Quali sono le energie rinnovabili e come funzionano

I principali tipi di energia rinnovabile coincidono con le fonti naturali da cui l’energia viene ricavata: 

• sole
• vento
• acqua
• calore geotermico
• biomasse
• moto del mare.

Ciascuna fonte può essere utilizzata con tecnologie diverse per produrre elettricità, calore o combustibili rinnovabili, a seconda delle caratteristiche del territorio, della disponibilità della risorsa e delle esigenze del sistema energetico.

L’energia solare utilizza la radiazione del sole per produrre energia elettrica o calore.

Nel primo caso, si parla di fotovoltaico: i pannelli fotovoltaici trasformano la luce solare in elettricità attraverso celle realizzate con materiali semiconduttori.

Nel secondo caso, si parla di solare termico, una tecnologia che utilizza il calore del sole per riscaldare acqua o ambienti.

Grazie alla modularità degli impianti, l’energia solare può essere utilizzata sia su piccola scala, ad esempio negli edifici, sia in grandi parchi fotovoltaici, contribuendo alla produzione di energia rinnovabile e alla riduzione del ricorso ai combustibili fossili.

L’energia eolica è prodotta sfruttando la forza cinetica del vento, che viene convertita prima in energia meccanica e poi in elettricità. Questo processo si realizza attraverso le turbine eoliche, impianti dotati di pale che ruotano grazie alla forza del vento e azionano un generatore in grado di produrre energia elettrica. Le turbine sono generalmente installate in aree con venti costanti e forti, come le coste e le colline.

Questa forma di energia è una delle fonti rinnovabili più antiche e utilizzate.  Grazie all’evoluzione tecnologica, può contribuire in modo significativo ed efficiente alla produzione di energia pulita nei territori in cui la disponibilità di vento rende sostenibile l’installazione degli impianti eolici. 

L’energia idroelettrica sfrutta il movimento dell’acqua per produrre elettricità, utilizzando la forza di fiumi, corsi d’acqua, salti naturali o bacini artificiali.

Gli impianti idroelettrici possono avere dimensioni molto diverse: dalle grandi centrali associate a dighe e invasi, fino ai microimpianti, pensati per valorizzare risorse idriche più contenute.

Questa forma di energia è l’unica fonte rinnovabile programmabile, è quindi molto affidabile, e, attualmente, la principale fonte di energia rinnovabile in Italia. 

L’energia geotermica sfrutta il calore presente nel sottosuolo per produrre elettricità o calore. A seconda della temperatura e delle caratteristiche della risorsa, può essere utilizzata in centrali geotermiche per la produzione elettrica oppure per il riscaldamento di edifici e reti locali. È una fonte rinnovabile generalmente più stabile rispetto a solare ed eolico, perché dipende dal calore terrestre e non dalle condizioni meteorologiche.

L’energia da biomasse è generata dalla valorizzazione di:

• residui di attività agricole, forestali e di giardinaggio
• colture energetiche di secondo raccolto
• rifiuti biodegradabili
• deiezioni animali.

Le biomasse possono essere utilizzate per produrre elettricità, calore, biocarburanti e biocombustibili. Questa fonte è particolarmente importante sia per la gestione dei rifiuti che per la riduzione delle emissioni di metano di origine fossile, nonché per la produzione di energia elettrica e termica rinnovabile.

L’energia marina sfrutta il movimento del mare per produrre energia, utilizzando fenomeni come onde, maree e correnti marine. È una risorsa meno diffusa rispetto a solare, eolico e idroelettrico, ma può avere un ruolo interessante nei territori costieri con condizioni favorevoli. Le tecnologie marine sono però ancora in fase di sviluppo e richiedono valutazioni specifiche su costi, impatti ambientali e integrazione con le infrastrutture esistenti.

I vantaggi delle energie rinnovabili riguardano sia l’ambiente sia il funzionamento del sistema energetico.

Le risorse rinnovabili, come detto, permettono di produrre energia riducendo il ricorso ai combustibili fossili, con una diminuzione delle emissioni climalteranti associate alla produzione di elettricità, calore e combustibili.

Un altro beneficio riguarda la sicurezza energetica. Integrare più fonti rinnovabili nel mix energetico consente di diversificare gli approvvigionamenti e di ridurre la dipendenza da risorse fossili soggette a disponibilità limitata, oscillazioni di prezzo e importazioni dall’estero.

In molti contesti, inoltre, tecnologie come fotovoltaico ed eolico sono diventate sempre più competitive, grazie all’evoluzione tecnologica e alla riduzione dei costi di produzione.

Le energie rinnovabili non eliminano da sole tutte le criticità del sistema energetico, ma rappresentano una leva centrale della transizione energetica. Per esprimere pienamente il loro potenziale, devono essere integrate con reti adeguate, sistemi di accumulo, tecnologie efficienti e strumenti di flessibilità, in grado di bilanciare produzione e consumi.

L’integrazione di un mix energetico con una quota crescente di rinnovabili richiede infrastrutture capaci di gestire una produzione più distribuita e variabile.

Le reti elettriche devono collegare impianti spesso localizzati in aree diverse da quelle di maggiore consumo e devono permettere il trasporto dell’energia dove e quando serve.

Gli accumuli energetici hanno un ruolo complementare. Batterie, pompaggi idroelettrici e altre soluzioni di storage consentono di conservare l’energia prodotta in eccesso e di renderla disponibile nei momenti di maggiore domanda o minore produzione. Questo è particolarmente importante per fonti come solare ed eolico, che possono generare più energia in alcune fasce orarie o stagioni e meno in altre.

Accanto a reti e accumuli, conta anche la flessibilità della domanda. In particolare, il sistema può adattarsi meglio alla disponibilità delle fonti rinnovabili con strumenti come:

• demand response
• gestione intelligente dei consumi
• interconnessioni e digitalizzazione della rete.

In questo modo, l’energia rinnovabile non viene considerata solo come produzione da aggiungere, ma come parte di un sistema più ampio da coordinare.

Le energie rinnovabili, come detto, hanno in genere un impatto climatico inferiore rispetto alle fonti fossili, ma non sono prive di effetti ambientali. Ogni tecnologia deve essere valutata considerando l’intero ciclo di vita, dalla produzione dei componenti alla costruzione degli impianti, fino alla gestione del territorio e al fine vita dei materiali.

Uno dei temi principali riguarda l’uso del suolo. Grandi impianti fotovoltaici, parchi eolici, infrastrutture di rete, centrali idroelettriche e colture destinate alle biomasse possono entrare in relazione con:

• paesaggio
• biodiversità
• attività agricole
• ecosistemi fluviali
• comunità locali.

Per questo la sostenibilità di una fonte non dipende solo dal fatto che sia rinnovabile, ma anche da:

• dove viene installata
• come viene progettata
• quali impatti produce sul contesto.

I criteri di valutazione dovrebbero includere:

• emissioni evitate
• consumo di suolo
• tutela degli habitat
• disponibilità della risorsa
• efficienza dell’impianto
• possibilità di riutilizzare aree già antropizzate
• compatibilità con le esigenze del territorio. 

Un mix rinnovabile sostenibile richiede quindi pianificazione, autorizzazioni coerenti e monitoraggio ambientale. Infine, sono fondamentali le soluzioni capaci di bilanciare decarbonizzazione, tutela della natura e del paesaggio e uso responsabile delle risorse.