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In Italia, così come in Europa, il settore energetico sta attraversando una transizione importante, legata agli obiettivi comuni di sostenibilità e sicurezza del sistema. In questo ambito la produzione di energia da fonte rinnovabile ricopre un ruolo fondamentale. Negli ultimi 10 anni abbiamo assistito ad un costante sviluppo di tali fonti, per i numerosi vantaggi ambientali e non che derivano dal loro utilizzo. Nell'ottica degli obiettivi comunitari sulla sostenibilità è nato anche un movimento globale, il Patto dei Sindaci per promuovere l'efficienza energetica e le fonti rinnovabili.
Inoltre, un tema molto attuale è quello delle comunità energetiche, che consentiranno a famiglie, aziende, comuni, cooperative e condomini di diventare produttori e venditori di energia. L'Italia ha progressivamente recepito la legislazione europea in materia di autoconsumo collettivo e configurazioni energetiche condivise.
Il governo e le aziende, invece, dovranno investire sulla riqualificazione e sullo sviluppo delle infrastrutture di energia rinnovabile anche per andare incontro agli obiettivi stabiliti nel net zero.
Quando una fonte è rinnovabile o non rinnovabile
Una fonte rinnovabile è considerata tale quando il suo sfruttamento avviene in un tempo confrontabile a quello necessario per rigenerarsi. Le rinnovabili sono da distinguere dalle fonti alternative, poiché quest'ultime sono le fonti diverse da quelle originate dagli idrocarburi, nelle quali viene compresa anche l'energia nucleare. Per produzione da energia rinnovabile si intende una produzione a partire da risorse naturali considerate inesauribili. Per questo motivo le fonti rinnovabili sono ritenute indispensabili per uno sviluppo sostenibile.
In Italia, così come negli altri paesi europei, sono previsti numerosi incentivi per la produzione da rinnovabile. In Italia il Gestore dei Servizi Energetici è l'ente incaricato che gestisce gli incentivi economici destinati alle fonti rinnovabili ed è quindi anche responsabile del loro monitoraggio.
Fonti di energia rinnovabili: quali sono?
Le fonti di energia rinnovabile possono distinguersi in programmabili o non programmabili, a seconda se è possibile prevedere o meno la produzione in base alla domanda di energia. Gli impianti idroelettrici a bacino, le centrali a rifiuti solidi urbani o biomasse sono ad esempio programmabili. Al contrario l'energia eolica dal vento o solare si definiscono non programmabili perché non possiamo pronosticare il meteo con assoluta certezza. Sul sito di Terna puoi trovare i dati sulla potenza installata nel nostro paese per tipologia di fonte rinnovabile.
Una risorsa rinnovabile: l'energia idroelettrica
Questi impianti trasformano l'energia potenziale dell'acqua in elettrica attraverso l'uso di una turbina accoppiata ad un generatore. Possono essere ad acqua fluente, ossia posizionati su corsi d'acqua, o a serbatoio/bacino che raccolgono l'acqua poi convogliata alle turbine in condotte forzate. Nel nostro paese la potenza installata di questo tipo di impianti supera i 21 GW, confermando l'idroelettrico come la prima fonte rinnovabile italiana per produzione.
Energia eolica dal vento: una fonte inesauribile
In questo caso è l'energia cinetica del vento che fa ruotare un aerogeneratore collegato alle pale, producendo corrente elettrica. Sul mercato esistono turbine di diversa taglia, da qualche kW (pale per microeolico da giardino) fino ad oltre 1 MW. Gli impianti eolici possono essere on-shore, installati sul terreno in zone all'aperto come rilievi collinari, oppure off-shore, posti in area marina, in zona costiera o in alto mare.
Leggi anche: quanto costa l'eolico.
Dopo il 2000 la crescita di questi impianti è stata esponenziale, soprattutto nelle regioni del Sud Italia e nelle isole, dove è stata installata la maggior parte degli impianti. In Italia abbiamo diversi parchi eolici con una potenza installata complessiva di oltre 10 GW. Vuoi saperne di più sui costi e sui vantaggi dell'energia eolica? Consulta la guida: eolico: definizione, costi, vantaggi e la situazione in Italia.
Pannelli fotovoltaici: energia solare e termica
Attraverso il modulo fotovoltaico si trasforma la radiazione solare in energia elettrica. Si sfrutta l'effetto fotoelettrico di alcuni materiali, il più usato è il silicio. La corrente prodotta dai pannelli è corrente continua e viene poi trasformata in alternata dall'inverter per poter essere utilizzata in casa. Lo sviluppo del fotovoltaico è in continua crescita nel mondo e anche in Italia, dove la potenza installata totale supera i 20 GW. Il fotovoltaico è molto diffuso nell'autoproduzione domestica (anche detta autoconsumo), grazie ai numerosi incentivi previsti come lo scambio sul posto.
Gli impianti solari termici producono invece acqua calda e sono principalmente installati per esigenze domestiche e non per la produzione di energia elettrica (impianti a concentrazione). L'impianto con pannelli termici cattura l'energia solare per riscaldare l'acqua, in sostituzione di una classica caldaia. Possono essere a circolazione naturale o forzata con una pompa e ne esistono di vari tipi: piani, a serpentina o a tubi sottovuoto. Per approfondire, leggi l'articolo dedicato al funzionamento dei pannelli solari termici.
Non mancano soluzioni innovative, come lo SmartFlower, un ingegnoso pannello fotovoltaico proveniente dall'Austria che segue i raggi del sole: un vero e proprio fiore intelligente che permette di sfruttare al massimo l'irraggiamento solare. Esistono inoltre le tegole fotovoltaiche, che garantiscono il minimo impatto ambientale.
Energia geotermoelettrica e bioenergie
Gli impianti geotermici sfruttano l'energia termica del sottosuolo, ossia il calore presente nella crosta terrestre. Dagli strati di roccia calda, a temperature superiori ai 150 °C, si produce vapore che alimenta poi una normale centrale con turbina e generatore di corrente elettrica. In Italia abbiamo alcuni impianti geotermici, che si concentrano in Toscana, Veneto e Campania, dove la risorsa è abbondante per lo sfruttamento a fini termici.
Le bioenergie rappresentano dei combustibili derivanti dai prodotti da biomassa, che può essere solida (come il cippato o i rifiuti biodegradabili), liquida (come oli vegetali, biodiesel) oppure biogas (come syngas), che alimentano impianti tradizionali, turbine a vapore o a gas.
Energia marina: le maree e il moto ondoso
La produzione di energia marina sfrutta il movimento dell'acqua presente nel mare, rappresentato dalle correnti, dalle maree o dal moto ondoso. L'energia meccanica viene poi trasformata in elettrica. Gli impianti possono essere sommersi e composti da cilindri fissati al fondale marino, galleggianti in mare aperto oppure costieri, sfruttando il principio della colonna d'acqua oscillante. Nel mondo sono presenti diversi impianti di questo genere ma non in Italia, dove ad oggi ci sono installazioni in fase di sperimentazione.
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Cosa sono le energie intermittenti?
Le energie intermittenti sono tutte quelle energie rinnovabili che non producono energia 24 ore su 24, ma che necessitano di determinati fattori esterni per poterne produrre, come ad esempio l'esposizione al sole per il fotovoltaico o la presenza di vento per le pale eoliche.
Con le energie intermittenti può capitare, proprio a causa di queste dipendenze situazionali, che non si ottenga la quantità di energia necessaria, oppure che ne venga prodotta in eccesso e non cumulabile, motivo per il quale questo tipo di energie ha richiesto la presenza di oneri di sbilanciamento. Questi oneri di sbilanciamento coprono i costi necessari a utilizzare altre fonti alternative quando la domanda prevista di energia da fonti rinnovabili intermittenti non può essere soddisfatta a causa di condizioni esterne.
Come funzionano e cosa sono le microgrid?
Per sfruttare le fonti rinnovabili e migliorare la capacità di efficienza energetica, si stanno sviluppando le cosiddette microgrid, che vantano oggi un mercato dal valore di diversi miliardi di dollari su scala globale.
La microrete (in inglese microgrid) è un gruppo localizzato di fonti di elettricità e accumulo che lavora in connessione ed in sincronia con la rete elettrica. La loro capacità è di integrare diverse unità di autoproduzione energetica dislocate, in particolare quelle derivanti da fonti rinnovabili. In Italia le utenze domestiche che hanno installato un impianto di produzione rinnovabile sono connesse alla rete elettrica in modo tale da poter immettere l'energia in eccesso e prelevare corrente quando necessario. Per consentire questo scambio di energia è indispensabile l'utilizzo di un contatore bidirezionale.
In più, grazie al gruppo di accumulo (grid energy storage) le microreti fungono da sistema di bilanciamento assorbendo l'energia in eccesso prodotta dal sistema elettrico e viceversa. Ciò consente loro anche di staccarsi e riconnettersi alla rete, intervenendo in caso di emergenza fornendo energia elettrica in continuità.
Ricapitolando, i vantaggi delle microgrid sono:
- sviluppo di nuovi impianti rinnovabili a favore della sostenibilità ambientale delle città;
- bilanciamento della rete elettrica;
- copertura del fabbisogno energetico in caso di emergenza.
Smartcity: New York sperimenta le microgrid
Un esempio del loro utilizzo arriva direttamente da New York. Il progetto prende il nome di Marcus Garvey Village Apartments Microgrid ed ha come obiettivo l'installazione di microgrid in un'area residenziale multi-familiare di Brooklyn. L'azienda incaricata del progetto è Demand, acquisita dal Gruppo Enel. Il Marcus Garvey Village Apartments Microgrid prevede l'installazione delle microreti in un complesso residenziale composto da 625 appartamenti, che integra una potenza di 400 kW di energia fotovoltaica, una cella a combustibile da 400 kW e 300 kW/1.200 kWh di storage gestita da un software.
Guardando al futuro delle microgrid, nel 2017 il mercato globale aveva un valore di 3,7 miliardi di dollari, con un tasso di crescita annuale nel periodo 2013-2017 del 23%. Per i prossimi anni si prevede un tasso di crescita del 15%, grazie soprattutto alla domanda dell'Asia-Pacifico. Il mercato mondiale è stimato superare i 30 miliardi di dollari, soprattutto negli Stati Uniti dove le microgrid diventano popolari non solo per la loro componente ambientale ma anche per la loro convenienza economica, come testimonia l'installazione dei microgrid:
- sui monti della Carolina del Nord, nell'ambito di un progetto infrastrutturale che ha visto l'installazione di 40 pannelli solari;
- in California, per soddisfare il fabbisogno energetico di 2.800 residenti di Borrego Springs.
Con le microgrid è possibile staccarsi dalla rete elettrica?
La risposta è no. Il sistema delle microreti possiede un'autosufficienza minima: può essere utile ad esempio in caso di emergenza, come durante un blackout, ma non può sopportare un fabbisogno energetico troppo elevato.
Per esempio nei giorni di grande caldo, quando i consumi elettrici aumentano a causa dell'aria condizionata, occorre una capacità di generazione elettrica che le microreti da sole non potrebbero sostenere senza la rete tradizionale, così come un condominio non potrebbe soddisfare il fabbisogno alimentare di tutti i suoi inquilini soltanto con il giardino biologico installato sul tetto.
Insomma, le microgrid non possono sostituire in toto il modello centralizzato di produzione di energia elettrica, ma ciò non toglie che rappresentino un grande passo per l'implementazione di energia rinnovabile e l'efficientamento energetico delle zone urbane.
Energia rinnovabile: la produzione in Italia
Terna è il gestore della rete di trasporto nazionale e ogni anno redige il Bilancio Elettrico Italia, dove analizza i dati relativi alla produzione e ai consumi di energia elettrica. Dai report più recenti emerge che la produzione netta totale di energia elettrica si attesta intorno ai 280 TWh a fronte di una richiesta superiore ai 320 TWh: la differenza viene colmata con le importazioni dall'estero.
A fronte di una produzione nazionale lorda di circa 296 TWh, una quota dominante è coperta dalla produzione termoelettrica, mentre la restante quota è suddivisa tra fonte idroelettrica, geotermica, eolica e fotovoltaica. La produzione da fotovoltaico continua a crescere anno su anno, mentre la produzione idroelettrica risente fortemente delle condizioni di piovosità annuali. Considerando la sola produzione lorda degli impianti da fonti rinnovabili, la quota maggiore è data dall'idrica con circa il 34% del totale, seguita dal 23% dell'energia da fotovoltaico.
| Fonte rinnovabile | Quota indicativa |
|---|---|
| Idroelettrico | ~34% |
| Fotovoltaico | ~23% |
| Eolico | ~17% |
| Bioenergie | ~17% |
| Geotermoelettrico | ~9% |
Rimane però il fatto che le rinnovabili in Italia ancora non decollino come potrebbero, nonostante il potenziale locale, per una serie di ragioni burocratiche, politiche ed amministrative. Anche nel Piano Nazionale Integrato Energia e Clima (PNIEC) si mette in evidenza la necessità di accelerare su tutte le questioni che riguardano la transizione energetica e lo sviluppo delle rinnovabili.
C'è però anche un'altra faccia della medaglia: esistono progetti d'avanguardia nel settore delle rinnovabili portati avanti da gruppi di ricerca italiani, che studiano e combinano l'energia termica e chimica dei fluidi con lo scopo di migliorare la conversione energetica dei processi industriali.
Auto elettriche: prese elettriche, ricarica e costo
In Italia le auto elettriche ancora non hanno avuto il successo riscontrato negli altri paesi d'Europa. Alcuni ostacoli, in primis il prezzo elevato e le scarse infrastrutture per la ricarica, frenano l'avvento delle auto pulite. Tutte le case automobilistiche stanno investendo molto in questo campo e si spera che a breve il settore avrà raggiunto una maturità tecnologica tale da invogliare più acquirenti. Ecco tutti i nostri consigli se stai pensando di acquistare un'auto elettrica.
Per quanto riguarda la ricarica, ad oggi è possibile effettuare la ricarica a casa dei veicoli elettrici (utilizzando una piccola stazione di ricarica a muro o delle prese elettriche adatte) oppure in strada con le colonnine di ricarica pubbliche.
La durata della ricarica delle batterie è ancora un limite per le auto elettriche e la ricerca si sta sviluppando molto in questo senso per cercare di ridurre le tempistiche di ricarica e al contempo aumentare l'autonomia. Le startup del settore stanno lavorando a prototipi di batterie ad alta intensità che dovrebbero garantire una ricarica rapida e al tempo stesso un'elevata autonomia.
Domande frequenti sulle energie rinnovabili
Le principali fonti di energia rinnovabile sono il solare (fotovoltaico e termico), l'eolico, l'idroelettrico, la geotermia, le bioenergie e l'energia marina. Tutte queste fonti si caratterizzano per il fatto di rigenerarsi naturalmente in tempi compatibili con il loro sfruttamento.
Le fonti programmabili consentono di pianificare la produzione in base alla domanda di energia (come l'idroelettrico a bacino o le biomasse). Le fonti non programmabili, come fotovoltaico ed eolico, dipendono invece da condizioni meteorologiche variabili e generano picchi e cali di produzione difficili da prevedere con precisione.
Le comunità energetiche sono gruppi di cittadini, aziende, enti pubblici o condomini che si associano per produrre, consumare e condividere energia da fonti rinnovabili, in particolare fotovoltaica. Permettono di abbattere i costi in bolletta e ridurre l'impronta ambientale del territorio.
Le microgrid (o microreti) sono gruppi localizzati di generatori rinnovabili e sistemi di accumulo collegati alla rete elettrica nazionale. Servono a integrare la produzione distribuita (come il fotovoltaico domestico), bilanciare i flussi di energia e garantire la continuità di alimentazione in caso di emergenza.
L'installazione di un impianto fotovoltaico conviene quando l'autoconsumo è elevato e quando si beneficia degli incentivi attualmente in vigore (detrazioni, scambio sul posto, comunità energetiche). Il tempo di ritorno medio dell'investimento per un impianto domestico standard si aggira intorno ai 7-10 anni.
Un'offerta luce verde certifica, tramite Garanzie di Origine emesse dal GSE, che l'energia immessa in rete proviene da fonti rinnovabili. Per scegliere la migliore, confronta il prezzo della componente energia, la quota fissa e le eventuali agevolazioni. Per supporto, chiama un esperto Selectra al numero 02 8295 8097.