Potenziale nazionale delle fonti energetiche rinnovabili

Il potenziale italiano delle Fonti Energetiche Rinnovabili, suddiviso per  fonti secondarie ottenibili:
 

 Energia elettrica 
01 22.000  MW di potenza idroelettrica     65    TWh/anno
02 30.000  MW di potenza eolica      50
03 10.000  MW di potenza geotermoelettrica 
  70
04 12.000  MW di impianti a biomassa      90
05 90.000  MW di impianti FV        110
06 30.000  MW di impianti solare-termodinamici   90
07   2.000  MW di impianti marini
  10
     Potenziale energia elettrica da FER
 485 TWh/anno
     Consumi attuali energia elettrica
 330
 
d
  Energia termica 
 08 Cogenerazione da fonti rinnovabili    35 Mtep/anno
 09 Solare termico accoppiato al FV    25 
 10 Pompe di calore     35 
 11 Fonti geotermiche a bassa entalpia      10  
     Potenziale energia termica da FER
 100 Mtep/anno
     Consumi attuali di energia termica
   60
 
d
 12 Energia meccanica/carburanti 
  Carburanti da biomasse Italia  25 Mtep/anno
  Carburanti da biomasse import    5 Mtep
  E. E. Import  10 Mtep
  E.E. Italia
   3 Mtep
     Potenziale biocarburanti   43 Mtep/anno
     Consumi attuali carburanti
  42
 
d
  Utilizzo razionale dell'energia e delle tecnologie efficienti.
  In Italia attualmente si utilizza il 40% delle fonti energetiche primarie per la generazione di energia elettrica, il 35% per l'energia termica e il 25% per la trazione dei mezzi di trasporto.
L'Italia si è impegnata a ridurre del 20% il fabbisogno energetico e di portare al 20% la quota di energia prodotta da fonti energetiche rinnovabili.
Per raggiungere il 20% di minori consumi energetici si deve adottare una decisa politica di riqualificazione energetica degli edifici esistenti
e nuovi edifici con caratteristiche di basse necessità energetiche. Questo permette di ridurre del 13% i consumi complesivi di energia termica e del 5% i consumi di energia elettrica.I consumi di carburanti può essere ridotto del 2% grazie all'adozione di auto elettriche. L'attuazione di una politica innovativa per la logistica di trasporto merci e passeggeri su rotaia e su natanti permette una riduzione di consumi per i decenni successivi.
Al 2020 il 100% delle fonti energetiche primarie sono utilizzate per il 43% per generare energia elettrica, il 28% per l'energia termica e il 29% per i carburanti, quindi c'è una penetrazione dell'utilizzo dell'energia elettrica negli usi di riscaldamento (pompe di calore ad alta efficienza/geotermia) e nei trasporti (auto elettiche e trasporto su rotaia).
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  Il grafico illustra i risultati ottenibili grazie al Piano Energetico Nazionale proposto da EnergoClub. Al 2050 le FER contribuiscono per una quota dal 90 al 100% a seconda dell'origine dell'energia elettrica importata. La produzione nazionale passa dall'attuale 20% totale (10% esauribili, 10% FER) ad un 80% (solo FER), quindi è sostanziamente possibile arrivare all'indipendenza energetica. Se decideremo di collaborare con i paesi nord africani per sviluppare sistemi solari in partnership è poi possibile soddisfare la richiesta di consumo al 100% con FER
 



         Dati, note e riferimenti

Energia idroelettrica  attuale  potenziale
Potenza installata (MW)   17.000   22.000 
Produzione (GWh)  46.000  65.000
Produttività (MWh/anno/MW)    2.700    3.000
Costo   (€/kWh)    0,04    0,05

Incremento della potenza installata: 300-500 MW all'anno per 10-15 anni

Attualmente con i sistemi idroelettrici in Italia si producono 46.000 GWh/anno, secondo le ricerche effettuate il potenziale ad oggi  economicamente vantaggioso ammonta a 65.000 GWh/anno, il potenziale ad oggi valutato tecnicamente fattibile ammonta a 120.000 GWh/anno e il potenziale teorico totale ammonta a 340.000 GWh/anno  www.worldenergy.org/documents/ser2004.pdf  pag. 211

Nel volume “Italia 2020 – Energia e ambiente dopo Kyoto”, Paolo Degli Espinosa prevede la possibilità di ottenere 60.000 GWh da idroelettrico già dal 2020.

Energia eolica  attuale  potenziale
Potenza installata (MW)   2.600   30.000 
Produzione (GWh)  4.000  50.000
Produttività (MWh/anno/MW)  1.500    1.650
Costo   (€/kWh)     0,06       0,06

Incremento della potenza installata: 1000-2000 MW all'anno in 15-20 anni

In Italia il potenziale delle tecnologie eoliche terrestri è stato quantificato dal CESI, alcune limitazioni sono costituite dall' impatto paesaggistico/ambientale che tale tecnologia comporta. Il potenziale tecnico è stimato nell'ordine dei 30.000 MW. Il potenziale off-shore è stato quantificato in uno studio promosso dalla CE ed è stimato in circa 3.000 MW con una produzione di 10 TWh /anno

Secondo il prof. G.B. Zorzoli è possibile installare sistemi eolici per la produzione di un minimo di 25.000 GWh e un massimo di 30.000 GWh già dal 2020.

Attualmente le domande depositate presso il Grtn ammontano a più di 10.000 MW www.grtn.it pag.22

Lo sviluppo di tecnologie adatte allo sfruttamento dei venti ad alte e medie quote aumenterebbe di molto il potenziale dei sistemi eolici

Energia geotermoelettrica  attuale  potenziale
Potenza installata (MW)       681   10.000 
Produzione (GWh)   5.473  80.000
Produttività (MWh/anno/MW)   8.000    8.000
Costo   (€/kWh)    0,06    0,07

Incremento della potenza installata: 100 MW all'anno per 10 anni, successivamente 1000 MW all'anno

Il forte incremento proposto nel caso del geotermico è relativo alla messa a punto di due tecniche di coltivazione dei campi geotermici: i sistemi binari, già largamente sperimentati ma non altrettanto adottati e, sopratutto, utilizzo di sistemi Hot-Dry-Rock. Questi ultimi consistono nel creare acquiferi artificiali grazie ai quali poter utilizzare il calore dei strati caldi che vanno dai 2000 ai 6000 metri di profondità. L'impianto pilota sperimentale più avanzato è sviluppato al confine tra Svizzera e Francia www.soultz.net

Nel volume “Italia 2020 – Energia e ambiente dopo Kyoto”, Paolo Degli Espinosa prevede la possibilità di ottenere 12.000 GWh dal geotermoelettrico tradizionale (acquiferi naturali con sistemi a ciclo binario) già dal 2020.

Energia da biomasse  attuale  potenziale
Potenza installata (MW)   1.350    12.000 
Produzione (GWh)  5.637   90.000
Produttività (MWh/anno/MW)  4.175     7.500
Costo   (€/kWh)   0,09     0,07

Incremento della potenza installata: 600-800 MW/anno per i prossimi 10-15 anni

Il potenziale indica gli impianti realizzabili con il biogas ottenibile dalle deiezioni animali, dagli scarti agro-industriali, scarti di macellazione, fanghi di depurazione, FORSU, residui culturali e colture energetiche ottenibili dai terreni in set-aside
www.assind.pc.it/documentazione/Piccinini-23-02-06.pdf  pag.31

Energia fotovoltaica  attuale  potenziale
Potenza installata (MW)       60    90.000 
Produzione (GWh)    660 110.000
Produttività (MWh/anno/MW) 1.100    1.200
Costo   (€/kWh)  0,3    0,15

Incremento della potenza installata: 1.000-1.500 MW per i primi 10 anni, 2.000-4.000 MW per i decenni successivi

investimento: 300 miliardi di Euro,  interamente da privati. Coperture di edifici, facciate e spazi coperti  
Da un rapporto IEA (International Energy Agency) in Italia il potenziale di produzione di elettricità dal fotovoltaico, integrato negli edifici, è di 127.000 GWh. 
ilsolea360gradi.it/aprile2003.pdf  Pag. 2

I costi possono essere ridotti grazie a sistemi a film sottile, uno studio effettuato dal NREL USA evidenzia che una produzione industriale di  2000-4000 MW/anno permette di avere produzione di moduli a film sottile nell'ordine dei 1000 €/kWp, quindi un installato di 2500-3000 €/kWp. A questi livelli il costo di generazione  è di 0,13-0,15 € /kWh , equivalente a bloccare il costo dell'energia elettrica per le famiglie ai prezzi attuali per i prossimi 25-30 anni. Il limite potenziale di costo dei sistemi FV è di 1500 €/kWp installato
www.nrel.gov/ncpv/thin_film/docs/keshner.pdf 
www.nrel.gov/ncpv/thin_film 
www.nrel.gov/ncpv

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Energia solare termodinamica  attuale  potenziale
Potenza installata (MW)      350 ( USA )    30.000 
Produzione (GWh)  1.000   90.000
Produttività (MWh/anno/MW)  2.800     3.000
Costo   (€/kWh)    0,1     0,07

Incremento della potenza installata: 20-50 MW/anno per i primi 10 anni, 500-1000 MW per i decenni successivi

Il potenziale in aree semi-aride del sud Italia ad elevata insolazione è di 30.000 MW ( su 1000 km2, 0,3% del territorio italiano)

Seppure interessante lo sviluppo di queste tecnologie in zone italiane con insolazione diretta superiore a 1300 kWh/anno/m2 ( sopratutto impianti ibridi), tali sistemi trovano la giusta collocazione in aree limitrofe ai deserti, ad una latitudine inferiore ai 40°. In questo caso è uno dei sistemi più economici in assoluto.
www.enea.it/com/web/pubblicazioni/Calore_alta_temp.pdf , da pag. 6
www.ilsole24ore.com

Energia dalle correnti marine, di marea e dal moto ondoso

In alcune aree marine Italiane ci sono correnti marine con un discreto potenziale energetico, secondo gli ingegneri dell'Università di Napoli - che stanno testando diverse soluzioni tecniche da alcuni anni - solo nello Stretto di Messina è possibile installare sistemi per 1000 MW (www.ilsole24ore.com), una società di Bolzano, già titolare di impianti eolici, ha elaborato un progetto per utilizzare tale risorsa.  Altre idonee correnti ci sono nel Canale di Corsica, alle Bocche di Bonifaccio e nello Stretto di Sicilia. Oltre ai sistemi per l'utilizzo delle correnti marine e di marea in Italia è possibile avvalersi di sistemi per l'utilizzo del moto ondoso con piattaforme mobili del tipo Jack-up, già utilizzate per le piattaforme petrolifere. Secondo gli studi di una società statunitense tali sistemi potrebbero soddisfare il fabbisogno di energia elettrica degli USA con impianti al largo della costa califoriana .



Cogenerazione da fonti rinnovabili 
Si intende il calore recuperabile dai sistemi di cogenerazione a biomassa, i quali possono essere adottati in ambito produttivo-industriale e quindi soddisfare le necessità di energia termica del settore

Solare termico accoppiato al FV
I sistemi FV (sopratutto a film sottile) possono essere integrati nei collettori solari, permettendo di recuperare calore senza togliere spazio ai sistemi fotovoltaici, in alternativa si possono creare pensiline con collettori solari e comunque rimane buona prassi installare, ancor prima del sistema fv, un sistema termosolare. Spesso conviene procedere alla riduzione delle perdite termiche degli edifici e delle abitazioni ancor prima di procedere all'installazione di sistemi termosolari o FV

Pompe di calore 
La pompa di calore permette di ottenere più di 3 kWht ogni kWhe . Il potenziale proposto utilizza parte del potenziale di energia elettrica eccedente il fabbisogno

Fonti geotermiche a bassa entalpia
La ricerca di fonti geotermiche potrebbe portare alla rilevazione di acquiferi a temperature non sufficienti per la generazione di energia elettrica, in questo caso possono essere utilizzate per la produzione di energia termica riducendo le perdite finanziarie dovute all'insuccesso dell'esplorazione a fini di potenza. Inoltre le centrali geotermoelettriche possono essere gestite con teleriscaldamento.

Carburanti-combustibili 
La produzione di metanolo dalla biomassa ligno-cellulosica è un processo noto e praticato, la resa è di 40 grammi di metanolo ogni 100 grammi di sostanza secca. www.minerva.unito.it/chimica&industria/dizionario/DizM.htm
 
Secondo uno studio di due ricercatori tedeschi, la domanda globale di energia prevista dall’ Agenzia Internazionale per l'Energia (IEA) per l’anno 2030 potrebbe essere soddisfatta con l’utilizzo di piantagioni forestali coltivate sulle superfici degradate dalle attività umane in tempi storici, quindi in aree non in competizione con quelle destinabili a seminativi per la produzione alimentare. energoclub.blogspot.com
In Italia le aree degradate e/o soggette a degrado rappresentano circa il 30% del suolo nazionale.
Con colture aventi rese di 60 ton/ha/anno (olmo, frassino, ciliegio, mirabolano, noce nero, liriodendro ecc..), e il rimboschimento di  30.000 km2 ( 10% del suolo nazionale) in cicli di 5/10 anni,  si ottengono 37 Mtep/anno di biometanolo.
Il metanolo (CH3OH) è utilizzabile anche in veicoli  elettrici dotati di apposite fuel cell (DMFC), con abbondanti autonomie e migliore efficienza totale. www.quattroruote.it  ulisse.sissa.it/s7_17feb06_2.jsp  en.wikipedia.org/wiki/Biofuel   

Attualmente in Italia vi sono 100.000 km2 di boschi, dalla manutenzione a rotazione degli stessi è possibile ricavare altri 5 Mtep di biocarburanti ( con la media di 3 tonnellate di biomassa per ettaro all'anno, quindi interventi poco invasivi, con prassi di manutenzione).

I residui derivati dalla lavorazione delle colture agricole (bagassa, potatura delle viti, scardi industria del legno, ecc.) ammontano a 10 milioni di tonn./anno, da cui si possono ricavare 3 Mtep di carburanti

Nel 2007 sono stati attivati i primi impianti commerciali per la produzione di bioetanolo da materiale ligno-cellulosico

La società tedesca Choren produce carburanti da materiale lignocellulosico tramite gassificazione e reattori Fischer-Tropsch, secondo i dirigenti è possibile produrre, con tale tecnologia, il 10% dei carburanti consumati in Germania entro il 2015

La società USA Coskata (Illinois) produce carburanti da materiali lignocellulosici tramite gassificazione e bioreattori enzimatici, secondo i dirigenti è possibile produrre, con tale tecnologia, carburanti ad un costo di 0,2 € al litro, attualmente un litro di benzina ha un costo di produzione di 0,4 € 

Nel medio periodo è previsto lo sviluppo dei fotobioreattori per la produzione di microalghe utilizzando la CO2, impianti dimostrativi hanno evidenziato la produzione di circa 30 tep di biocarburanti per ettaro, per il fabbisogno nazionale servirebbero così 13.000 km2 di superficie su cui installare i fotobioreattori (superfici anche desertiche),  www.greenfuelonline.com  www.solixbiofuels.com  www.biofuel-systems.com. Ci sono molte società impegnate in tal senso ed anche alcune grandi compagnie petrolifere quali L'ENI, la Chevron e soprattutto la Shell, la quale ha iniziato a febbraio 2008 la costruzione di un primo impianto alle Hawaii.

Le attuali tecnologie permettono la produzione di auto elettriche con prestazioni e dimensioni simili alle auto comuni con autonomie  superiori ai 100 km con costi simili alle auto con motore a combustione interna, lo sviluppo di nuove batterie a più alta densità energetica e con maggior numero di cicli di carica/scarica permette una maggiore autonomia e ulteriore convenienza economica, in futuro la trazione ad energia eettrica è una opzione concreta, conveniente ed ecologica, soprattutto quando l'energia elettrica fosse prodotta da fonti rinnovabili.