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Decarbonizzare il mix energetico con le rinnovabili

Sono fonti energetiche con emissioni di gas serra pari o prossime allo zero. Quelle considerate più promettenti sono il solare e l’eolico.

di Giuseppe Sammarco
10 marzo 2020
7 min di lettura
diGiuseppe Sammarco
10 marzo 2020
7 min di lettura

La tipologia di interventi di mitigazione che riducono le emissioni di gas serra attraverso la modifica del mix di fonti di energia utilizzato, sostituendo quelle a elevato impatto sul riscaldamento globale con fonti a impatto minore o nullo, è molto ampia. Per ognuna di queste fonti a impatto minore o nullo esistono più opzioni tecnologiche in grado di rendere l’energia utilizzabile da parte dell’uomo, e molte altre sono ancora allo studio. Poiché sarebbe poco utile ai nostri fini passarle tutte in rassegna, ne citeremo solo alcune, senza aver la pretesa di essere esaustivi. Inoltre, le diverse fonti e le relative opzioni tecnologiche sono attualmente a un differente stadio di sviluppo. Pertanto, gli ostacoli che si frappongono alla loro piena maturità commerciale e ampia diffusione sono di tipo differente e hanno un’influenza più o meno rilevante caso per caso. 

I limiti delle fonti a impatto minore

In generale, i loro punti di debolezza possono riguardare: il costo elevato; l’affidabilità delle tecnologie; la non programmabilità della produzione (se dipende dalle condizioni metereologiche); il costo o la complessità dei sistemi di stoccaggio del vettore energetico prodotto; gli impatti di diverso tipo causati nell’intero ciclo di vita non solo della fonte ma anche dei sistemi necessari per produrla o utilizzarla; la generazione di altre forme di inquinamento; l’accettabilità sociale; la bassa “densità di potenza” (ovvero la quantità di energia che un impianto che produce o utilizza una specifica fonte rende disponibile in un singolo istante per unità di superficie occupata) e, infine, la bassa “densità energetica” (ovvero la quantità di energia contenuta in una unità di peso o di volume della fonte primaria, del vettore energetico o del sistema di stoccaggio). Sempre perché sarebbe poco utile ai nostri fini, non esamineremo in dettaglio tutti i punti di debolezza caratteristici di ogni fonte, ma ci limiteremo a ricordare i principali, tenendo sempre presente che possono essere più o meno rilevanti anche in funzione delle diverse opzioni tecnologiche disponibili.

Energia dal sole e dal vento

Fatte queste premesse, la prima delle possibilità di decarbonizzare il mix energetico è rappresentata dalle fonti rinnovabili, il cui livello di emissioni di gas serra è pari o prossimo allo zero. Tra queste fonti, le più conosciute e quelle considerate più promettenti sono il solare e l’eolico.
L’energia può essere prodotta partendo dalla luce solare, utilizzando diverse tecnologie che la trasformano in energia elettrica. La più nota e diffusa è il fotovoltaico inorganico, quello “classico” dei pannelli rigidi che utilizzano in prevalenza silicio come materiale inorganico. Esiste poi il fotovoltaico organico: di più recente introduzione, utilizza materiale organico che dà la possibilità di essere fissato su supporti flessibili e leggeri. Infine ricordiamo il solare a concentrazione, una tecnologia antica e innovativa allo stesso tempo. Il principio di funzionamento è semplice: uno specchio a parabola concentra i raggi del sole in un unico punto, detto “fuoco”, generando una temperatura di circa 550 °C. Nello stesso punto passa un tubo in cui scorre un fluido in grado di immagazzinare calore che, grazie a uno scambiatore, viene poi utilizzato per generare vapore destinato a un utilizzo industriale o per far girare una turbina e produrre energia elettrica. 

Il fatto di utilizzare un fluido per catturare l’energia del sole fa sì che possa essere stoccato in appositi serbatoi e utilizzato per produrre l’energia nella forma richiesta (vapore o elettricità) anche di notte. Anche il vento può essere utilizzato per produrre energia utilizzabile dall’uomo. I moderni mulini a vento sono le pale eoliche, in grado di generare elettricità partendo dal moto del vento. L’eolico può essere di tipo “on shore” (ovvero installato su terraferma) oppure “off shore” (ovvero installato al largo, sulla superficie marina o di un lago), dove il vento di solito ha le migliori caratteristiche. 

Costi, programmabilità e territorio

Esistono differenti tecnologie per produrre energia dal sole o dal vento e ognuna è a un diverso stadio di ricerca e sviluppo. Il tratto comune è che la loro diffusione a un livello tale da incidere in modo significativo sul mix energetico non è semplice come potrebbe sembrare. Il primo ostacolo è rappresentato dal costo di generazione del kilowattora elettrico. È vero che si è ridotto di molto nel corso degli ultimi anni e la tendenza potrebbe continuare in futuro, ma attualmente in zone dove le situazioni climatiche sono caratterizzate da minore intensità di irraggiamento solare o ventosità - che si riflettono a loro volta in una bassa produzione annuale - il costo di eolico e fotovoltaico rimane più elevato di quello da fonte fossile. Il secondo ostacolo è costituito dalla non programmabilità di queste fonti, il cui funzionamento dipende dalle condizioni meteorologiche del momento.

 Ma poiché una rete elettrica, per funzionare correttamente ed evitare danni, deve garantire sempre un perfetto equilibrio tra richiesta e disponibilità di energia, se nel mix energetico la quota di fonti rinnovabili non programmabili cresce, si devono prevedere sistemi di backup (ad esempio le batterie elettriche) in grado di compensare in breve tempo la minor produzione elettrica dovuta alle avverse situazioni meteo. Più in generale, la diffusione di solare ed eolico richiede il contemporaneo adeguamento del sistema elettrico (backup e altre misure dette di flessibilità), il cui costo si aggiunge a quello dell’installazione degli impianti di generazione. Infine, gli impianti di generazione da fonte solare o eolica sono caratterizzati da una bassa “densità di potenza” che rende necessaria una elevata occupazione di territorio per ottenere potenze e produzioni elettriche adeguate al fabbisogno. Per fornire la stessa potenza (calcolata come media annua) di una moderna centrale a gas naturale di 1000 MW che occupa una superficie pari a circa 0,22 km2, un parco fotovoltaico si dovrebbe estendere su una superficie circa 400 volte più grande (88 km2, un dato medio poiché il valore preciso dipende da più fattori, tra cui l’intensità dell’irradiazione solare del luogo dove sono installati i pannelli). Nel caso di un parco eolico, il fabbisogno di territorio sarebbe ancora maggiore (le pale devono rispettare una precisa distanza tra loro per evitare turbolenze), anche se in questo caso il terreno sottostante potrebbe essere destinato a scopo agricolo. 

Per superare questi ostacoli e consentire una più ampia diffusione di queste fonti, il processo di innovazione tecnologica - alimentato dalla continua attività di ricerca e sviluppo di industrie e accademia – si è da tempo messo in moto. E a questo processo sta contribuendo attivamente anche Eni. Se volete approfondire la conoscenza di solare ed eolico o se volete conoscere l’ampio impegno di Eni in questo campo, consultate questo sito. 

 

L’autore: Giuseppe Sammarco

Energy Sector Integrated Technical Studies Eni, Development, Operations & Technology.

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