema di accumulo energetico: molte dighe italiane funzionano anche come impianti di pompaggio, permettendo di immagazzinare energia nei momenti di surplus produttivo e rilasciarla durante i picchi di domanda. Questa caratteristica lo rende un elemento chiave per la gestione e l’equilibrio della rete elettrica nazionale.

 

Tuttavia, il settore idroelettrico non è esente da sfide. Gli effetti del cambiamento climatico, come la riduzione delle precipitazioni e lo scioglimento accelerato dei ghiacciai, stanno influenzando negativamente la disponibilità di risorse idriche, mettendo a rischio la capacità produttiva futura. Per far fronte a queste sfide, sono necessari investimenti in tecnologie più efficienti e nella manutenzione delle infrastrutture esistenti, oltre a politiche di gestione integrata delle risorse idriche.

Le previsioni sulle energie rinnovabili

Negli ultimi anni, la transizione energetica verso le fonti rinnovabili ha registrato progressi significativi, superando le previsioni formulate nel 2020. Secondo il World Energy Outlook 2023 dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA), nel 2023 sono stati aggiunti oltre 500 gigawatt (GW) di nuova capacità di generazione da fonti rinnovabili, stabilendo un nuovo record storico.

 

Questo incremento rappresenta un aumento del 50% rispetto all’anno precedente, portando la capacità rinnovabile globale totale a circa 3.700 GW. Il solare fotovoltaico ha contribuito in modo preponderante a questa crescita, rappresentando circa il 75% delle nuove installazioni.

 

Guardando al futuro, le proiezioni indicano che le energie rinnovabili continueranno a espandersi rapidamente. Entro il 2030, si prevede che le fonti rinnovabili soddisferanno quasi il 50% della domanda elettrica globale, con il solare fotovoltaico che rappresenterà l’80% della nuova capacità aggiunta.

 

Nonostante questi progressi, l’obiettivo delle Nazioni Unite di triplicare la capacità rinnovabile entro il 2030 richiederà ulteriori sforzi e investimenti significativi.