Fonti di Energia Rinnovabili
Le Fonti di Energia Rinnovabili (F.E.R.) sono in larga parte derivanti dall'energia solare, generatrice, appunto, di quasi tutta l'energia nel nostro sistema solare sia delle FER e sia delle fonti esauribili, le FER sono dette anche fonti di energia alternativa, termine improprio visto che in origine sono state le fonti esauribili quali il carbone e il petrolio ad essere alternative alle fonti rinnovabili quali la legna e la forza cinetica dell'acqua e del vento già utilizzate prima dell'impiego dei combustibili fossili.

Oggi le FER sono utilizzate in modo marginale, solo le tecnologie idroelettriche sono sopravvissute in modo significativo all'introduzione delle fonti esauribili, con un contributo energetico totale del 8% dato dalla produzione del 19% di energia elettrica a livello globale.

Comunemente si ritiene che l'energia ottenibile dalle FER sia troppo costosa se paragonata al costo dell'energia ottenuta dalle fonti primarie esauribili, questo non è esatto, o meglio lo è sempre meno, oggi solo le tecnologie fotovoltaiche non sono competitive, inoltre viene comunemente ritenuto che il potenziale delle FER non sia tale da soddisfare le necessità energetiche della nostra società e questa è una affermazione clamorosamente errata, in quanto le potenzialità sono enormi e abbondantemente sufficienti per le necessità energetiche in tutto il pianeta, in molti casi ci sarebbe anche la possibilità poter scegliere le FER più adatte nel contesto territoriale, tra le varie possibili sullo stesso.

Potenziale attuale delle tecnologie FER

 Attualmente la richiesta globale di energia è per una potenza di circa 10 TW.

L'energia captabile con le tecnologie già sviluppate o in via di perfezionamento è valutata in circa 80-90 TW
Potenziale FER 


Costi di impianto attuali e previsioni di costo dei principali sistemi FER


Costi capitali per la produzione di elettricità da Fonti rinnovabili

Immagine: www.ilsolea360gradi.it/2004/novembre2004.pdf

  Costi attuali e previsione di costo dell'energia prodotta dalle FER

  Tecnologia

Costo attuale (€/kWh)

Riduzione di costo  negli ultimi dieci anni (%)

Riduzione di costo nei prossimi 10 anni (%)

 

Idroelettrico

     
Grande idro         0,02-0,04        costante  leggero aumento

Mini idraulica

0.02-0.10

costante

leggera diminuzione

 

Biomasse

combustione di rifiuti

0.02-0.14

costante

crescita continua

digestione aerobica 

0.02-0.14

5-10

5-10

gas dai rifiuti

0.04-0.06

10-15

costante

biomasse solide

0.04-0.07  (calore)

0.08-0.1j(en. el)

5-10 (calore)

10-15g(en. el.)

10-20 (calore)

40-70 (en. el.)

 

Biocarburanti

etanolo

0.30-0.40 

5-10

25-50

biodiesel

0.50-0.60 

5-10

20-25

 

Solare

Solare termico per energia termica

0.03-0.15

30-60

30-50

Solare termico per energia elettrica

0.08-0.20

50

70-80

Fotovoltaico

0.50-1.50

40

40-50

 

Eolico

Eolico a terra        0.04-0.08          30-50          30-50

Eolico off-shore

0.05-0.08

 

30-40

IEA (International Energy Agency)

I valori variano a seconda delle località e delle nazioni.

Per comparazione, i costi convenzionali per la generazione elettrica sono compresi fra i 0,04 €/kWh per una grande impianto termoelettrico ed i 0,1 €/kWh per un piccolo generatore diesel. I carburanti costano all'origine da 0,16 €/kWh per il metano ai 0,40€/kWh per la benzina.
Energia Solare
L’energia prodotta dalle reazioni nucleari all’interno del Sole percorre la distanza che separa la nostra stella dalla Terra in 8 minuti; una volta giunta a noi ha una potenza di 1350 Watt (W) per ogni metro quadrato: questo valore è chiamato "costante solare", in quanto il suo valore non varia nel tempo.

La superficie della Terra viene raggiunta da 170.000 TW (1 TeraWatt = 1milione di milioni di Watt) di energia solare.

Di questi 170.000 TW:

  • 50.000 TW vengono riflessi dagli strati superiori dell’atmosfera;
  • 30.000 TW vengono assorbiti dall’atmosfera;
  • 90.000 TW arrivano alla superficie terrestre.

Di questi 90.000 TW, la maggior parte viene riflessa oppure viene assorbita e riemessa dalla superficie della Terra. Una porzione invece si trasforma:

  • 40.000 TW servono per sollevare l'acqua dei mari sino alle nubi,
  • 370 TW mettono in moto il vento,
  • 80 TW vengono trasformati dalla fotosintesi delle piante in energia chimica.

Tutta l’energia che arriva sulla terra, atmosfera compresa, (120.000 TW) viene poi riemessa sotto un’altra forma: la radiazione infrarossa ad onde lunghe: tutta la superficie terrestre emette in questo modo 120.000 TW.

In questo modo la temperatura dell’atmosfera e della superficie terrestre rimane costante: la temperatura di qualsiasi corpo infatti non cambia quando l'energia che assorbe è pari a quella che emette.

La Terra è così attraversata da un immenso flusso di energia che si modifica e si trasforma, pari a 120.000 TW di potenza

Coltivare questa fonte di energia rinnovabile significa proprio imparare ad intercettare una parte dell'immenso flusso di energia che attraversa la superficie terrestre: parte dei

  • 40.000 TW di energia solare incidente al suolo
  • 10 TW di energia dell’acqua, (equivalente al fabbisogno energetico totale)
  • 370 TW di energia del vento e delle onde
  • 80 TW di energia delle piante.

Fonte: www.provincia.torino.it/ambiente-provto/prog_energia/energia/ensol.htm

L'energia solare può essere utilizzata direttamente come energia luminosa, termica ed elettrica.

Nella sezione "Solare termico" sono trattati tutti gli argomenti e le tecnologie che utilizzano il calore trasmesso dall'energia solare

Nella sezione "Solare fotovoltaico" sono trattati tutti gli argomenti e le tecnologie attuali ed in via di sviluppo derivanti dall'effetto fotovoltaico provocato dall'irraggiamento solare.
Energia Idroelettrica
Il costo di un kWh ottenuto con i sistemi idroelettrici è sempre stato competitivo nei confronti delle fonti esauribili, questo è evidente in quanto i costi di produzione per lo sfruttamento delle risorse idriche sono imputabili ai soli impianti di produzione e non ci sono costi per materie prime (es. combustibili), mentre i costi di manutenzione e di gestione sono grossomodo paragonabili se non inferiori ai costi di gestione e manutenzione degli impianti termoelettrici.

L'attuale sistema idroelettrico è incentrato quasi esclusivamente sulle grosse centrali a bacino di raccolta, una quota minore è data dalle centrali ad acqua fluente, mentre non è per nulla sfruttata la potenzialità data dagli impianti di piccola taglia, che vanno da qualche MW ad 1 kW di potenza, sistemi che sono fattibili, economici, potenzialmente più ecologici e sicuri dei grossi impianti e che potrebbero dare un significativo apporto al sistema energetico.

Il perché non vengano sfruttate tali potenzialità è da ricercarsi nella scarsa attenzione delle istituzioni preposte all'ordine e alla gestione delle risorse idriche, scarsa attenzione che si evidenzia anche in occasione di abbondanti precipitazioni le quali sono sufficienti a creare allagamenti a volte anche drammatici. Una buona organizzazione e pianificazione delle risorse idriche potrebbe permettere un notevole maggior sviluppo dello sfruttamento idrico ed idroelettrico e una maggiore prevenzione di eventi alluvionali catastrofici.

Le tecnologie idroelettriche non riguardano solo i bacini e i corsi d'acqua ma anche l'ambiente marino, in questi anni sono state messe a punto tecniche idroelettriche per lo sfruttamento delle maree, addirittura da più di 30 anni esistono impianti che permettono di ottenere energia elettrica ad un costo di 0.015 € /kWh, (La Rance, Francia) oggi ci sono tecnologie che sfruttano anche le correnti di marea adottate in Granbretagna e in Norvegia, meno invadenti e più ecologiche, in Scozia ci sono sistemi sperimentali ma ormai positivamente collaudati per lo sfruttamento delle onde, di piccola taglia e possono essere utilizzati in ambiente off-shore anche abbinati a dei generatori eolici, il potenziale di tali sistemi è enorme, vari enti tecnici e scientifici ritengono che le tecnologie idroelettriche marine possano soddisfare in assieme 4 volte il fabbisogno energetico mondiale, senza contare le tecnologie terrestri.

Nella sezione "Energia Idroelettrica" c'è un ampia panoramica degli attuali sistemi idraulici e delle turbine attualmente utilizzate, nonché la descrizione delle tecnologie per il possibile utilizzo dell'energia del mare.
Biomasse e bioenergia
Le biomasse sono una fonte primaria con una potenzialità globale tale da soddisfare non solo i fabbisogni energetici ma anche l'approvvigionamento di materie prime per vari prodotti industriali, edili ed alimentari, se si promuovesse una cultura per valorizzare tale risorsa economica il maggior utilizzo delle biomasse per le produzioni industriali (materie plastiche, bioedilizia e quant'altro) provocherebbe una maggiore disponibilità di materiali di scarto da utilizzare per la produzione di energia, inoltre si avrebbe la convenienza ad attuare una logica di rimboschimento, (banalmente: tagliare un albero e metterne a dimora 2 o 3 ) in quanto rientrerebbe nella strategia dell' approvvigionamento delle materie prime utili all'industria.

Una civiltà migliore dell'attuale provvederebbe a sviluppare le superfici verdi con colture a fusto e/o a rapido sviluppo in tutte le aree non necessarie alle attività agroalimentari, anche a rotazione, ciò produrrebbe una maggiore protezione dei suoli dagli agenti atmosferici con una maggiore ritenzione idrica e fertilizzazione naturale degli stessi, tutto questo grazie allo sfruttamento dell'energia solare che sarebbe così catturata ed immagazzinata grazie alla fotosintesi clorofilliana per la produzione di varie tipologie energetiche. Effetti collaterali: ossigenazione dell'aria e sequestro di CO2. Le attuali tecnologie agronomiche sono più che sufficienti per provvedere alle colture maggiormente idonee ad ogni ambiente anche senza abusi nell'utilizzo delle tecnologie OGM e con la salvaguardia (e anzi l'aumento) delle diversità biologiche.

Già oggi ci sono molti esempi della convenienza delle biomasse per diversi usi energetici, in molti casi si possono ottenere risparmi nell'ordine del 60-70% per il riscaldamento domestico sopratutto se si adottano le nuove tecnologie che permettono anche un contenuto tasso di emissione in atmosfera di inquinanti. Molte tecnologie in fase pre-commerciale dimostrano che le biomasse possono essere nettamente convenienti anche per la produzione di energia elettrica.

Note:

"I boschi trascurati e abbandonati favoriscono l'azione degli incendiari''. Guido Bertolaso, responsabile della Protezione Civile italiana

Nella sezione "Bioenergia" sono ampiamente trattati gli aspetti di questa risorsa naturale.
Energia eolica, energia dal vento
I sistemi eolici sono, tra le FER , quelli che hanno avuto il maggior sviluppo negli ultimi anni, sono sempre meno, anche tra gli ambientalisti, gli oppositori a tali sistemi, mentre sono sempre maggiori gli studi che mettono in evidenza quale enorme potenziale abbia l'energia cinetica del vento.

In uno studio per quantificare le risorse d'energia eolica mondiali chiamato Wind Force 12 la European Wind Energy Association e Greenpeace concludono che il potenziale mondiale d'energia generabile dal vento sarebbe addirittura il doppio della domanda d'elettricità mondiale prevista per il 2020. Il vento è abbondante, economico, inesauribile, ampiamente distribuito, non danneggia il clima ed è pulito. Anche i costi sono scesi, e ora sono ben più favorevoli.

Nel 1991 un inventario nazionale per la risorsa eolica presentato dal dipartimento statunitense dell'energia meravigliò il mondo dichiarando che i tre Stati più ricchi di tale risorsa (Nord Dakota, Kansas e Texas) avevano abbastanza energia eolica da soddisfare i bisogni energetici nazionali. Ora un nuovo studio condotto da un team d'ingegneri dell'Università di Stanford sostiene che l'energia eolica potenziale è notevolmente maggiore di quella stimata nel 1991.

I progressi nel disegno delle turbine eoliche degli ultimi 10 anni permettono a queste di operare anche a velocità del vento inferiori, imbrigliando una quantità maggiore di energia e raccogliendola ad altezze maggiori, aumentando la quantità di energia eolica sfruttabile. Moltissimi territori potrebbero essere utilizzati per generare energia eolica in aree scarsamente popolate, regioni ventose come le grandi pianure del Nord America, il nordovest della Cina, la Siberia Orientale e le regioni argentine della Patagonia, oltre all'enorme potenziale degli impianti offshore.

Aspetti economici
Attualmente, in Italia, il costo di installazione, ipotizzando l'impiego di aerogeneratori da almeno 600 kW di potenza nominale, si può ritenere compreso fra un minimo di 850 € ed un massimo di 1.300 €/kW andando da siti pianeggianti a siti caratterizzati da orografia complessa. Il costo della macchina può ritenersi, prudenzialmente, compreso fra 2/3 e 3/4 del costo totale di installazione in funzione delle caratteristiche orografiche del sito.

Quando saranno disponibili rilevazioni di mercato ufficiali anche in Italia sarà possibile fornire indicazioni più precise. Attualmente, in linea di principio, può dirsi che una centrale da circa 10 MW, allacciata quindi alla rete elettrica in AT, potrebbe avere un costo di realizzazione compreso fra i 8 e i 12,7 milioni di Euro in funzione dell'orografia del sito. Applicazioni sempre in rete ma allacciate a quella di MT (impianti con potenza di circa 2-3 MW) potrebbero avere un costo di realizzazione compreso tra 0,9 e 1,1 milioni di Euro per MW installato. Il costo di produzione varia in funzione della taglia delle macchine e della ventosità del sito.

Dopo essere stato, nel corso degli ultimi anni, a livelli di 0,045 - 0,075 €/kWh, stime più recenti lo indicherebbero in un range compreso fra 0,035 e 0.045 €/kWh. Presto il costo del kWh da fonte eolica, potrebbe raggiungere anche 0,03 €/kWh divenendo così confrontabile con quello proveniente dagli impianti turbogas. Bisogna ricordare che l'energia prodotta varia con il cubo della velocità del vento, il costo del kWh prodotto dipende fortemente dalla ventosità del sito e quindi la sua scelta è fondamentale e deve basarsi su una corretta campagna anemologica.

Gli impianti di piccola taglia costano nell'ordine dei 1.000-1.500 € al Kw di potenza nominale, questo anche perchè, a differenza degli aerogeneratori di grossa taglia, non hanno ancora un mercato sviluppato, anche per i ritardi nelle normative che permettano l'allacciamento alla rete elettrica di tali sistemi, mentre è permesso per i sistemi fotovoltaici che invece sono molto meno convenienti, ciò risulta molto strano visto che non sussistono di fatto molte diversità nell'allacciamento alla rete elettrica tra i due sistemi, comunque sembra che entro la fine del 2003 sia possibile l'allacciamento alla rete elettrica anche dei sistemi eolici di taglia fino a 20kW di potenza nominale.

Fonte: www.isesitalia.it/tec/txt_t005.html

Nella sezione "Eolico" gli approfondimenti sulle tecnologie, anche del mini e micro-eolico.
Energia geotermica
La coltivazione dell'energia geotermica avviene utilizzando le acque sotterranee riscaldate dal calore interno della Terra o dalla presenza di manifestazioni magmatiche prossime alla superficie terrestre.

Con le tecnologie attuali il potenziale geotermico per la produzione di energia elettrica a livello globale è stimato in 80.000 MW di potenza nominale, con un costo al kW/h di 0,035-0,045 €

Il potenziale energetico delle acque calde per usi termici è assai ampio in Europa, in Asia, nell'America Centrale e Meridionale.
A seconda della temperatura del fluido geotermico sono possibili svariati impieghi: acquacoltura (al massimo 38 °C), serricoltura (38 - 80 °C), teleriscaldamento (80 - 100 °C), usi industriali (almeno 150 °C), e molti altri. In alcuni paesi si utilizza il calore geotermico per l’essiccazione del legname (Nuova Zelanda), della farina di diatomee (Islanda), del piretro (Kenya) e per l’allevamento di alligatori (USA, Giappone).


Il calore geotermico può essere utilmente sfruttato anche attraverso un dispositivo detto "pompe di calore geotermiche". Non sfrutta propriamente il calore geotermico in quanto questo è endogeno, sfrutta piuttosto la caratteristica di regolarità termica della parte superficiale (circa 120 metri di profondità ) della crosta terrestre, regolarità che è data dall'assorbimento del calore dall' irradiazione solare e non dal calore interno della terra.

Con le sonde geotermiche si può climatizzare un ambiente sia d'estate che d'inverno, la potenzialità di questo sistema è superiore al 50% delle necessità energetiche per la climatizzazione invernale ed estiva e quindi è un'enorme potenziale ad un costo molto conveniente.

Nel breve termine le applicazioni descritte continueranno ad essere le uniche commercialmente utilizzabili.

Molti serbatoi (o acquiferi) per la produzione di energia elettrica si trovano in Paesi in via di sviluppo e, in tal caso, la risorsa geotermica può essere considerata anche un'eccellente opportunità di sviluppo sostenibile .

Nel medio e lungo termine si prevede uno sviluppo della tecnica basata sull'utilizzo di rocce calde secche Hot Dry Rock o Deep Heat Mining situate in profondità. Gli esperti di molti Paesi, tra cui Usa, Giappone, Inghilterra, Francia, Germania, Belgio e Svizzera, stanno studiando la possibilità di perforare pozzi in zone dove non ci sono serbatoi e di iniettarvi acqua per farla scaldare in profondità dal calore della Terra, farla risalire da altri pozzi e infine utilizzarla come fluido energetico per centrali termolettriche. Tale tecnologia, se sviluppata, darebbe origine a un potenziale tale da soddisfare da solo il fabbisogno di energia elettrica e termica.

Per approfondimenti vedere alla sezione "Geotermico"
Risparmio energetico, recupero risorse e tecnologie efficienti
La fonte di energia rinnovabile più intelligente è il recupero e il risparmio dell' energia stessa, può sembrare un'affermazione lapalissiana e anche banale ma è oggettivamente così.

Tale settore comprende una infinità di sistemi e applicazioni , dalle lampadine ad alta efficienza a costi contenuti al recupero dell’energia elettrica dissipata e/o scaricata a terra nelle ore notturne, dall’adozione dei motori elettrici alla massima efficienza (EFF 1) alla promozione del carsharing e alla diffusione dei sistemi di cogenerazione e trigenerazione anche abbinati a sistemi di teleriscaldamento e svariate decine di altre iniziative e possibilità anche molto concrete con un potenziale non sempre intuibile di apporto/risparmio energetico:la commissione Europea ha calcolato in un 40% dell'attuale consumo di energia il potenziale di risparmio e recupero energetico

Alla sezione "Risparmio energetico" sono catalogati molti casi, possibilità e opportunità di intervento in questo settore.