Energie Rinnovabili: Quali Sono e Quali i Loro Vantaggi (2024)

Sono considerate energie rinnovabili quellefonti di energia il cui uso non ne compromette la disponibilità nel tempo, poiché in grado di rigenerarsi allo stesso ritmo con cui vengono utilizzate, a differenza delle fonti di energia“non rinnovabili”(combustibili fossili: petrolio, carbone e gas naturale; fonti nucleari: uranio e plutonio), le quali, invece, sono caratterizzate da lunghi periodi di formazione e la cuidisponibilitàrisultalimitata nel lungo periodo.

Stando alla definizione dell’Enea,sono rinnovabili “le fonti energetiche non fossili che si rigenerano alla stessa velocità con cui vengono consumate, che sono liberamente disponibili in natura, non si esauriscono e per le quali esistono tecnologie che ne consentono l’utilizzo a fini energetici”.

È stata la Direttiva 2009/28/CE, recepita in Italia dal Decreto Legislativo 28 del 03/03/2011, a fare chiarezza circa le effettive fonti considerate rinnovabili: sole, vento, risorse idriche e geotermiche, maree, moto delle onde e biomasse.

Oltre a essere in grado di rigenerarsi allo stesso ritmo con cui vengono utilizzate, le energie rinnovabili presentano un’altra importante peculiarità: sono forme dienergia pulitae, in quanto tali,non inquinano l’ambiente con emissioni nocive.

Le energie rinnovabili, quindi,limitano le emissioni di CO2, la principale responsabile dell’effetto serra e del cambiamento climatico dell’intero pianeta. Per questo motivo, le principali strategie di decarbonizzazione presenti in Europa e in Italia considerano l’incremento dell’utilizzo delle rinnovabili come necessario per poter raggiungere gli obiettivi di neutralità climatica al 2050.

Le fonti di energia rinnovabili sono impiegate principalmente per laproduzione di energia elettrica, per ilriscaldamento e raffreddamentodi aria e acqua, neitrasportie neiservizi energetici rurali.

Ma quali sono le energie rinnovabili? Vediamole, in sintesi, una per una.

L’energia solareè la fonte primaria di energia per il nostro pianeta Terra. È un tipo di energia rinnovabileinesauribileepulita e include tutte quelle tecnologie che possono produrre calore ed elettricità a partire dalla luce solare. L’energia del sole può infatti essere incanalata e sfruttata attraverso impianti costruiti ad hoc.

I modi in cui l’energia solare viene convertita può essere di tre tipi in funzione della tecnologia utilizzata nell’impianto: solare fotovoltaico, solare termico e solare termodinamico.

Impianto solare fotovoltaico

L’impiantofotovoltaicopermette di trasformare l’energia solare in energia elettrica in modo diretto attraverso l’utilizzo di pannelli fotovoltaici, solitamente posizionati sui tetti degli edifici. La conversione della radiazione solare in corrente elettrica avviene nellacella fotovoltaica, che è costituita da una sottile fetta di materiale semiconduttore, tipicamente il silicio.

La spinta verso il solare fotovoltaico come primaria fonte di energia alternativa pulita, necessaria per portare avanti il processo di decarbonizzazione e di transizione energetica, sta spingendo anche verso nuovi modelli di produzione e consumo, dalle comunità energetiche all’agrivoltaico.

Impianto solare termico

Nell’impiantosolare termicoil componente fondamentale è ilcollettore solare, che intercetta i raggi del sole e produce direttamente calore. Il suo scopo, a differenza del pannello solare, è quello di riscaldare un fluido che scorre all’interno dei suoi tubi trasportando il calore fino ai luoghi di utilizzo. L’energia solare termica viene trasformata in energia per riscaldare o raffreddare vari tipi di dispositivi.

Impianto solare a concentrazione o solare termodinamico

L’impianto solare a concentrazione oCSP(Concentrated Solar Power)rappresenta una delle tecnologie più recenti per lo sfruttamento dell’energia solare. Il processo di trasformazione dell’energia rinnovabile in energia elettrica viene definito“conversione indiretta dell’energia solare”, in contrapposizione di quella diretta realizzata attraverso i pannelli fotovoltaici. Alla base dell’impianto, ilpannello solare a concentrazioneviene usato soprattutto per la produzione di acqua calda negli edifici. Il suo funzionamento si basa sulla raccolta dei raggi solari che vengono accumulati sotto forma di calore e poi convertiti con una turbina in energia elettrica.

A livello di tecnologie utilizzate, l’impianto solare a concentrazione può basarsi su un sistema a parabole lineari, ossia formato da tubi a parabola, oppure su un sistema a specchi parabolici, anche chiamato a concentrazione puntiforme. In questo secondo caso, che è quello più diffuso, vengono usati deglispecchi a struttura lineare attraverso cui convogliare i raggi solari.

Fra le prime a essere sfruttata dall’uomo (pensiamo alle pale dei “mulini a vento”), l’energia eolica sfrutta l’energia cinetica del vento per produrre energia elettrica.

I sistemi con cui si utilizza la forza del vento vengono oggi chiamatiaerogeneratorie si compongono di unaturbina eolica, unatorre di sostegnoe ungeneratore elettrico. Le pale eoliche funzionano con lo stesso principio dei mulini a vento di un tempo.

Parlando di impianti eolici, di solito si fa riferimento ai parchi eolici, ovvero a una concentrazione di più generatori in una stessa zona considerata favorevole al passaggio del vento e quindi alla produzione di energia.

Parchi eolici

Ci sono tre tipi di parchi eolici: on-shore, near-shore e off-shore.

Iparchi eolici on-shoresi trovano in zone pianeggianti e lontane almeno 10 km dal mare, in posizioni esposte a correnti di vento costanti e importanti.

Gliimpianti eolici near-shoresono collocati sulla costa, fino a 10 km di distanza dal mare. Nascono per sfruttare al meglio i venti che provengono dal mare.

L’eolico off-shoresi trova in mezzo al mare, lontano dalla costa. Si tratta di impianti più stabili ma con costi di installazione e manutenzione molto onerosi.

Le nuove frontiere dell’energia eolica vedono anche installazioni ad alta quota, oggi realizzate in via sperimentale, piuttosto che sistemi basati su energia eolico-magnetica.

Le risorse idriche rappresentano le fonti di energia pulita più diffuse a livello mondiale. Gli impianti idroelettrici possono essere di due tipi: il primo sfrutta il moto naturale di fiumi e corsi d’acqua, il secondo prevede, invece, la realizzazione di ampi bacini d’acqua da cui poter attingere.

La produzione di energia elettrica avviene all’interno dellecentrali idroelettriche, il cui funzionamento poggia sull’utilizzo dell’acqua come fonte primaria.Presenti soprattutto in quelle zone particolarmente ricche di bacini idrici, il loro funzionamento si deve alla presenza di unaturbina idraulicache vieneazionata dal movimento dell’acqua.La spinta dell’acqua sulla turbina ne provoca la rotazione. E quest’ultima, funzionando da alternatore, genera energia elettrica.

Centrali idroelettriche

Esistonotre tipologie di centrali idroelettriche.Quelle“ad acqua fluente”sfruttano la portata naturale di un corso d’acqua, posto su due livelli differenti.L’acqua viene prelevata e fatta confluire in un bacino di carico e, tramite un sistema di condotte, raggiunge la centrale. Dopodiché viene scaricata attraverso un canale di scarico e immessa nuovamente nel corso d’acqua.

Gliimpianti idroelettrici “a bacino”, invece, funzionano grazie sull’utilizzo di un bacino idrico (serbatoio), di origine naturale – come i laghi – o artificiale, talvolta caratterizzati dalla presenza di sbarramenti (dighe).L’acqua viene convogliata dalla diga alle turbine idrauliche che, ruotando, generano energia elettrica.

Una terza tipologia diimpianto idroelettrico è quello di “pompaggio”, il quale prevede l’utilizzo di un serbatoio posto a monte e di un serbatoio a valle. Attraverso un sistema di pompaggio, durante le ore in cui la richiesta di energia è minore (ad esempio, durante le ore notturne), l’acqua viene trasferita dal bacino di valle al bacino di monte, facendo così fronte in sicurezza alla maggiore richiesta di energia durante le ore diurne.

L’energia idroelettrica in Italia

In Italia, gli impianti di energia idroelettrica esistono da moltissimi anni tanto che questo tipo di energia rinnovabile è al primo posto tra le fonti del nostro Paese.

In base agli ultimiRapporti del GSE – Gestore Servizi Energetici (pubblicato il 30 dicembre 2019),la potenza degli impianti idroelettrici rappresenta il 35% di quella relativa a tutti gli impianti di energia rinnovabileinstallati in Italia.

La maggior parte degli impianti idroelettrici si trova nelle regioni settentrionali: in Piemonte, Lombardia e nelle province di Trento e Bolzano sono installati oltre il 55% degli impianti totali del Paese.

Tra le fonti rinnovabili più diffuse ci sono senza dubbio lebiomasse, che possono essere sfruttate a fini energetici. Il plurale è d’obbligo, perché dietro il termine si nasconde una grande varietà di risorse, spesso molto differenti tra di loro. Secondo la definizione contenuta nelDLGS 28/11,“Per biomassa si intende la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, compresa la pesca e l’acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani”.

In buona sostanza – ad eccezione delle plastiche e dei materiali di origine fossili – può essere inteso come biomassa tutto ciò che ha matrice organica, vegetale o animale e che può essere impiegato a fini energetici. Le biomasse di origine vegetale, che sono poi quelle più utilizzate, rappresentano una forma naturale ma al tempo stesso estremamente sofisticata di accumulo dell’energia solare. Grazie al processo di fotosintesi, infatti, i vegetali sono in grado di convertire la radiazione solare in energia chimica e stoccarla sotto forma di molecole complesse, a elevato contenuto energetico.

Le biomasse sono assimilate alle fonti rinnovabili perché considerate neutrali ai fini dell’incremento delle emissioni di gas a effetto serra: durante il processo di crescita i vegetali, mediante la fotosintesi, contribuiscono alla sottrazione dell’anidride carbonica atmosferica e alla fissazione del carbonio nei tessuti. Vero è che, soprattutto in seguito al processo di combustione a fini energetici (ad esempio una stufa alimentata a pellet per il riscaldamento domestico) si genera una certa quantità di CO2, tuttavia l’assunto su cui si basano tutte le normative sulle rinnovabili (che qualche volta viene contestato), è che questa quantità sia pari a quella assorbita dalla pianta lungo il suo ciclo vitale, dando vita a un bilancio di CO2 a somma zero.

Le tipologie di biomassa

Come accennavamo in precedenza, la famiglia delle biomasse è molto variegata, ma i processi di trasformazione a fini energetici possono essere ricondotti a due sole categorie:

1)Conversione biochimica, che consente di ricavare energia rinnovabile attraverso reazioni chimiche dovute alla presenza di enzimi, funghi e altri micro-organismi che si formano nella biomassa mantenuta in particolari condizioni. Un caso classico di questo tipo è quello del biogas

2)Conversione termochimica, che impiega il calore per permettere lo sviluppo delle reazioni chimiche necessarie a trasformare la materia in energia. Un esempio di questo tipo sono le centrali elettriche alimentate a biomassa.

Le biomasse in Italia

In Italia, sulla spinta dei sistemi di incentivazione in vigore una decina di anni fa, sono state costruite numerose centrali elettriche di media-grande taglia alimentate esclusivamente con le biomasse.

Il ruolo delle biomasse è ritenuto molto importante nelsettore dei trasporti(grazie al contributo del biometano/biogas) e nelriscaldamento degli edifici.

I mari e gli oceani sono fonti di energia il cui utilizzo passa attraverso tecniche complesse. Ad essere sfruttati, il moto ondoso, il movimento dell’aria al di sopra delle onde, le maree e la differenza di temperatura tra il fondo e la superficie.

Per produrre energia oceanica ci sono infatti varie possibilità e soluzioni:

• Energia dalle correnti marine: l’energia cinetica delle correnti marine, al pari di quella del vento, possono essere trasformate in energia elettrica. In questo caso, l’energia viene recuperata attraverso tecnologie che fanno uso di pale o turbine dedicate.
• Energia dalle maree: questo tipo di energia è raccolta attraverso l’utilizzo dicentrali mareomotriciin cui una turbina genera energia mentre l’acqua si alza e si abbassa.
• Energia del moto ondoso: le onde possono rappresentare un’ulteriore fonte di energia. Per raccoglierla, esistono soluzioni diverse che vanno dalle colonne d’acqua oscillanti alle turbine idrauliche, dagli impianti sommersi agli apparati galleggianti.
• Energia a gradiente salino o energia osmotica: si basa sull’uso della differenza di concentrazione del sale tra l’acqua marina e l’acqua dolce. La presenza di acqua salata e acqua dolce fa sì che le molecole di acqua dolce passino verso l’acqua salata provocando uno spostamento di acqua che genera energia. Oggi, però, i costi per produrre questo tipo di energia sono ancora troppo elevati.
• Energia a gradiente termico: in questo caso viene sfruttata ladifferenza di temperature tra acqua in superficie e acqua in profondità.

L’Italia dispone di un enorme potenziale sul fronte dell’energia marina, grazie alle migliaia di chilometri di coste presenti. Tuttavia, gli impianti in funzione sono ancora pochi.

L’energia “geotermica” fa riferimento alcalore interno della Terra, utilizzabile – quale fonte di energia alternativa – sia per laproduzione di energia elettrica, sia per laproduzione di calore e acqua calda.

L’energia geotermica si accumula nel sottosuolo (ricordiamo che, ogni 100 metri di profondità, la temperatura aumenta di circa 3°C)e fuoriesce sulla superficie terrestre sotto forma di acqua e vapore.

Sono tre le fonti principali di energia geotermica. Lefonti idrotermiche– composte da sacche sotterranee di acqua calda o vapore, a circa 1.000/2.000 metri di profondità – sono le più utilizzate in ambito industriale.

Lefonti geopressurizzatesi trovano, invece, tra i 2.500 e i 9.000 metri di profondità e sono costituite da sacche contenenti gas naturali a temperature piuttosto basse (ca. 160°), ma con pressione molto alta.

Infine, le fontipetrotermiche, costituite da banchi di rocce molto calde. Lo sfruttamento di tale fonte, però, poggia sulla possibilità di fratturare la roccia per inserirvi acqua che possa asportare l’energia termica necessaria.

Centrali geotermiche

Esistono tre tipologie di centrali geotermiche: acontropressione, acondensazione, a “flash“. Nelle centrali a contropressione, il vapore, dopo essere stato utilizzato per la produzione di energia elettrica, viene rilasciato nell’atmosfera.

Nelle centrali geotermiche a condensazione, invece, il vapore, dopo essere stato utilizzato, viene condensato e immesso di nuovo nel sottosuolo.Infine, le centrali geotermiche “a flash” possiedono di un “separatore” in grado di dividere il vapore che attiva le turbine dall’acqua che viene poi eliminata.

Energia geotermica in Italia

Il nostro Paese, per la suaconformazione fisica, è quello con più calore geotermico d’Europa. La prima centrale è stata realizzata inToscana, dove tuttora si trovano la maggior parte delle centrali geotermiche italiane.

Le fonti di energia rinnovabile presentano moltissimi vantaggi.

1. Disponibilità infinita

Le fonti rinnovabili sono inesauribili e quindi sempre disponibili in natura. Questo significa che nonci sono problemi di scorte o approvvigionamento. Inoltre, sono disponibili ovunque.

2. Sostenibilità ambientale

L’energia rinnovabile è pulita e non arreca danni all’ambiente né rilascia CO2 in atmosfera. È perciò un elemento cardine del percorso verso la carbon neutrality.

3. Bassi costi

Produrre energia rinnovabile è sempre più conveniente e in molti casi è finanziata da specifiche agevolazioni e incentivi (come i vari Conto Energia)

4. Occupazione e sviluppo economico

La Green Economy collegata alla produzione di fonti rinnovabili richiede un numero crescente di professionalità con ricadute positive per l’occupazione

5. Efficienza energetica

L’innovazione tecnologica e le nuove tecnologie rendono sempre più efficiente la produzione di energia rinnovabile. Ad esempio, attività di revamping (ammodernamento) e repowering (potenziamento) di impianti fotovoltaici ed eolici già esistenti o l’inserimento degli impianti in reti intelligenti o smart grid in grado di valorizzare e ottimizzare le risorse.

6. Monitoraggio

Grazie agli strumenti digitali e a sistemi di monitoraggio digitali, è possibile effettuare un controllo costante della produzione e dell’uso di energia in tempo reale con ricadute positive sui costi e sul risparmio energetico.

7. Indipendenza energetica

L’aumento del ricorso alle rinnovabili consentirà a Paesi come l’Italia a raggiungere una maggiore indipendenza energetica e a non dipendere da altri Stati per la fornitura di gas ed energia.

Giornalista e communication manager è stato collaboratore, capo redattore e direttore di riviste specializzate con focus su smart technologies, industria elettronica, LED e illuminazione e sostenibilità ambientale.Laureata in Lingue, ha acquisito nel corso degli anni forti competenze in ambito Smart City e Smart building. Da oltre 10 anni, segue progetti editoriali speciali in tema di città sostenibili e intelligenti e promuove e organizza il premio Ecohitech Award. Negli ultimi 8 anni si è specializza in content marketing, editoria online e scrittura SEO-oriented. Oggi è Direttore editoriale di LUMI4innovation.it