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L’energia a basso impatto che arriva dall’acqua e dal suolo

L’energia idroelettrica, marina e geotermica, sono fonti che nel mix energetico contribuiscono a ridurre le emissioni inquinanti.

di Giuseppe Sammarco
22 maggio 2020
6 min di lettura
diGiuseppe Sammarco
22 maggio 2020
6 min di lettura

Tra gli interventi di mitigazione che modificano il mix energetico sostituendo fonti a elevato impatto sul riscaldamento globale con fonti a impatto minore o nullo, vi sono le tecnologie che sfruttano le potenzialità offerte dall’idrosfera (il mondo del ciclo dell’acqua) e quelle che ricavano energia dal calore presente nel profondo del suolo (la geotermia).

Iniziamo dall’energia idroelettrica

Questa tecnologia è conosciuta da molti decenni, ampiamente diffusa e sfrutta la forza di gravità per produrre – attraverso un flusso di acqua che precipita o scorre dall’alto verso il basso - il moto rotatorio di una turbina accoppiata a un generatore elettrico. Attualmente i grandi impianti idroelettrici sono la più importante tra le fonti rinnovabili: l’International Energy Agency stima che nel 2018 abbiano generato il 16% del totale dell’energia elettrica prodotta a livello mondiale e ben il 62% del totale prodotto dalle sole fonti rinnovabili. Nei paesi industrializzati questa risorsa è già stata ampiamente sfruttata ed è più difficile trovare nuove possibilità di applicazioni di grandi dimensioni. Il potenziale tecnico esisterebbe, ma i costi dei nuovi progetti e i problemi di sostenibilità e impatto su territorio e paesaggio sarebbero molto elevati. La costruzione di grandi invasi in valli arginate da enormi dighe artificiali, il loro allagamento, la delocalizzazione della popolazione e, infine, la regolazione del flusso delle acque sulla base delle esigenze di produzione elettrica si scontrerebbero con le attività economiche e gli insediamenti umani pre-esistenti.  

In molti paesi in via di sviluppo, invece, l’idroelettrico presenta notevoli opportunità di crescita non essendo ancora state utilizzate le aree meno problematiche, ovvero caratterizzate da un minor costo di investimento e un basso impatto sociale e ambientale. Oltre ai grandi impianti esistono anche quelli di piccola taglia di potenza inferiore ai 10 MW, chiamati piccolo, mini e micro idroelettrico (in ordine decrescente di potenza). Questi impianti, di norma, sono poco impattanti sul territorio e sfruttano piccoli dislivelli per generare un quantitativo di elettricità sufficiente a soddisfare consumi che vanno da quelli di una o più famiglie fino a quelli di qualche migliaio.

L’energia delle onde

Esistono o sono in fase di studio molte altre opzioni tecnologiche in grado di produrre energia dalle grandi masse di acqua in movimento (correnti marine, maree e moto ondoso) o dalle differenze di temperatura (tra strati superficiali e profondi del mare) e di salinità (presenti ad esempio in corrispondenza degli estuari dei fiumi). Attualmente la loro ampia diffusione è ostacolata dalla difficoltà di ridurre i costi o dalla immaturità tecnologica. Come accaduto per l’eolico e il solare, non possiamo passarle tutte in rassegna e mi limito, pertanto, a illustrarne una, sviluppata da Eni in Italia - in collaborazione con il Politecnico di Torino e il suo spin-off Wave for Energy - e dotata di un’elevata potenzialità di sviluppo.

Si tratta della tecnologia ISWEC (Inertial Sea Wave Energy Converter) che produce elettricità sfruttando il moto ondoso, una fonte di energia rinnovabile tra le più rilevanti ma non ancora utilizzata. Il sistema è costituito da uno scafo galleggiante sigillato con al suo interno una coppia di sistemi giroscopici collegati ad altrettanti generatori. Le onde provocano il beccheggio dell’unità, ancorata al fondale ma libera di muoversi e oscillare. Il beccheggio viene intercettato dai due sistemi giroscopici collegati a generatori che lo trasformano in energia elettrica. Una soluzione semplice, con un cuore d’alta tecnologia. Il primo impianto pilota di 50 kW è già attivo a Ravenna, ma Eni sta lavorando allo sviluppo di un modello su scala industriale grazie a un accordo con Cassa Depositi e Prestiti, Fincantieri e Terna che mettono a sistema le competenze nei rispettivi ambiti di competenza. Inoltre, il Politecnico di Torino e Eni hanno rafforzato la loro collaborazione al fine di ampliare lo studio delle forme di energia provenienti dal mare e istituire - tra l’altro - il laboratorio di ricerca “MarEnergy Lab”, che avrà lo scopo di accrescere la conoscenza su queste tecnologie e accelerarne il passaggio alla fase industriale.

I vantaggi dell’energia geotermica

La seconda fonte rinnovabile oggetto di questa puntata è prodotta grazie a impianti che utilizzano il calore presente nelle profondità della terra, una eredità del suo processo di formazione. L’acqua presente in superficie si infiltra naturalmente nel terreno e scende fino a incontrare strati del sottosuolo a temperatura elevata che la riscaldano e possono trasformarla in vapore. In condizioni favorevoli, l’acqua calda o il vapore possono riaffiorare in superficie sotto forma di sorgenti calde, soffioni, fumarole e geyser.  Per un utilizzo intensivo, però, è necessario prevedere pozzi produttivi che prelevino dal sottosuolo il vapore che poi alimenta turbine che generano elettricità. Dopo l’utilizzo, il fluido viene avviato ai pozzi di re-iniezione nel sottosuolo per completare il ciclo di sfruttamento della risorsa. Il vantaggio dell’energia geotermica è che, al contrario di altre fonti rinnovabili come il sole e il vento, consente una produzione elettrica continua e programmabile. Il principale vincolo della geotermia è dato dalla limitata disponibilità di aree che presentano caratteristiche tali da rendere economica la generazione elettrica utilizzando le tecnologie attuali. Le aree utilizzabili potrebbero essere ampliate ma, per poterlo fare con profitto, è richiesta una riduzione dei relativi costi di impianto. Anche la geotermia, inoltre, non è esente da impatti di tipo ambientale, poiché assieme al vapore possono fuoriuscire dal sottosuolo altri gas inquinanti o anidride carbonica. Esiste infine la geotermia a bassa entalpia (detta pompa di calore geotermica), una tecnologia utilizzata per il riscaldamento e raffrescamento degli edifici che sfrutta lo scambio termico con il sottosuolo superficiale per mezzo di una pompa di calore. Questa applicazione è conosciuta da tempo ed è diffusa in alcuni Paesi, ma rimane penalizzata dall’elevato costo iniziale di progettazione e installazione. Nel prossimo articolo proseguiremo la nostra rassegna e parleremo delle biomasse e dei biocombustibili.

 

L’autore: Giuseppe Sammarco

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