Fonti di Energia Rinnovabili e Sostenibili

Nel cuore dell’agenda del 2030 per lo sviluppo sostenibile, adottato da tutti gli stati membri nel 2015, ci sono 17 obiettivi di sviluppo sostenibile (Sustainable Development Goals – SDGs), una chiamata urgente per un’azione di tutti i paesi in cooperazione globale (1). Tre degli obiettivi del programma, sia diretti che indiretti, sono per l’uso e la produzione di energia, come: N° 7 – Energia Pulita e conveniente, N° 11 – Comunità e città sostenibili e N° 12 – Azione per il clima (Figura 1).

Figure 1. Gli obiettivi di sviluppo sostenibile legati all’energia.

L’energia lega le persone attraverso una varietà di interazioni sia a livello locale che globale che va oltre la rete elettrica e del gas naturale. Le energie rinnovabili scorrono nella loro dimensioni locale hanno la potenzialità di incrementare questi collegamenti a livello di comunità sfruttando le tecnologie per la produzione e l’utilizzo di energia, aumentando la sostenibilità e invertendo le tendenze del cambiamento climatico. Le comunità energetica insieme al cambiamento dei modelli di utilizzo dell’energia, riducono il bisogno di nuove centrali energetiche permettendo alle persone di diventare produttori di energia ed allo stesso tempo di promuove politiche di efficientamento energetico.

Le Energie rinnovabili coinvolgono fonti energetiche che in natura sono continuamente rifornite, per esempio l’energia che viene dal sole, il vento, l’acqua, il calore della terra, le biomasse dalle piante. Ed inoltre include l’energia derivante dai rifiuti, solidi e liquidi.

La dipendenza odierna dai combustibili fossili per riscaldare ed alimentare le case e fornire carburante per i trasporti non è sostenibile. I combustibili fossili hanno un orizzonte temporale limitato e bruciandoli inquiniamo l’ambiente con inquinanti atmosferici – piogge acide da anidride solforosa e ossidi di azoto – e inviamo gas serra nell’atmosfera intrappolando il calore del sole e contribuendo al riscaldamento globale. Gli scienziati del clima concordano sul fatto che la temperatura media della Terra è aumentata, e se questa tendenza continua, il ghiaccio nei poli si scioglierà, il livello del mare aumenterà e le condizioni meteorologiche estreme come inondazioni, ondate di calore, siccità si verificheranno sempre più spesso.

E’ quindi necessario trovare un modo, attraverso un periodo transitorio, che converta il nostro sistema energetico in un sistema basato sulla tecnologia delle energie rinnovabili che includa sistemi di accumulo e tecnologia ICT abilitanti per smussare le differenze tra produzione stocastica delle fonti rinnovabili (RES) e fluttuazione della domanda.

Tecnologie appropriate convertono questi combustibili in elettricità, calore e sostanze chimiche.

Figure 2. La super-rete per l’Europa ed oltre.

Le super reti potrebbero supportare una transizione energetica globale attenuando le fluttuazioni locali dell’energia eolica e solare (Figura 2). In questo contesto sono considerati una tecnologia chiave per mitigare il riscaldamento globale.

Una lista delle tecnologie ad energia rinnovabile è brevemente descritta sotto (Figure 3).

Tecnologie ad Energita Rinnovabile (Renewable Energy Technologies – RET)

1. La tecnologia solare usa l’energia del sole per produrre calore, luce ed energia. Il riscaldamento solare dell’acqua e i concetti di progettazione solare passiva per i nostri edifici sono tecnologie consolidate e mature che, insieme a misure di risparmio ed efficienza energetica, possono ridurre l’impronta energetica degli edifici. La tecnologia fotovoltaica (PV), installata in edifici o in spazi comunitari, può produrre elettricità coprendo le esigenze individuali e/o fornendo la rete. Le batterie possono immagazzinare l’elettricità in eccesso prodotta dal sistema per essere rilasciata in momenti appropriati quando la domanda è elevata. Qui le tecnologie ICT possono negoziare l’intervallo di tempo tra domanda e offerta coordinando e controllando i flussi di energia e comunicando con gli utenti verso atteggiamenti energetici più reattivi che spostano la domanda e riducono i carichi. La misurazione della rete consente ai clienti di pagare solo l’elettricità netta, ovvero la quantità di energia consumata meno la potenza generata dal proprio impianto fotovoltaico.
2. L’energia eolica è ampiamente utilizzata oggi, sia a terra che in mare, e le turbine eoliche, grandi e piccole, producono elettricità in quantità sempre maggiori, consentendo alle reti di ridurre la dipendenza dai combustibili fossili. Un’attenta progettazione, dimensionamento e posizionamento sono obbligatori per evitare pressioni su di un ambiente fragile, fisico ed estetico, delle isole.
3. Le pompe di calore geotermiche muovono il calore tra le case ed il sottosuolo. Loro usano la temperatura relativamente stabile del terreno poco profondo per riscaldare gli edifici in inverno e mantenerli freschi durante i caldi mesi estivi. Vengono utilizzate tecnologie consolidate, proprio come il frigorifero utilizza l’elettricità per mantenere l’interno fresco ed erogare calore nell’ambiente. La produzione di elettricità geotermica sfrutta serbatoi ad alta entalpia profondi nella crosta terrestre per attingere acqua calda e / o vapore dai pozzi per azionare le turbine a vapore per la produzione di energia attraverso generatori elettrici. Il ritorno dell’acqua geotermica nel serbatoio consente un ciclo energetico rispettoso dell’ambiente.
4. L’energia da biomassa è derivata dalla materia organica delle piante oppure dei rifiuti. Può produrre elettricità in grandi quantità sostituendo il carbone ed eliminando le pressioni ambientali. Ha anche una bassa impronta ambientale poiché la quantità di CO2 rilasciata nell’atmosfera viene precedentemente catturata attraverso la fotosintesi. Il decadimento della biomassa nell’impianto di trattamento produce metano che può essere bruciato per produrre vapore per la generazione di elettricità. La biomassa può anche essere convertita direttamente in biocarburanti che sostituiscono i combustibili fossili per i trasporti e la produzione di energia. Un tipico esempio è l’etanolo, un alcol prodotto dalla fermentazione di biomasse ad alto contenuto di carboidrati. L’etanolo viene utilizzato come additivo per benzina per soddisfare gli standard di qualità dell’aria nelle aree urbane. Allo stesso modo, il biodiesel ottenuto da grassi vegetali e animali può essere utilizzato per alimentare i veicoli e ridurre le emissioni.
5. L’energia idroelettrica è una fonte di energia rinnovabile matura impiegata in tutto il mondo ovunque ci sia acqua corrente, in montagna oppure nei fiumi. L’energia cinetica dell’acqua viene convertita in elettricità tramite un’idro-turbina e un generatore elettrico; diverse dimensioni e tipi di turbine idroelettriche possono permettere di sfruttare diversi tipi di energia idroelettrica disponibile. Attraverso l’impiego di due serbatoi, laddove ciò sia possibile, l’energia idroelettrica consente lo stoccaggio indiretto di elettricità pompando acqua al serbatoio superiore nei periodi di bassa domanda, rilasciando l’acqua al serbatoio inferiore per produrre elettricità quando è necessaria energia.
6. L’energia delle onde e delle maree può anche essere impiegata per produrre elettricità attraverso dispositivi meccanici e negli ultimi decenni si sono concretizzati progressi significativi in questa energia rinnovabile. Hanno bisogno di condizioni favorevoli e dinamiche di scala per essere redditizi e sono adatti per reti isolane lontane dalle reti continentali. Per convertire l’energia delle maree in elettricità è necessaria una diga per forzare l’acqua attraverso turbine idrauliche che attivano un generatore elettrico.

Figure 3. Tecnologie per le Energie Rinnovabili

L’ampia varietà dei sistemi ad energia rinnovabile (Renewable Energy System – RES) nell’ambiente favorisce l’adozione di iniziative di comunità per lo sfruttamento della risorsa. La natura fragile delle isole con la distanza geografica e sociale dalla terraferma rende indispensabile affrontare collettivamente il problema energetico e la creazione di comunità energetiche per promuove questo concetto. Le comunità energetiche possono supportare il buon funzionamento della rete isolana attraverso i parchi ad energie rinnovabili (RES), impiegando turbine eoliche, fotovoltaico, energia idroelettrica, pompe di calore geotermiche, insieme a sistemi di batterie, ecc., creare un’economia solidale ed innovazione nel settore energetico delle isole (2, 3).

REACT è un progetto europeo che affronta tutte le questioni di cui sopra per le comunità insulari d’Europa e fornisce un’aggiunta significativa sotto forma di coordinamento ICT e funzionamento della risposta della domanda e dell’offerta per prevedere, controllare e gestire la rete delle isole (4). Apporta innovazione al modo in cui le tecnologie RES sono impiegate e coordinate nella rete isolana e supporta e migliora un livello di comprensione del significato della transizione verso il futuro energetico decarbonizzato con il coinvolgimento delle persone a livello locale.

Tre isole fanno da sito pilota per le tecnologie RES in fase di implementazione, mentre altre cinque isole successive forniranno una base più ampia di apprendimento, trasferendo know-how e competenze, sia a livello tecnico che sociale, alla moltitudine delle comunità isolane.

Riferimenti

1. United Nations, Dept of Economic and Social Affairs, Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development, 2015. https://sdgs.un.org/2030agenda.
2. Energy Communities. https://enercommunities.eu/
3. Mulgan Geoff, The Art of Public Strategy, 2009
4. REACT, https://react2020.eu/