Energie rinnovabili: cosa sono, esempi e ricerca in Italia

Quando parliamo di ambiente e di rispetto dell’ambiente, le energie rinnovabili sono un argomento cruciale. In questa guida scopriamo cosa sono le energie rinnovabili e quelle non rinnovabili, alcuni esempi di energie rinnovabili e lo stato dei lavori in Italia e della ricerca.

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Energie rinnovabili: cosa sono?

Cosa sono le energie rinnovabili? Le energie rinnovabili sono fonti di energia che non si esauriscono e che hanno un più basso impatto ambientale rispetto alle fonti non rinnovabili. Le fonti di energia non rinnovabile sono le fonti energetiche tradizionali che utilizzano combustibili fossili come il carbone, il petrolio e il gas naturale. Nel nostro pianeta le riserve di questi combustibili non sono illimitate e anzi, la rigenerazione di essi necessita di tempi piuttosto lunghi. L’utilizzo di energie non rinnovabili è inoltre spesso associata a fenomeni di inquinamento ambientale. 

Al contrario le fonti energetiche rinnovabili sono forme di energia non esauribile e rigenerabile. Tra le fonti di energia rinnovabili (anche chiamate fonti di energia alternativa per distinguerle da quelle no rinnovabili e tradizionali) ci sono il vento, il sole, le risorse idriche e geotermiche, le maree e le biomasse, ovvero la trasformazione di prodotti organici in energia elettrica. 

Energie non rinnovabili

Le energie non rinnovabili, che richiedono di tempi piuttosto lunghi per la rigenerazione e che sono per definizione esauribili e ad alto impatto ambientale, includono i combustibili fossili e quelli nucleari.

Il carbone è stato in passato la principale fonte di energia utilizzata per la produzione industriale di energia elettrica. Deriva dalla fossilizzazione di piante acquatiche. L’antracite, il più antico e pregiato, si è formato circa 400 milioni di anni fa. Il litantrace risale a circa 250 milioni di anni fa ed è il carbone più diffuso in natura. La lignite risale a circa 80 milioni di anni fa. La torba è il più giovane. Il carbone ha un alto impatto ambientale: sul clima a seguito del rilascio di grandi quantità di CO2, e sulla salute dell’uomo.

Il petrolio è un combustibile liquido composto principalmente da idrocarburi. Gli idrocarburi sono invece sostanze le cui molecole sono formate da idrogeno e carbonio (derivato dalla composizione di sostanze organiche ad opera di batteri anaerobici). Il petrolio è il prodotto di una trasformazione chimica durata centinaia di milioni di anni. Per estrarlo sono necessari procedimenti ad alto impatto ambientale, articolati e costosi e che variano a seconda del giacimento di provenienza (se on-shore o off-shore).

Uranio, plutonio ed energia nucleare

L’uranio e il plutonio usati per produrre energia nucleare sono in grado di produrre grandi quantità di energia ad un costo elevatissimo per l’ambiente e la salute dell’uomo e questi minerali non sono inesauribili. Per questo motivo anche il nucleare non può essere considerato una fonte di energia rinnovabile.

Lo sfruttamento dell’energia nucleare da fusione nel ciclo del deuterio e trizio, prodotta a partire da elementi in pratica inesauribili in natura, è da considerarsi energia rinnovabile secondo la definizione unanimamente accolta di rinnovabile. Lo scavo del minerale, però, la sua raffinazione, l’arricchimento, il riprocessamento e lo stoccaggio delle scorie radioattive comportano elevati consumi energetici e la produzione di una quantità elevata di CO2.

Il gas naturale è la conseguenza di una reazione chimica che necessita di tempi lunghissimi ed è spesso estratto con metodi ad alto impatto ambientale come il fracking (fratturazione idraulica).

Come funzionano le energie rinnovabili?

Con l’aumento della domanda di energia che è in costante crescita, le riserve delle fonti non rinnovabili tendono ad esaurirsi mentre la loro combustione e l’eccessivo sfruttamento aumenta i danni ambientali.

Le energie rinnovabili, proprio perché provengono da fonti di energia che appartengono alla struttura fisica del nostro Pianeta, sono rinnovate costantemente e riprodotte dagli elementi naturali, pertanto non sono soggette ad esaurimento.

Le fonti rinnovabili rappresentano il futuro dell’energia e sono l’alternativa ecologica perseguita dalla maggior parte delle nazioni, in modo più o meno incisivo.

Il cambiamento climatico e il riscaldamento globale impongono un’attenzione maggiore nella direzione di salvaguardare la situazione globale dell’ambiente e la salute dell’uomo. Il principale vantaggio del produrre energia da fonti rinnovabili riguarda, però, non solo i benefici per l’ambiente, ma anche la stabilità che sono in grado di garantire nel tempo e l’indipendenza da fornitori esterni e dagli equilibri geopolitici.

Energie rinnovabili in Italia

Secondo la legge italiana che ha recepito, attraverso il Decreto Legislativo 28 del 03/03/2011, i contenuti della Direttiva 2009/28/CE, le fonti di energia rinnovabile sono: l’energia eolica, solare, aerotermica, geotermica, idrotermica e oceanica, idraulica, biomassa, gas di discarica e gas residuati dai processi di depurazione e biogas.

In Italia il 16% del consumo di energia deriva dalle fonti rinnovabili: per un buon 65% da fonti idroelettriche e geotermiche e per il 30% da biomasse, mentre solo il 3% deriva dalle nuove rinnovabili, come l’eolico (2,1%) e il solare (meno dello 0.15%).

Il fotovoltaico è in aumento negli ultimi anni. Difatti, solo nel 2017 ha prodotto in Italia l’8.7% dell’elettricità, posizionando il nostro Paese al quarto posto nella classifica mondiale.

Un altro dato importante riguarda l’eolico, sempre più di rilievo negli ultimi anni a tal punto da far guadagnare all’Italia, nel 2018, il primato di Paese europeo con la maggiore produzione di energia prodotta dal vento.

Esempi e lista delle energie rinnovabili

Le energie rinnovabili si possono distinguere in classiche e non convenzionali. Tra le fonti di energia rinnovabili classiche ci sono quelle usate dall’uomo anche in passato, come l’energia idroelettrica e quella geotermica. Vediamo tutti gli esempi di fonti di energie rinnovabili, classiche e non classiche, nel dettaglio.

  • Energia eolica

L’ energia eolica è prodotta dalle correnti dei venti, che nonostante siano intermittenti, riescono a produrre una quantità di kilowattora sempre più elevata grazie alle nuove tecnologie.

Viene usata a livello locale in fattorie e abitazioni ad uso privato e prodotta grazie a turbine e pale eoliche che riproducono il sistema di funzionamento dei vecchi mulini a vento.

  • Energia solare

Esistono due tipi di energia solare: il solare termico o termodinamico
e il solare fotovoltaico.

L’energia solare include tutte quelle tecnologie in grado di produrre calore ed elettricità a partire dalla luce solare.

Viene sfruttata per il riscaldamento dell’acqua calda tramite gli impianti fotovoltaici e quelli solari termici, per generare calore e riscaldare gli ambienti e per l’illuminazione.

La luce solare catturata dai dispositivi termici e dai pannelli fotovoltaici viene trasformata in energia elettrica o sfruttata per il riscaldamento di edifici e aziende.

  • Energia geotermica

L’energia geotermica sfrutta il calore della Terra. In particolare quello rilasciato da elementi quali uranio e potassio presenti sulla superficie terrestre, da rocce e riserve d’acqua presenti nel sottosuolo per trasformarlo in energia elettrica.

Viene utilizzata per fare fronte al fabbisogno energetico degi edifici privati ma anche essere su larga scala di edifici commerciali e serre.

  • Bioenergia

Quella delle biomasse è una forma di energia rinnovabile derivante da piante e animali. Quindi da: biocarburanti, gassificazione, biogas, oli vegetali, olio di alghe, cippato, gas di discarica etc… che permette di produrre calore ed elettricità, oltre che combustibili liquidi.

I residui organici prodotti da animali e vegetali, i rifiuti urbani e quelli industriali biodegradabili sono utilizzati per la produzione di energia termica. Questo avviene attraverso appositi impianti che incanalano gas metano o per la produzione di combustibili liquidi.

Le biomasse sono utilizzate soprattutto dalle industrie manifatturiere e dalle grandi aziende di trasporto per produrre energia elettrica o per alimentare i loro mezzi.

  • Energia idroelettrica

L‘energia idroelettrica, un tempo utilizzata nei mulini ad acqua, è oggi prodotta soprattutto grazie alle dighe che canalizzano le risorse idriche in bacini artificiali per poi immetterle in apposite turbine. Negli impianti di accumulazione l’elettricità viene prodotta in seguito alla deviazione di un corso d’acqua che scorre in apposite turbine..

  • Energia oceanica

L’energia oceanica (energia delle correnti marine, delle maree, del moto ondoso e talassotermica) sfrutta il moto delle onde, il riscaldamento dell’acqua e il movimento di correnti e maree per produrre energia elettrica.

Energie rinnovabili: la ricerca

Alcuni paesi come Germania, Spagna, Stati Uniti e Giappone stanno investando più di altri nella ricerca di nuove energie rinnovabili. 

Le tecnologie che sono ancora in corso di sviluppo includono la gassificazione avanzata delle biomasse, le tecnologie di bioraffinazione, le centrali solari termodinamiche, l’energia geotermica da rocce calde e asciutte (Hot-dry-rocks) e lo sfruttamento dell’energia oceanica. Tali tecnologie non sono ancora completamente testate o hanno una commercializzazione limitata. Molte potrebbero avere un potenziale comparabile alle altre forme energetiche rinnovabili, ma dipendono ancora dal dover attrarre adeguati investimenti in ricerca e sviluppo.