capitolo 1 le fonti di energia rinnovabile · 1.1 le energie rinnovabili sono dette energie...

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1 CAPITOLO 1 LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE 1.1 Le energie rinnovabili Sono dette energie rinnovabili (o anche fonti di energia rinnovabile) le fonti di energia non soggette ad esaurimento. (D. Coiante, 2004) La normativa italiana considera fonti di energia rinnovabili il sole, il vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti organici e inorganici 1 . Per definizione sono esclusi da questa categoria tutti i combustibili fossili (carbone, gas naturale, petrolio) poiché soggetti ad esaurimento ed anche l'energia nucleare. Secondo quanto previsto dalla definizione di energie rinnovabili potremmo dire che se i combustibili fossili riuscissero a formarsi più velocemente o almeno alla stessa velocità del loro utilizzo, rientrerebbero anch’essi tra le fonti rinnovabili, ma dato che la velocità di fossilizzazione della biomassa richiede periodi di tempo eccessivamente lunghi, devono per forza di cose essere classificati tra le fonti esauribili. Il concetto base con cui si affronta il tema delle fonti rinnovabili è dunque quello di essere disponibili anche nel lungo termine, essere cioè inesauribili. Questo crea una certa continuità con le generazioni future che attualmente le fonti non rinnovabili non riescono a garantire, creando invece uno scompenso tra utilizzo attuale ed utilizzo futuro. 1 DECRETO LEGISLATIVO 16 marzo 1999, n. 79

Author: dangnga

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1

CAPITOLO 1

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

1.1 Le energie rinnovabili

Sono dette energie rinnovabili (o anche fonti di energia rinnovabile)

le fonti di energia non soggette ad esaurimento. (D. Coiante, 2004)

La normativa italiana considera fonti di energia rinnovabili il sole, il

vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso

e la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti

organici e inorganici1. Per definizione sono esclusi da questa categoria

tutti i combustibili fossili (carbone, gas naturale, petrolio) poich soggetti

ad esaurimento ed anche l'energia nucleare.

Secondo quanto previsto dalla definizione di energie rinnovabili

potremmo dire che se i combustibili fossili riuscissero a formarsi pi

velocemente o almeno alla stessa velocit del loro utilizzo, rientrerebbero

anchessi tra le fonti rinnovabili, ma dato che la velocit di

fossilizzazione della biomassa richiede periodi di tempo eccessivamente

lunghi, devono per forza di cose essere classificati tra le fonti esauribili.

Il concetto base con cui si affronta il tema delle fonti rinnovabili

dunque quello di essere disponibili anche nel lungo termine, essere cio

inesauribili. Questo crea una certa continuit con le generazioni future

che attualmente le fonti non rinnovabili non riescono a garantire, creando

invece uno scompenso tra utilizzo attuale ed utilizzo futuro.

1 DECRETO LEGISLATIVO 16 marzo 1999, n. 79

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

2

Tale problema vincola la nostra generazione a ricercare un regime

energetico fondato su fonti che garantiscano uno sviluppo sostenibile.

Lo sfruttamento incontrollato di fonti energetiche non rinnovabili

ha, infatti, causato gravi alterazioni climatiche ed inoltre mette in dubbio

un loro impiego anche nel futuro prossimo, costringendo le generazioni

che verranno, e non solo, a dover affrontare una difficolt a cui

evidentemente non stata data la dovuta importanza. Lattualit del

problema rende necessaria una strategia chiara e tempestiva in modo da

arginare i danni e superare questo ostacolo senza compromettere la

crescita, la quale spesso considerata pi importante rispetto al problema

ambientale di cui stiamo trattando.

Come sappiamo il legame tra crescita e risorse energetiche

molto forte, questi due fattori sono strettamente correlati e ci

rappresenta uno dei principali freni allattuazione di politiche volte a

tutelare lambiente ed a ridurre linquinamento, che come si visto,

hanno inciso notevolmente anche sulle decisioni relative

allapprovazione del protocollo di Kyoto ed alle condizioni restrittive che

questo stabilisce nei confronti dei paesi aderenti.

Tornando alle fonti di energia rinnovabile, noto che molte di

esse derivano dai flussi di radiazioni solari in arrivo nellatmosfera.

Difatti la radiazione solare ha origine dal consumo di combustibile

nucleare nel sole e, poich questa risorsa estremamente grande, a tutti i

fini pratici possiamo considerare la fonte solare come inesauribile. (D.

Coiante, 2004)

CAPITOLO 1

3

Fig. 1.1 Rappresentazione schematica del flusso dellenergia solare e

delle sue trasformazioni nelle diverse fonti rinnovabili.

Fonte: D. Coiante, Le nuove fonti di energia rinnovabile, 2004, p. 67

Dobbiamo ricordare inoltre che vi sono fonti di energia alternativa

non derivanti dal sole n direttamente n indirettamente, e sono la

geotermia che sfrutta il calore interno della terra e la produzione di

biogas da rifiuti solidi.

La quantit assoluta di energia che giunge dal sole sulla terra

elevatissima. La terra assorbe 1 miliardo di kWh allanno di energia

ATMOSFERA TERRESTRE

VENTO RADIAZIONE TRASMESSA

PIOGGIA

Energia eolica

Energia termica e

termoelettrica

Energia fotovoltaica

Energia da biomasse

Energia idraulica e

idroelettrica

SUOLO

RADIAZIONE SOLARE

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

4

solare, cio circa 90 milioni di Mtep. Confrontando lapporto energetico

fornito dal sole con il fabbisogno odierno dellumanit, che di circa

10.000 volte inferiore, chiaro come luomo sfrutti attualmente solo una

piccolissima parte di tale energia. (D. Coiante, 2004)

Secondo questi dati possiamo affermare quindi che le fonti rinnovabili

rappresentano attualmente lunica opzione reale e praticabile per

aggredire il problema della CO2, garantendo una risposta sicura

allaccumulo di questa sostanza nellatmosfera. (P. Menna, 2003)

Ci nonostante dobbiamo ricordare che non tutta lenergia solare che

arriva sulla terra direttamente fruibile.

Leffettiva disponibilit di energia solare la possiamo misurare, in quanto

essa proporzionale alla superficie terrestre. Le terre emerse, rispetto

alla superficie totale, costituiscono il 29,2% ed ammontano a ben 149

milioni di Km2, dei quali solo 90 milioni sono considerati abitabili.

Mediamente lirraggiamento solare di circa 1500 kWh/m2 allanno2,

dato caratteristico delle terre abitabili che indica come lenergia solare

effettivamente disponibile al suolo per gli esseri viventi pari a 11,6*106

Mtep/anno, cio, circa 1.200 volte pi grande del fabbisogno attuale di

energia mondiale. (D. Coiante, 2004)

La quantit di energia solare che arriva sulla terra comunque

enorme, ma ha il difetto di essere poco concentrata, nel senso che

necessario raccogliere energia da aree molto vaste per averne quantit

significative, ed inoltre piuttosto difficile da convertire in energia

comodamente fruibile con efficienze tollerabili. Per il suo sfruttamento

occorrono in genere impianti di costo elevato che rendono l'energia

solare notevolmente costosa rispetto ad altri metodi di generazione

dell'energia.

2 I calcoli sono effettuati dallENEA, ed il valore medio indica lirraggiamento solare nelle regioni climatiche temperate.

CAPITOLO 1

5

Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico l'uso

dell'energia solare appartengono ad un settore della ricerca molto attivo

ma che, per adesso, non ha avuto effetti rivoluzionari in grado di

permettere la completa sostituzione delle energie convenzionali o

quantomeno una loro significativa riduzione. Negli ultimi decenni si

comunque giunti a risultati accettabili, considerando il fatto che la ricerca

riuscita in pochi anni a raggiungere livelli di innovazione molto

interessanti, lasciando presagire nuove importanti scoperte che

potrebbero rendere le energie rinnovabili economicamente convenienti

anche in un futuro relativamente prossimo.

Passiamo adesso ad analizzare pi nel dettaglio le principali fonti di

energie rinnovabili che risulteranno fondamentali per lanalisi che

andremo a compiere nei successivi capitoli, dove cercheremo di

individuare tra le fonti alternative quella che consente di ottenere oltre ai

maggiori benefici ambientali, anche i maggiori benefici economici, cos

da risultare la pi conveniente da implementare, e dunque quella su cui

investire, da parte di un soggetto economico. Lo scopo di questo lavoro

appunto quello di riuscire a stabilire la fonte di energia rinnovabile che,

una volta valutate tutte le variabili, riesce attualmente a garantire la pi

alta redditivit in termini di ritorno di investimento.

1.2 Le principali fonti di energie rinnovabili

Lanalisi che segue specificatamente orientata a descrivere le fonti

di energie rinnovabili che sono pi utili al nostro percorso, senza andare

a considerare altre fonti, che sono comunque molto importanti, ma che

risultano avere una significativit marginale rispetto allo scopo di questo

lavoro, il quale orientato essenzialmente a valutazioni di carattere

imprenditoriale e pi nel dettaglio ad esaminare il segmento della piccola

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

6

e media impresa, portando a trascurare quelle fonti che necessitano di

ingenti investimenti iniziali. Viene pertanto escluso lidrogeno, le maree,

il moto ondoso ed inoltre la termovalorizzazione.

Si preso in esame le fonti di energia rinnovabile che possono dunque

interessare pi da vicino la realt in cui viviamo, e che sono:

1. ENERGIA SOLARE, energia termica o elettrica prodotta sfruttando

lenergia irraggiata dal sole;

2. ENERGIA EOLICA, energia elettrica (o meccanica) derivante dalla

conversione dellenergia cinetica del vento;

3. ENERGIA DA BIOMASSE, calore e/o elettricit derivante dalla

trasformazione delle piante e dei prodotti agricoli;

4. ENERGIA IDROELETTRICA, energia cinetica dellacqua

trasformata in energia meccanica;

5. ENERGIA GEOTERMICA, sfruttata per la produzione di energia

elettrica, proveniente dalla struttura terrestre.

La descrizione di ciascuna tipologia di Fer3, termine a cui ricorreremo

spesso per parlare di fonti di energie rinnovabili, sicuramente un

metodo scolastico di introdurre largomento di cui andremo a trattare, ma

anche unopportunit per riuscire a capire brevemente cosa sono, da dove

provengono e come sono riuscite a svilupparsi nel tempo fino a

raggiungere il ruolo di principale alternativa alle cosiddette energie

convenzionali, cio i combustibili fossili.

3 Acronimo di fonti di energia rinnovabili.

CAPITOLO 1

7

1.2.1 ENERGIA SOLARE

Lenergia solare una fonte di energia, di natura termica o elettrica, che

viene prodotta mediante lo sfruttamento diretto dellenergia sprigionata

dal sole verso la terra. (G. Santoprete, 1988)

Lenergia solare di cui stiamo trattando quella che proviene

direttamente dal sole; come si visto, infatti, le energie rinnovabili

derivano in misura prevalente dal sole sia direttamente che

indirettamente. Ci occuperemo delle energie che derivano in modo

indiretto dal sole nei prossimi paragrafi.

Il sole in grado di trasmettere sulla terra, mediante irradiazione, circa

1367 watt per metro quadrato ogni secondo. Tenendo conto del fatto che

la terra una sfera e che oltretutto ruota, lirraggiamento solare sulla

superficie terrestre , alle latitudini europee, di circa 200 watt/ m.

(www.wikipedia.it)

Grafico 1.2 Mappa solare

Fonte: http://www.ez2c.de/ml/solar_land_area

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

8

Lenergia solare la fonte di energia pi diffusa sulla terra, essa

rinnovabile, inesauribile, gratuita ed presente in quantit

abbondantemente superiore rispetto al fabbisogno energetico mondiale

attuale. A livello mondiale, infatti, lo sfruttamento della fonte solare

ancora modesto se confrontato con il consumo energetico delluomo,

infatti oggi utilizziamo solo una ridottissima parte dellenorme quantit

di energia che ci perviene dal sole e il cammino da percorrere ancora

lungo per ottenere il massimo rendimento di questa fonte.

Lo sfruttamento delenergia derivante dal sole ha caratterizzato la vita

economica e sociale di tutte le civilt di ogni tempo. Lenergia solare, sia

nella forma diretta che indiretta, cio delle biomasse, del vento e

dellacqua che scende a valle, stata la sola a sostenere lo sviluppo delle

societ umane. (J. Perlin, 2000)

Luomo ha da sempre riposto nel sole speranze, bisogni di sicurezza e

prosperit usando la sua energia come fonte di calore e di luce.

Fin dallantichit, infatti, si possono individuare tecniche per luso

dellenergia solare. Solo negli ultimi 50 anni, per, queste tecniche

hanno assunto unimportanza tecnologica tale da consentire uno

sfruttamento moderno ed interessante dal punto di vista della quantit di

energia ricavabile e disponibile per gli esseri umani. Questo sviluppo ha

permesso una rapida diffusione e unapplicazione su larga scala di tali

tecnologie che hanno portato a modificare radicalmente il modo di vivere

e di lavorare. (J. Perlin, 2000)

Queste nuove tecnologie vanno ad implementare le caratteristiche sovra

citate possedute dallenergia solare, rendendo tale fonte la principale

protagonista nel processo di sostituzione delle fonti esauribili ed

inquinanti.

Come sappiamo sicuramente prioritario porre rimedio al

pericoloso inquinamento del pianeta, occorre a tal fine ridurre le

CAPITOLO 1

9

emissioni inquinanti e orientare i consumi energetici verso un modello di

sviluppo sostenibile, che avvantaggi le fonti rinnovabili ed in particolare

lo sfruttamento dellenergia solare.

Le difficolt energetiche e soprattutto ambientali necessitano di un

cambiamento radicale nel modo di produrre e utilizzare le merci. ormai

evidente che se luomo vuole continuare a sostenere lo sviluppo

economico ed il progresso deve, direttamente o indirettamente, orientare

il suo impegno sullo sfruttamento della fonte di energia solare,

impegnandosi ad adottare su larga scala le tecnologie esistenti e

ricercarne altre maggiormente efficienti per lo sfruttamento. (G.

Santoprete, 1988)

Ci nonostante vi sono alcune problematiche che presenta

lenergia solare e che hanno fino ad ora influenzato negativamente

questo processo di avvicendamento con le fonti convenzionali. Sulla

terra la disponibilit della fonte solare mostra variazioni giornaliere e

stagionali che ci sono molto familiari; tale disponibilit, inoltre,

influenzata in modo significativo dalle condizioni meteorologiche. (P.

Menna, 2003)

Queste complessit creano dei limiti allutilizzo dellenergia solare come

alternativa ai combustibili fossili, infatti essa non pu, quantomeno

attualmente, sostituire quella prodotta con i combustibili fossili, ma pu

solo integrare efficacemente il fabbisogno energetico4.

Detto questo vediamo come si identificano le fonti dirette di

energia solare. Le tecnologie per lo sfruttamento diretto dellenergia

solare si distinguono essenzialmente in passive e in attive. I sistemi

solari passivi sfruttano spontaneamente lenergia termica derivante dal

sole, senza alcun apparecchio speciale. Questa tipologia di sfruttamento

si basa in particolare sulle caratteristiche possedute da un edificio, come i 4 Rimandiamo al prossimo capitolo lanalisi approfondita delle problematiche di sfruttamento a

fini energetici della fonte solare.

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

10

muri, lutilizzo di materiali che ottimizzano tale uso (come ad esempio il

vetro), la forma architettonica e lesposizione. I sistemi attivi invece

ricorrono allimpiego di opportuni impianti per ottenere in maniera

forzata i trasferimenti di energia. (G. Santoprete, 1988)

Le due principali tecnologie attive che sfruttano lenergia irradiata dal

sole per produrre energia sono:

- SOLARE TERMICO, ottenuta dalla conversione termica della

radiazione solare

- SOLARE FOTOVOLTAICO, derivata dalla conversione diretta

della radiazione solare in elettricit

Lo sfruttamento dellenergia solare evidentemente pi interessante

per quei paesi che sono maggiormente esposti alla luce solare. La fascia

equatoriale in primis, ma anche le zone temperate, rappresentano la

collocazione ideale per massimizzare la produzione di energia termica ed

elettrica. Come abbiamo visto anche dalla mappa solare (grafico 1.2),

lesposizione ai raggi solari consente ai paesi maggiormente esposti di

poter beneficiare in maggior misura di questa fonte.

Ci non va per di pari passo con la diffusione degli impianti (termici e

fotovoltaici). In Europa, i paesi che si affacciano sul mediterraneo sono

quelli che riescono meglio di altri a raggiungere temperature pi alte ed a

godere di pi delle radiazioni solari, nonostante questo lo sfruttamento

dellenergia solare per il calore superiore nei paesi del Nord-Europa,

con la Germania in testa, seguita dallAustria, e solamente al terzo posto

troviamo un paese appartenente allEuropa Mediterranea, e cio la

Grecia.

CAPITOLO 1

11

Per quanto riguarda invece il fotovoltaico la situazione cambia, anche se

al primo posto come potenza installata al 2006 troviamo ancora la

Germania, seguita da Spagna e Italia5.

SOLARE TERMICO

Il grado di diffusione del solare termico, relativamente al 2006, stato

maggiore rispetto alle previsioni. In Italia si sono raggiunte quote di

installazioni vicine a quelle di Francia e Spagna. Risultano installati al

2006 circa 130 MWth6, con un volume di circa 186.000 metri quadrati di

collettori. LItalia rappresenta comunque il quinto paese a livello europeo

per potenza installata, preceduto dalla Germania, che detiene una potenza

installata di 5,6 GWth, pari a circa il 50% del totale; dallAustria con il

10%, dalla Grecia con l8%, Francia il 7%, e appaiata alla Spagna al 6%.

Fig. 1.3 - Contributi al mercato europeo del solare termico nel 2006

DE

50%

AT

10%

GR

8%

FR

7%

IT

6%

ES

6%

CY

2%

UK

2%

CH

2%

Others

7%

EU27 plus Switzerland, market in 2006

DE

AT

GR

FR

IT

ES

CY

UK

CH

Others

Fonte: Rielaborazione da ESTIF - European Solar Termal Industry Federation

5 Dati ObservER, osservatorio delle energie rinnovabili.

6 Megawatt termici.

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

12

A livello mondiale la Cina il principale attore in riferimento alla

capacit installata, con ben 67,7 GWth. LEuropa detiene il 12,8% del

totale, seguita da Turchia 6,3% e Giappone 4,5%; mentre gli altri paesi,

tra cui gli USA, ne possiedono una quota piuttosto marginale rispetto a

quelli appena citati.

Grafico 1.4 Capacit installata a livello mondiale al 2006

Fonte: Renewables 2007 Global Status Report

Anche in riferimento alle nuove installazioni, relative al 2006, la Cina ha

ancora una forza maggiore nei confronti di tutti gli altri paesi, i quali

mantengono pressoch inalterata la loro capacit aggiuntiva. Questa nel

2006 stata di circa 18 GWth, di cui soltanto la Cina ne ha installati ben

13,5 GWth.

SOLARE TERMICO Capacit installata a livello mondiale al 2006

CAPITOLO 1

13

Grafico 1.5 Capacit aggiuntiva installata al 2006

Fonte: Renewables 2007 Global Status Report

In Europa le previsioni dellESTIF prevedono per il 2007 una lieve

flessione riguardo alle nuove installazioni, soprattutto a causa della

diminuzione di nuove installazioni nel principale mercato europeo, la

Germania, la quale per diversi fattori, come la riduzione dei fondi

incentivanti e la diminuzione di costruzioni edilizie dopo il boom post-

riunificazione, ha avuto un declino, anche se si prevede per il 2008 una

ripresa del mercato in virt di una nuova crescita di incentivi al solare

termico. Sono in crescita, invece, gli altri paesi europei, in particolare

Spagna, Francia e Italia, ed anche per il 2008 si prevede un consistente

contributo allaumento di capacit installata.

SOLARE FOTOVOLTAICO

Riguardo al FV possiamo notare come a livello mondiale vi sia stato un

incremento di capienza pari a 1,5 GW durante il 2006, un aumento del

SOLARE TERMICO Capacit aggiuntiva installata nel 2006

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

14

15% rispetto allanno precedente, che ha portato il totale installato a 5,7

GW7.

Il paese pi attivo la Germania, seguita dal Giappone e USA. Sono

infatti questi tre paesi ad aver apportato il maggior contributo

allincremento di potenza installata.

Grafico 1.6 Capacit fotovoltaica installata a fine 2006

AUS

1,2%AUT

0,4%

CAN

0,4%CHE

0,5%DNK

0,1%

DEU

50,3%

ESP

2,1%

FRA

0,8%

GBR

0,2%

ISR

0,0%

ITA

0,9%

JPN

30,0%

KOR

0,6%

MEX

0,3%

NLD

0,9%

NOR

0,1%

SWE

0,1%US

11,0%

Capacit FV installata a fine 2006

AUS

AUT

CAN

CHE

DNK

DEU

ESP

FRA

GBR

ISR

ITA

JPN

KOR

MEX

NLD

NOR

SWE

US

Fonte: Rielaborazione da http://www.iea-pvps.org

I tre paesi principali (Germania, Giappone e U.S.A.) rappresentano pi

del 90% della capienza FV installata in tutto il mondo.

A livello europeo la Germania raggiunge da sola il 90% della

potenza installata, mentre in Italia alla fine del 2006 si ottenuto un

7 Dati IEA: International Energy Agency.

CAPITOLO 1

15

incremento annuale di 12,5 MW, che porta il paese ad una potenza

installata pari a 50 MW.

Grafico 1.7 Capacit fotovoltaica installata in Europa, 2006

Fonte: EurObserv'ER 2007

I dati pi aggiornati forniti dal GSE mostrano in Italia un ulteriore

incremento di installazione che porta nel 2008 ad avere 83 MW, con un

incremento notevole rispetto agli anni precedenti. Sicuramente sono stati

fatti enormi passi avanti negli ultimi anni, anche se per essere

considerato il paese del sole si trova ancora molto indietro rispetto ad

altri che pur avendo una localizzazione sfavorevole, per quanto riguarda

lesposizione al sole, hanno puntato con maggior decisione sul

fotovoltaico.

1.2.2 ENERGIA EOLICA

Lenergia eolica il prodotto della conversione dellenergia

cinetica del vento in energia meccanica e quindi in energia elettrica. La

Capacit FV installata in Europa, 2006

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

16

fonte eolica ha origine dal riscaldamento disomogeneo della superficie

terrestre da parte del sole, dalla irregolarit della superficie della terra e

dalla sua rotazione. Per effetto dellinclinazione dellasse terrestre si

creano aree della superficie terrestre irraggiate in modo irregolare che

generano grandi masse daria in movimento. Il movimento di queste

masse daria provoca un gigantesco motore meteorologico globale, il

quale dovuto essenzialmente alla differenza di irraggiamento sulla

superficie terrestre, che d origine nelle zone pi irraggiate a masse di

aria calda, mentre in quelle meno irraggiate a masse di aria fredda. Le

zone pi irraggiate sono evidentemente quelle pi vicine allequatore,

mentre le pi fredde sono quelle in corrispondenza dei poli.

I venti sono generati dal trasferimento delle masse daria dallequatore ai

poli e viceversa, da cui hanno origine le principali tipologie di correnti.

(L. Pirazzi, 2004)

Luomo ha impiegato la sua forza sin dallantichit. La spinta

dellaria in rapido movimento stata sfruttata per navigare, per muovere

le pale dei mulini utilizzati con lo scopo di macinare i cereali, per

spremere olive e per pompare lacqua. Quindi la tecnologia eolica

molto antica, ma solo da pochi decenni lenergia eolica viene impiegata

per produrre elettricit. In Europa si diffuse principalmente nei paesi pi

ventosi del Nord, soprattutto in Olanda, mentre nei paesi mediterranei si

diffuse in modo omogeneo, ma assunse unimportanza marginale. (D.

Coiante, 2004)

Lo sviluppo e la diffusione dellenergia eolica, come in generale

delle altre Fer, dovuto principalmente alla crisi petrolifera del 1979 e,

in anni pi recenti, alla situazione climatica globale. In questo contesto

leolico, attraverso i moderni mulini a vento (aerogeneratori), assume un

ruolo di primo piano nel sostituire le fonti convenzionali basate sui

combustibili fossili, principale causa dellinquinamento atmosferico e del

CAPITOLO 1

17

crack del 79, e nel soddisfare il fabbisogno mondiale di elettricit. Lo

sviluppo pi grande per quanto riguarda i moderni aerogeneratori si

avuto proprio intorno agli anni 80, dove le nuove conoscenze

aerodinamiche sviluppate nel settore aeronautico sono state

implementate ed adattate per la progettazione e lo sviluppo dei nuovi

profili alari delle pale che contraddistinguono, in termini di efficienza, i

moderni impianti eolici. (D. Coiante, 2004)

I moderni mulini a vento sono chiamati aerogeneratori8, il cui

principio di funzionamento lo stesso dei mulini a vento: il vento che

spinge le pale. Ma nel caso degli aerogeneratori il movimento di

rotazione delle pale viene trasmesso ad un generatore che produce

elettricit.

A decorrere dagli anni ottanta, le dimensioni degli aerogeneratori e la

loro potenza e affidabilit hanno avuto una crescita continua, mentre la

loro diffusione aumentata con un andamento pressoch esponenziale:

lEuropa, soprattutto in virt del contributo di Danimarca, Germania e

Spagna, in posizione dominante, sia in termini di mercato che di

sviluppo tecnologico.

La potenza eolica connessa alla rete elettrica nel mondo ha gi

superato i 94.000 MW, facendo evitare annualmente lemissione di 122

milioni di tonnellate di CO2, con una crescita del 30% rispetto al 2006,

corrispondente a un investimento di oltre 70 miliardi di euro e ad una

produzione di oltre 150 TWh9. Oggi il giro daffari del mercato

mondiale annuale delleolico stimato in 25 miliardi di euro.

(www.ansa.it)

8 Sistema costituito dallaccoppiamento di un motore eolico con un generatore elettrico. Il primo converte lenergia del vento nellenergia meccanica di un asse rotante; il secondo converte lenergia meccanica in energia elettrica. 9 Il terawattora (simbolo TWh) un multiplo del wattora (Wh) ed equivale a 1.000.000.000.000 Wh (1012 Wh).

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

18

Tavola 1.8 - Totale capacit installata al 2007 (MW)

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

7.4759.663

13.696

18.039

24.320

31.164

39.290

47.693

59.055

74.153

93.849

Fonte: Rielaborazione da WWEA World Wind Energy Association

Gli Stati Uniti hanno avuto nel 2007 una crescita impressionante,

circa 5,2 Gw di nuova potenza installata, il doppio del 2006, con un

investimento pari a 6 miliardi di dollari. Con 16,8 GW eolici di potenza

totale, si prevede che gli Stati Uniti possano superare gi nel 2009 la

Germania, oggi il principale mercato nazionale. Seguono in graduatoria

la Spagna (3,5 Gw) e la Cina (3,4 Gw) che ha avuto un incremento del

156% in un anno.

LEuropa resta, comunque, leader del mercato eolico mondiale con oltre

57 Gw a fine 2007 (61% del totale), di cui poco pi di 1 GW sono

offshore. (www.iea.org)

CAPITOLO 1

19

Tavola 1.9 - Capacit installata al 2007 e il suo incremento

Fonte: WWEA World Wind Energy Association

La crescita nel vecchio continente stata di 8,5 GW, cio il 17% in pi

rispetto al 2006. Anche lItalia ha beneficiato di questo trend positivo

raggiungendo oltre 600 MW di nuove installazioni, con una crescita del

28,7% rispetto allanno precedente. (www.qualenergia.it)

La potenza eolica presente in Europa eviter circa 90 milioni di

tonnellate di CO2 l'anno e produrr 119 TWh in un anno di vento medio,

pari al 3,7% della domanda elettrica europea. Nel 2000 meno dello 0,9%

della domanda elettrica europea veniva soddisfatta dallenergia del

vento.

Il raggiungimento di questi risultati dovuto primariamente alla notevole

affidabilit degli aerogeneratori e ai bassi costi con cui si riusciti a

produrre energia elettrica, i quali si sono ridotti di un ordine di grandezza

negli ultimi venticinque anni e si apprestano a raggiungere la

competitivit con quello delle fonti tradizionali. Dopo lidroelettrico

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

20

tradizionale, infatti, leolico la seconda fonte rinnovabile che riuscita

a conseguire la competitivit del costo di produzione del kWh nei siti

con adeguate caratteristiche anemometriche10. (L. Pirazzi, 2004)

Da questo punto di vista, si trovano molto avvantaggiate le regioni

ventose del Nord Europa, le quali sono anche le pi attive

nellinstallazione di impianti eolici.

In Italia lo sfruttamento economico limitato essenzialmente alle regioni

del sud Italia, in particolare Campania, Puglia, Abruzzo, Molise,

Calabria, Sicilia e Sardegna, mentre al nord le zone maggiormente

sfruttabili sono quelle montuose, lungo i crinali e gli altopiani

dellAppennino.

10 Siti in cui la forza del vento raggiunge una forza considerata accettabile.

CAPITOLO 1

21

Figura 1.10 Mappa indicativa della velocit media annua del vento a 50 m s.l.t.

Fonte: Atlante eolico prodotto dalla Ricerca di sistema. www.ricercadisistema.it

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

22

soprattutto al sud che sono diffuse le wind farms11, la

coltivazione di queste zone infatti gi attiva e la crescita cumulata

della potenza installata di tipo esponenziale.

La diffusione delle fattorie del vento, non solo in Italia, ma a

livello mondiale, porta con se notevoli benefici in quanto la produzione

di elettricit pulita provoca una riduzione di emissioni di carbonio e,

quindi, il rispetto del Protocollo di Kyoto. Ma mentre da questo punto di

vista le wind farms sono considerate in maniera positiva, dal lato

opposto, la loro eccessiva proliferazione nelle zone di pregio

paesaggistico sta producendo unaccesa contestazione da parte dei

cittadini riuniti in comitati12 e in alcune associazioni ambientaliste e

istituzioni culturali, soprattutto in quelle zone che possiedono innegabili

pregi ambientali.

Linadeguatezza della normativa esistente per linsediamento delle

centrali eoliche contribuisce ulteriormente ad alimentare latmosfera di

contrapposizione, anche se le disposizioni in materia stanno cercando,

dove applicate, di ridurre la discrezionalit e quindi gli impatti

ambientali.

La strategia adottata da alcuni paesi, primi fra tutti Germania e

Danimarca, stata quella di ricorrere ad impianti di dimensioni sempre

pi elevate al fine di superare gli ostacoli relativi allindividuazione di

nuovi siti ed allottenimento delle concessioni da parte dei vari governi,

tra cui quello italiano, visto il suo enorme patrimonio culturale.

Per il futuro prossimo si prevede un ruolo ancora di primo piano

per questa fonte di energia, grazie in particolare alla sua competitivit del

costo di produzione del kWh, che come abbiamo detto lo rende

economicamente molto interessante anche se, viste le considerazioni

11 Insieme di aerogeneratori collegati insieme formano le wind-farm, fattorie del vento, che sono delle vere e proprie centrali elettriche. 12 In Toscana molto attivo il Comitato nazionale del paesaggio.

CAPITOLO 1

23

fatte in precedenza e che vedremo pi approfonditamente nel prossimo

capitolo, con qualche ostacolo al suo sviluppo rappresentato in

particolare da tutti coloro che spesso, mediante comitati ed

organizzazioni, si oppongono ad una diffusione ritenuta incontrollata

delle cosiddette wind farms.

Il potenziale delleolico impressionante, a seconda degli studi varia dai

20.000 ai 50.000 TWh, nettamente superiore rispetto al fabbisogno

elettrico nazionale (circa 300 TWh) e superiore addirittura di quello

mondiale (15.000 TWh). (Pietro Menna, 2003)

A ci si aggiunge unaltra possibilit di applicazione,

rappresentata dal c.d. eolico off-shore, impianti fuori costa.

Figura 1.11 Parco eolico off-shore

Fonte: International Solar Energy Society www.isesitalia.it

Leolico in mare offre notevoli vantaggi, e molti paesi europei

stanno puntando fortemente su questa nuova opportunit di utilizzo della

fonte eolica. Molto attivi sono la Germania, che si doter di circa 1.400

MW, il Regno Unito 900 MW, la Danimarca 300 MW e lIrlanda 450

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

24

MW. In Italia la situazione ancora di stallo, anche se qualcosa si sta

muovendo negli ultimi tempi. Si valuta che in Europa si avr un

incremento complessivo della potenza eolica off-shore di circa 4.000

MW nel 2008. (P. Menna, 2003)

Lenergia eolica inoltre sfruttabile anche in impianti remoti13,

questo consente di aumentare le opportunit di impiego, andando a

servire alcune zone che, per conformazione geografica, sono

difficilmente raggiungibili dalla rete elettrica, come ad esempio alcune

isole, ma che godono di una forza del vento notevole e quindi

particolarmente indicate per sfruttare questa tipologia di fonte energetica.

Questa modalit applicativa pu essere particolarmente indicata anche

per i paesi in via di sviluppo, in modo consentirgli un accesso economico

allenergia elettrica. In tal caso, sono per necessari sistemi di accumulo

dellenergia che presentano ancora oggi costi molto elevati e notevoli

problemi di efficienza. Resta comunque il fatto che riuscire ad ottenere

ulteriori miglioramenti, in particolare relativi alla riduzione del costo di

produzione del kWh, pu rappresentare una valida soluzione per i paesi

in via di sviluppo al problema della fornitura di energia elettrica in

determinate area in cui ancora non presente. (P. Menna, 2003)

1.2.3 ENERGIA DA BIOMASSE

La biomassa rappresenta tutto ci che ha matrice organica. Con

questo termine si intende qualunque tipo di sostanza organica derivata

direttamente o indirettamente dallattivit foto sintetica delle piante. La

biomassa la forma pi sofisticata di accumulo dellenergia solare.

Tale accumulo realizzato mediante il processo di fotosintesi, nel quale

le piante, durante la loro crescita, convertono lenergia derivante dal sole

13 In regioni non servite dalle reti elettriche.

CAPITOLO 1

25

in materia organica. Come sappiano la fotosintesi clorofilliana alla base

della vita sul nostro pianeta, questa permette alle piante di produrre

biomasse dalla combinazione tra acqua, anidride carbonica14 e sostanze

nutritive. (L. Rubini, C. Cacace, 2004)

Il processo fotosintetico ha dunque come risultato finale la

trasformazione di energia luminosa in energia chimica, che si realizza

grazie alla clorofilla, la quale attraverso la radiazione del sole assorbe

fotoni e fornisce energia chimica nei prodotti finali.

La funzione delle piante indubbiamente vitale, queste producono

ossigeno, che viene liberato come prodotto di scarto, ed eliminano parte

dellanidride carbonica dallatmosfera. Ci le porta ad avere un elevato

valore ambientale visto che la CO2 la principale causa delleffetto serra.

Inoltre il contributo che apportano le biomasse alleffetto serra per la

produzione di energia estremamente ridotto, in quanto la CO2 emessa

nei processi di conversione pari a quella assorbita durante la crescita

delle piante.

14 Spesso indicata come CO2

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

26

Fig. 1.12 - Emissioni di carbonio da biomasse

Fonte: www.itabia.it

CAPITOLO 1

27

A differenza di quanto avviene, invece, nel processo di produzione di

energia da fonti fossili, le quali apportano un contributo notevole alle

emissioni di gas ad effetto serra.

Fig. 1.13 - Emissioni di carbonio da fonti tradizionali.

Fonte: www.itabia.it

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

28

Sono indicate, in generale, come biomasse:

- tutti i prodotti delle coltivazioni agricole e della forestazione;

- i residui delle lavorazioni agricole e gli scarti dellindustria

alimentare;

- le alghe;

- tutti i prodotti organici derivanti dallattivit biologica animale;

- componente organica dei rifiuti solidi urbani.

Alcune di queste fonti, come la legna, non necessitano di subire

lavorazioni particolari, altre, come ad esempio gli scarti vegetali o i

rifiuti solidi urbani devono subire processi di trasformazione quali: la

digestione anaerobica, fermentazione alcolica, etc. (P. Menna, 2003)

interessante fare una prima distinzione in seno alle biomasse, quella

tra:

- biomassa vegetale, rappresenta la biomassa che deriva

direttamente dallattivit di fotosintesi clorofilliana, in quanto,

insieme allossigeno, il risultato di detta attivit svolta dalle

piante;

- biomassa animale, rappresenta invece la biomassa derivata

indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana, in quanto quella

parte di biomassa che, attraverso le catene alimentari degli

animali, passa dal mondo vegetale a quello animale.

(www.energialab.it)

In base alla loro origine, possiamo suddividere le biomasse vegetali in

quattro categorie:

- residui forestali e dellindustria del legno, derivano dagli

interventi di manutenzione dei boschi, dalla lavorazione del legno

e dalle segherie;

- sottoprodotti agricoli, sono paglie, stocchi, sarmenti di vite,

ramaglie di potatura, etc.;

CAPITOLO 1

29

- residui agroindustriali, sono costituiti da sanse, vinacce, lolla di

riso ed altri prodotti provenienti dallindustria alimentare (riserie,

distillerie, oleifici);

- colture energetiche, sono finalizzate alla produzione di biomasse

(erbacee e legnose) per lo sfruttamento energetico o per la

realizzazione di biocombustibili. Le specie pi interessanti sono:

girasole, colza, canna da zucchero, sorgo, pioppo, acacia ed

eucalipto.

Le biomasse di origine animali, invece, fanno riferimento principalmente

alle deiezioni prodotte principalmente da suini, bovini e pollame per la

loro successiva conversione e trasformazione in prodotti utilizzabili in

campo energetico. La presenza di biomasse animali sulla terra

marginale rispetto alle vegetali, infatti solo il 10% circa di origine

animale. (www.energialab.it)

Tra le energie rinnovabili, la biomassa lunica che pu essere

convertita in combustibili solidi, liquidi o gassosi. Gli impieghi della

biomassa a fini energetici possono essere sintetizzati in:

produzione di energia termica ed elettrica;

produzione di combustibili liquidi e gassosi.

Questo le consente di essere un vettore di energia utilizzabile in

numerose applicazioni, quali ad esempio, fornire energia e calore per le

abitazioni e edifici pubblici, fornire energia al settore agricolo e

industriale, produrre biocarburanti liquidi destinati al settore dei

trasporti15. (D. Coiante, 2004)

Come possiamo vedere il loro utilizzo dunque universale, si possono

cio applicare a diversi settori, offrendo una valida soluzione per fare

fronte a molte delle attuali richieste energetiche. Luomo, infatti, utilizza

15 Rappresentano, attualmente, lunica fonte rinnovabile in grado di sostituire direttamente benzina e gasolio.

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

30

lenergia in forma termica, elettrica e meccanica. Questa fonte energetica

in grado di fornirle tutte e tre assolvendo a tutti gli impieghi possibili

da cui ne pu derivare il loro utilizzo. (L. Rubini, C. Cacace, 2004)

Per comprendere meglio questa fonte di energia utile effettuare

unulteriore classificazione, pi riassuntiva e schematica rispetto alle

precedenti, proprio in base alle tipologie di utilizzo:

- Legno, residui legnosi e residui vegetali, rappresentati dai prodotti

agricoli e forestali oppure da coltivazioni specifiche. Le prime

derivano dalle lavorazioni delle segherie, dalla trasformazione del

prodotto legno e dagli interventi di manutenzione del bosco, e

sono impiegati come combustibile, come ad esempio nelle centrali

per la produzione di energia elettrica in sostituzione dei

combustibili fossili inquinanti. I residui vegetali sono

rappresentati principalmente da sanse, vinacce, lolla di riso,

noccioli di oliva ed altri materiali provenienti dallindustria

alimentare, la quale spesso la principale utilizzatrice di tale fonte

energetica;

- Biocombustibili, ricavati da biomassa solida, le specie pi

interessanti sono girasole, colza, canna da zucchero, sorgo,

pioppo, acacia ed eucalipto. I combustibili liquidi possono essere

impiegati per usi differenti, come ad esempio combustibile per il

riscaldamento o bio-carburante negli autoveicoli (biodiesel e

bioetanolo);

- Biogas, scaturiscono dalla fermentazione di residui di alcune

lavorazioni dellindustria agro-alimentare e da rifiuti organici in

discarica controllata. I combustibili gassosi possono essere usati

come carburante, combustibile per il riscaldamento e per la

produzione di energia elettrica. (P. Menna, 2003)

CAPITOLO 1

31

Vista lattualit del problema rifiuti pu essere opportuno soffermarsi

brevemente sulla possibilit di ricavare energia dalla combustione dei

rifiuti organici, che rientrano tra i materiali che compongono la

biomassa. Il biogas da rifiuti organici in discarica controllata ha un

valore molto alto, nonostante si tratti di rifiuti.

Innanzitutto i rifiuti non sono tutti uguali, vi sono i rifiuti speciali

(proveniente dalle attivit produttive), i rifiuti verdi (in cui la sostanza

vegetale superiore al 50% in peso), i rifiuti inerti (vetro, materiali

ceramici e rocce) ed i rifiuti solidi urbani (detti anche Rsu, che derivano

da materia organica). I Rsu, attraverso un processo di fermentazione

anaerobica (cio in assenza di ossigeno) o digestione generano biogas,

come abbiamo detto in precedenza possono essere utilizzati come

carburante, combustibile per il riscaldamento e per la produzione di

energia elettrica. (Giancarlo Santoprete, 1988)

La possibilit di utilizzare i Rsu come fonte di energia consente al tempo

stesso di risolvere due problemi, riuscire a smaltirli ed inoltre produrre

energia. Naturalmente i Rsu, pur essendo considerati una fonte

rinnovabile, non hanno certo le stesse caratteristiche delle fonti di

energia pulita, ma purtroppo, vista lenorme quantit di rifiuti, pu

essere opportuno utilizzarli al fine di ottenere energia anzich bruciarli, o

peggio destinarli in area non idonee a riceverli e smaltirli rendendo

queste aree delle discariche a cielo aperto 16. (P. Menna, 2003)

Le biomasse sono particolarmente interessanti per tutte le

considerazioni fatte fino ad ora, ed in particolare riguardo alla loro

universalit. Inoltre il potenziale energetico rappresentato dalle

biomasse enorme, infatti, sulla terra sono presenti circa 200 miliardi di

tonnellate di biomasse, in termini energetici rappresentano quasi 30.000

16 Il tema dei rifiuti molto complesso e richiederebbe una trattazione pi approfondita, ma

non questo il contesto pi idoneo ad affrontare tale argomentazione. Per un approfondimento sul tema si rimanda a: Giancarlo Santoprete, Fonti di energia rinnovabile, p. 205

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

32

miliardi di GJ17, cio pari a tutte le risorse fossili disponibili sulla

superficie terrestre. A questa quantit possiamo poi aggiungere 15

milioni di tonnellate di nuove biomasse che crescono ogni anno, il cui

potenziale energetico di 2.250 miliardi di GJ.

Naturalmente non tutto pu essere sfruttato per fini energetici, dato che

la sua distribuzione particolare sul suolo terrestre ne impedisce un pieno

utilizzo.

Tavola 1.14 - Potenziale tecnico delle biomasse in Europa

Fonte: Biomasse per lenergia Luca Rubini, Concita Cacace, 2004

Ci che interessa in particolare il suo potenziale tecnico, rappresentato

dalla parte che pu essere realmente sfruttata del potenziale energetico.

Rispetto al valore assoluto sopra citato, si stima che il potenziale tecnico

si aggira attualmente intorno a 150 miliardi di GJ, pari a circa il 6,5% del

potenziale energetico.

17 Gigajoule, equivale a 1.000 Megajoule

CAPITOLO 1

33

Inoltre il potenziale tecnico influenzato anche da particolari condizioni

economiche e di mercato, come ad esempio il prezzo del petrolio, del gas

e gli strumenti politici adottati (sussidi, etc.).

evidente che la quota di potenziale tecnico pu aumentare o diminuire

in base al confronto con landamento del prezzo del petrolio e gas, se

questultimi aumentano anche il potenziale tecnico aumenta in quanto

diventa maggiormente vantaggioso, dal punto di vista economico,

ricorrere a questa fonte di energia. In generale si pu affermare che con

laumento dei prezzi indiscriminato del petrolio, le biomasse risulteranno

sempre pi competitive. (L. Rubini, C. Cacace, 2004)

Le biomasse costituiscono una delle principali fonti energetiche e

la maggiore in assoluto fra quelle rinnovabili. difficile effettuare

rilevazioni statistiche accurate, poich la maggior parte degli impianti

sono di piccola e media taglia, ma si valuta che le biomasse

rappresentino il 15% dellofferta energetica totale mondiale con 55

milioni di TJ/anno (1.230 mtep/anno). Lo sfruttamento delle biomasse

non per omogeneo. I paesi in via di sviluppo ricavano il 38% di

energia primaria dalle biomasse con 48 milioni di TJ/anno (1.074

mtep/anno), in molti di essi si pu arrivare fino al 90% del fabbisogno

totale energetico, ed in alcuni casi addirittura superarlo, come avviene in

Nepal 98%, Etiopia 95% e Tanzania 93%. (www.petrolvilla.it)

Per quanto riguarda i paesi industrializzati le biomasse contribuiscono

per il 3% agli usi energetici primari con 7 milioni di TJ/anno (156

Mtep/anno) quindi con quote marginali rispetto al loro effettivo

potenziale. Negli USA la produzione di energia da biomasse del 3,2%

rispetto al totale, pari a circa 70 Mtep/anno; mentre se consideriamo

lUnione Europea questo valore si attesta intorno ai 55,4 Mtep/anno, cio

il 4,5% dellenergia complessiva. (www.energialab.it)

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

34

Lutilizzo delle biomasse per la produzione di energia attualmente

diffuso in Europa soprattutto nei paesi scandinavi, quali Finlandia e

Svezia. La biomassa raccolta nellUnione Europea ammonta a circa 2,2

miliardi di GJ, la quale viene utilizzata per produrre energia termica (1,7

miliardi di GJ), e per produrre energia elettrica (0,5 miliardi di GJ).

In Italia le biomasse coprono appena il 2% del fabbisogno energetico,

con circa 5,3 mtep/anno prodotti. LItalia si posiziona al di sotto della

media europea e si pone in una condizione di scarso sviluppo, nonostante

lelevato potenziale di cui dispone, non inferiore ai 27 mtep/anno.

Oltre a Finlandia e Svezia, anche lAustria e il Portogallo superano il

10% di energia prodotta da biomassa rispetto al consumo energetico

totale.

Tavola 1.15 - Quota parte delle biomasse rispetto al consumo energetico

totale

Fonte: Biomasse per lenergia Luca Rubini, Concita Cacace, 2004

Lobiettivo di raggiungere entro il 2012 il 12% di energia elettrica

prodotta da fonti di energia rinnovabili, pu essere in larga parte coperto

CAPITOLO 1

35

dalle biomasse, visto che si prevede una produzione di energia elettrica

da biomasse di circa 5,8 miliardi di GJ, pari al 10% del fabbisogno

elettrico europeo. (L. Rubini, C. Cacace, 2004)

1.2.4 ENERGIA IDROELETTRICA

Lenergia idroelettrica energia elettrica generata da un flusso di

acqua. Gli impianti idroelettrici sfruttano lenergia potenziale dellacqua

trasformandola in energia meccanica, la quale attraverso una turbina si

converte in energia elettrica.

Anche lidroelettrica, come le fonti energetiche viste finora, deriva

indirettamente dallenergia solare. Il sole, infatti, fa evaporare lacqua

degli oceani che cade sulla terraferma sottoforma di acqua o neve,

acquistando energia potenziale nonch energia cinetica. Lenergia

ottenuta mediante lo sfruttando di una caduta dacqua da un dislivello,

oppure sfruttando la velocit delle correnti. (www.rinnovabili.it)

Lenergia cinetica dellacqua stata utilizzata fin dallantichit in

sostituzione di quella muscolare e animale. Si tratta di una tecnologia

matura e diffusa, che rappresenta la pi importante fonte di produzione di

energia elettrica, preceduta solo dal carbone, con una produzione

mondiale che si aggira intorno al 20%, pari a circa 236 MTep, con una

potenza installata di 750.000 MW. Lenergia idroelettrica diffusa

soprattutto nei Paesi in cui vi abbondanza di corsi dacqua e di laghi,

come in Canada, negli USA e nella stessa Italia. (www.ansa.it)

Lidroelettrico considerato una fonte rinnovabile perch utilizza

una fonte naturale e rinnovabile come lacqua. Le sue caratteristiche le

consentono di produrre energia emettendo pochi gas serra e nessun altro

effluente inquinante o sottoprodotto di scarto nocivo, in quanto lacqua

durante la produzione di energia non viene n consumata, n inquinata.

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

36

Anche se, come vedremo nel prossimo capitolo, possiamo dire che pur

essendo rinnovabile, la produzione di energia da fonte idroelettrica non

immune da impatto ambientale, in quanto la costruzione di impianti

idroelettrici provoca notevoli rischi sociali e ambientali.

Attualmente impiegata prevalentemente per soddisfare il

fabbisogno elettrico mondiale, soltanto in casi particolari viene sfruttata

lenergia meccanica delle ruote idrauliche, in quanto non possibile

utilizzarla in questa forma in luoghi diversi da quelli in cui disponibile.

Questo uso sicuramente marginale rispetto a quello elettrico, e spesso

non viene neanche preso in considerazione nel calcolo del potenza

installata a livello nazionale e mondiale. (G. Santoprete, 1988)

Tra le rinnovabili ancora tra quelle maggiormente utilizzate,

soddisfa circa il 6% di energia primaria a livello mondiale, raggiungendo

punte del 27,6% in Sud America, ed anche in Italia continua a rivestire

un ruolo molto importante, garantendo circa il 15% del fabbisogno

energetico nazionale. (Rapporto Energia e Ambiente, 2004)

Per lItalia costituisce la fonte pi importante di produzione di energia

elettrica e le prime centrali risalgono addirittura ai primi del 900.

considerata oramai una tecnologia consolidata, la quale ha consentito di

sviluppare nel tempo un know-how tecnologico avanzato. Lidroelettrico

ha rappresentato per il paese un importante motore di sviluppo

economico, raffigurando fino agli anni 60 la principale fonte di energia

ed arrivando a toccare punte di poco inferiori al 100% dellenergia

prodotta. Anche per gli altri paesi il ruolo dellidroelettrico stato di

primo piano, in particolare in Giappone e Stati Uniti produceva

rispettivamente il 50% e il 18% di elettricit. (P. Menna, 2003)

Il suo ruolo si col passare del tempo ridimensionato, come si pu

notare, infatti, landamento della produzione di energia dalla fonte

idroelettrica rimasta negli anni costante, mentre quello delle altre fonti

CAPITOLO 1

37

ha avuto una crescita continua. Ci dovuto in particolare

allesaurimento dei siti disponibili in cui collocare nuovi impianti ed alle

difficolt autorizzative, soprattutto nei paesi industrialmente avanzati.

Come possiamo vedere dal grafico (Fig. 1.16), in Italia, a differenza delle

altre fonti di energia rinnovabile, lidroelettrico ha conosciuto negli

ultimi anni una crescita quasi piatta per ciascuna tipologia di impianto,

sia esso di mini, piccola o grande taglia18.

Fig. 1.16 - Riepilogo storico della produzione di energia rinnovabile italiana.

Fonte: GSE / Terna

Lidroelettrico, pur essendo unimportante fonte rinnovabile,

presenta alcuni rischi ambientali19 da non sottovalutare, che hanno

portato in molti paesi ad esaminare con attenzione ed a frenare i nuovi

progetti impiantistici. Si prevede che gran parte dellincremento di

18 In termini di potenza installata. 19 Saranno trattati specificatamente nel prossimo capitolo.

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

38

produzione elettrica si avr dai nuovi impianti costruiti nei paesi in via di

sviluppo, in particolari in Cina e America Latina, mentre nei paesi

maggiormente industrializzati la situazione sar simile a quella prevista

per lItalia, e cio essenzialmente di stallo. Gli effetti negativi che

potrebbero produrre sullecosistema la costruzione di nuove dighe sono

rilevanti, ed anche gli enti finanziari, come la Banca Mondiale, hanno

dovuto ridurre considerevolmente il loro impegno nel finanziare questa

tipologia di progetti. (P. Menna, 2003)

Le potenzialit della fonte idroelettrica rimangono comunque

interessanti, in quanto lenergia potenzialmente ottenibile ben superiore

rispetto a quella attualmente prodotta, che pari a circa il 10% del

potenziale stimato. I maggiori potenziali sono presenti soprattutto nei

paesi in via di sviluppo, in particolare nelle Americhe, in Asia, in Africa

ed in Russia; mentre nei paesi maggiormente industrializzati il potenziale

nettamente inferiore, in quanto lo sfruttamento arriva fino al 70% del

potenziale, ed in Italia addirittura maggiore. Secondo il rapporto

annuale della BP20 (Statistical review of world energy 2003),

lidroelettrico potrebbe incrementare potenzialmente la produzione totale

di energia di ben 5 volte rispetto a quella attuale, riuscendo a soddisfare

da solo lintero fabbisogno di energia elettrica globale. Naturalmente

viste le difficolt ed i rischi ambientali che potrebbe generare una simile

esplosione dellutilizzo di energia idroelettrica, derivanti soprattutto dalla

sua produzione, questa situazione appare evidentemente impensabile.

(www.enel.it)

La maggior quota di centrali idroelettriche posseduta dagli Stati

Uniti, i quali detengono il primato di potenza installata, che di poco

superiore ai 100 GW. In termini di tonnellate equivalenti di petrolio

(Tep), il primo produttore al mondo il Nord America con 58 MTep,

20 Beyond Petroleum (www.bp.com)

CAPITOLO 1

39

seguito dallEuropa con 51 MTep e da Asia e America Centro-

Meridionale, rispettivamente con 46 e 45 MTep.

Tabella 1.17 - Principali paesi produttori di energia idroelettrica al mondo, 2006

PAESI PRODUZIONE

2006 IN TWh

VARIAZIONE

% RISPETTO

AL 2005

VALORE DEL 2006

RAPPORTATO AL

TOTALE MONDIALE

CANADA 350,3 -2,3% 11,5%

STATI UNITI 291,2 6,7% 9,6%

AMERICA

SETTENTRIONALE 671,8 1,9% 22,1%

ARGENTINA 42,8 23,0% 1,4%

BRASILE 349,9 3,7% 11,5%

AMERICA

CENTRALE E

MERIDIONALE

653,4 5,3% 21,5%

RUSSIA 175 0,1% 5,8%

NORVEGIA 119,8 -12,3% 3,9%

EUROPA

E EURASIA 815,7 -1,3% 26,8%

CINA 416,7 5,0% 13,7%

ASIA E PACIFICO 789,0 7,5% 25,9%

MONDO 3040,4

Fonte: Beyond Petroleum, BP Statistical Review of World Energy 2007

In riferimento alle ultime statistiche mondiali disponibili dallo

Statistical Review of World Energy 2007, nel 2006 la produzione

mondiale di energia idroelettrica aumentata del 3,2%. Il leader

mondiale nella produzione di energia idroelettrica la Cina, seguita dal

Canada e dal Brasile (Tab. 1.17).

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

40

1.2.5 ENERGIA GEOTERMICA

Per energia geotermica si intende quella contenuta all'interno della

terra sotto forma di "calore". Il termine "geotermia" deriva dal greco "g"

e "therms", e letteralmente significa "calore della Terra".

Il calore una forma di energia che allorigine di molti fenomeni

geologici di scala planetaria, la sua origine dovuta a processi fisici che

hanno luogo allinterno del nostro pianeta.

Tale calore presente in quantit enorme e praticamente inesauribile,

tuttavia, per energia geotermica intendiamo in particolare quella parte

del calore terrestre, che pu, o potrebbe essere, estratta e sfruttata

dalluomo. (M. H. Dickson, M. Fanelli, 2004)

Lenergia geotermica considerata una fonte di energia

rinnovabile in quanto viene generata per mezzo di fonti geologiche di

calore.

Questa fonte di energia rinnovabile, rispetto a quelle esaminate finora,

non deriva n direttamente n indirettamente dallenergia solare. Infatti,

a differenza dellenergia che proviene dal sole, dalla quale dipendono le

variazioni termiche superficiali del pianeta, lenergia geotermica,

costituita dal calore contenuto allinterno della terra. (G. Santoprete,

1988)

Lenergia presente nella Terra dipendente dal calore stesso che questa

produce al suo interno, il quale crescente allaumentare della

profondit. Man mano che si scende in profondit nella crosta terrestre, il

calore aumenta proporzionalmente e di conseguenza aumenta anche

lenergia termica contenuta al suo interno.

CAPITOLO 1

41

Figura 1.18 - Schema della struttura interna della Terra: crosta,

mantello e nucleo. A destra in alto, un dettaglio della crosta e della parte

superiore del mantello.

Fonte: M. H. Dickson, M. Fanelli, 2004, p. 58

Lo strumento che d la misura dellaumento di temperatura con la

profondit il gradiente geotermico21.

Lincremento in media di 3C ogni 100 m di profondit, ossia 30C

ogni km; di conseguenza, se la temperatura nei primi metri sotto la

21 Rappresenta la variazione di temperatura all'incremento della profondit entro la crosta

terrestre, questo parametro viene generalmente indicato col valore dell' aumento della temperatura in gradi C ogni 100 metri di profondit.

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

42

superficie 15C, che corrisponde con buona approssimazione alla

temperatura media annua dellaria esterna, si pu prevedere che a 2 km

di profondit la temperatura sia 65-75C, a 3 km 90-105C e cos via.

Seguendo questa logica, lenergia termica contenuta entro i primi 5 km

dellordine di 4,1019 kWh, cio pari a circa 500.000 volte gli attuali

fabbisogni mondiali. (M. H. Dickson, M. Fanelli, 2004)

Lenergia termica della Terra quindi enorme, ma soltanto una parte di

essa pu essere sfruttata, in quanto si tratta di energia dispersa, raramente

concentrata, che ha per il vantaggio di essere costante nel tempo, e

quindi di non subire le fluttuazioni giornaliere e/o stagionale che

caratterizzano quasi tutte le fonti di derivazione solare, ad eccezione

delle biomasse. (G. Santoprete, 1988)

Per utilizzare questa energia necessario trasportare il calore in

superficie. A tale scopo viene utilizzato un vettore, detto anche fluido,

che pu essere gi presente in natura, come ad esempio le falde dacqua

sotterranee, oppure immesso artificialmente nel sottosuolo.

Lintensit dellenergia geotermica generalmente bassa, ma se

consideriamo le aree confinanti delle tettoniche, allora lintensit

notevole. Ci dovuto in particolare al fatto che in queste zone il valore

del gradiente geotermico pu essere anche notevolmente superiore a

quello medio, fino a dieci volte, e difatti proprio in queste aree si

denotano maggiormente attivit vulcaniche e terremoti. (M. H. Dickson,

M. Fanelli, 2004)

CAPITOLO 1

43

Figura 1.19 - Zolle crostali, dorsali, fosse oceaniche, zone di subduzione

e campi geotermici.

Fonte: M. H. Dickson, M. Fanelli, 2004, p. 67

In queste zone calde lenergia pu essere pi convenientemente

recuperata mediante la geotermia rispetto ad altre zone in cui il calore

estraibile decisamente pi basso. Proprio per questo i Paesi che

sfruttano maggiormente lenergia geotermica sono quelli che si trovano

lungo la zona limitrofa alla cosiddetta cintura del fuoco, la quale

corrisponde alla vasta regione vulcanica che accerchia loceano Pacifico.

(P. Menna, 2003)

Questi Paesi, come possiamo vedere dalla Tabella 1.20, sono gli Stati

Uniti (con circa 2.900 MW installati), le Filippine (1.900 MW), il

Messico (950 MW), lIndonesia (800MW) e il Giappone (550 MW)22.

22 Dati aggiornati al 2006

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

44

Tabella 1.20 - Potenza geotermica installata nel mondo

Energia geotermicaCapacit cumulativa di potenza geotermica installata *

Change 20062006 over share

1990 1995 2000 2003 2004 2005 2006 2005 of totalArgentina 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 Austria 1,3 1,2 1,2 1,2 Australia 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 China 31,1 32,1 32,1 32,1 32,1 32,1 32,1 0,3%Costa Rica 55,0 142,5 162,5 162,5 162,5162,5 1,7%El Salvador 95,0 105,0 161,0 161,0 151,2 151,2204,0 34,9% 2,1%Ethiopia 7,3 7,3 7,3 7,3 7,3 0,1%France (Guadeloupe) 4,2 4,2 4,2 4,2 14,7 14,714,7 0,2%Germany 0,2 0,2 0,2 0,2 Guatemala 33,4 33,4 33,6 49,5 49,5 0,5%Iceland 44,6 50,0 170,0 200,0 202,0 232,0422,0 81,9% 4,4%Indonesia 144,8 309,8 589,5 807,0 807,0 807,0807,0 8,4%Italy 545,0 631,7 785,0 790,5 790,5 790,5810,5 2,5% 8,5%Japan 214,6 413,7 535,3 535,3 535,3 535,3537,3 0,4% 5,6%Kenya 45,0 45,0 45,0 121,0 127,0 127,0127,0 1,3%Mexico 700,0 753,0 755,0 953,0 953,0 953,0953,0 9,9%New Zealand 283,2 286,0 437,0 435,0 437,0 490,0490,0 5,1%Nicaragua 35,0 70,0 70,0 77,5 77,5 77,5 77,5 0,8%Papua New Guinea 5,5 5,5 5,5 5,5 0,1%Philippines 891,0 1227,0 1909,0 1930,9 1930,9 1930,91930,9 20,1%Portugal (The Azores) 3,0 5,0 16,0 16,0 16,0 16,016,0 0,2%Russia (Kamchatka) 11,0 11,0 23,0 73,0 79,0 79,079,0 0,8%Thailand 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Turkey 20,6 20,4 20,4 20,4 20,4 20,4 24,7 21,1% 0,3%USA 2774,6 2816,7 2228,0 2020,0 2534,0 2828,32830,7 0,1% 29,5%TOTAL WORLD 5843,9 6836,8 7964,9 8388,3 8919,1 9312,3 9583,8 2,9% 100,0%

* End of year. Less than 0.05%. Note: Because of rounding, some totals may not agree exactly with the sum of the component parts.

Megawatts

Fonte: International Geothermal Association, conference papers presented at various

IGA workshops and congresses

Lunico Paese che ha una notevole potenza installata e si trova al di fuori

della pi grande regione vulcanica lItalia. Essa situata nellarea del

Mediterraneo, che corrisponde a unarea ad elevata attivit tettonica e

vulcanica, e proprio per questo considerata una zona ad alto flusso di

calore.

CAPITOLO 1

45

La sua potenza installata superiore a 800 MW e produce circa

l8,5% dellintera elettricit prodotta a livello mondiale da fonte

geotermica.

Da questa fonte lItalia leader nella produzione di energia elettrica a

livello europeo, ed anche a livello mondiale ricopre un ruolo di primo

piano (da non dimenticare che uno tra i primi impianti per produrre

elettricit dallenergia contenuta nel vapore geotermico stato fatto

proprio in Italia, a Larderello nel 1904). La produzione di energia

elettrica dalla geotermia in Italia fortemente concentrata soprattutto in

Toscana, ed in particolare nelle zone di Pisa, Siena e Grosseto. (P.

Menna, 2003)

Dalla tabella salta subito allocchio un dato interessante,

riguardante la situazione particolare di un Paese, lIslanda, che ha una

forte dipendenza energetica dalla fonte geotermica. Essa ha avuto nel

2006 una crescita della potenza installata superiore all80% rispetto

allanno precedente.

La geotermia rappresenta per questa isola del nord Atlantico una grande

fonte di approvvigionamento energetico, che si basa tutta sul naturale

equilibrio tra lacqua calda in profondit e le bassissime temperature

dellatmosfera esterna.

LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE

46

Grafico 1.2 - Distribuzione percentuale delle diverse fonti di energia rispetto a quella totale nel mondo

Fonte: IEA, renewables in global Energy supply, 2004

La fonte geotermica rappresenta una delle principali fonti di

energia rinnovabile. Nonostante le difficolt legate alla scoperta di nuovi

siti, ed alle profondit sempre maggiori che questi richiedono per

sfruttare lenergia derivante dal calore interno alla Terra, questa fonte

presenta ancora una grande disponibilit energetica, e come possiamo

vedere anche dal grafico seguente, ancora una delle principali fonti

rinnovabili di energia primaria.

Sebbene lo sfruttamento dellenergia geotermica risalga a periodi remoti

della storia delluomo, comunque difficile riuscire a stimare lentit di

risorse e riserve attuali, in particolare perch le risorse che attualmente

sono considerate non economicamente sfruttabili industrialmente,

potrebbero esserlo in un futuro prossimo con tecnologie nuove ed

innovative rispetto allo stato dellarte attuale.