Per energia alternativa si intende una forma di ottenuta da fonti che in una prospettiva umananon rischiano di esaurirsi, cioè si rigenerano costantemente, ad esempio l’energia solare, idroelettrica, eolica, l’energia ottenuta da vegetali (legno, biogas),l’energia geotermica.
Le fonti energetiche alternative stanno vivendo una stagione di grande sviluppo a livello mondiale, assumendo un peso sempre maggiore nella produzione energetica. Queste fonti hanno il grande vantaggio di essere inesauribili e ad impatto ambientale limitato o nullo in quanto il loro sfruttamento non produce né gas serra né scorie inquinanti da smaltire. Le fonti energetiche rinnovabili si dividono in:
Solare termico
Gli impianti solari termici sono impianti ad energia rinnovabile che permettono di trasformare l’energia dal sole in energia termica, ossia calore, per la produzione di acqua calda sanitaria, per il riscaldamento e mediante opportune macchine di conversione anche per scaldare le piscine, per i processi industriali e per il raffrescamento degli ambienti. La tecnologia solare termica è matura ed affidabile, con impianti che hanno una vita media di oltre 20 anni. Come funziona? All’interno dei pannelli solari è presente “una serpentina”, una tubazione in cui scorre un fluido termovettore (di solito una miscela anticongelante di acqua e glicole) che, grazie all’azione termica del sole, si riscalda e poi circola verso l’impianto termico dell’edificio (circuito primario). Nella centrale termica, Il calore accumulato dal fluido viene poi ceduto, mediante uno scambiatore, all’acqua calda sanitaria contenuta in un serbatoio e distribuita alle varie utenze come in figura (circuito secondario). Un impianto solare termico ben dimensionato riesce a coprire quasi totalmente il fabbisogno di acqua calda sanitaria nei sei mesi più caldi, mentre nei rimanenti mesi freddi è necessaria l’integrazione di una caldaia o di una pompa di calore per portare l’acqua parzialmente riscaldata dall’impianto solare alla temperatura desiderata.
Solare fotovoltaico
Mentre il solare termico permette la conversione dell’energia del sole in calore, il fotovoltaico è la tecnologia che converte direttamente la radiazione solare in energia elettrica. Il componente principale dei moduli commercializzati è la cella fotovoltaica costruita in silicio, un materiale semiconduttore che, dopo essere stato drogato, se colpito dalla radiazione solare libera una certa quantità di elettroni che circolando creano una corrente. La durata media di un impianto è pari a circa 25-30 anni ma la ricerca sperimentale sta rendendo sempre più efficiente il rendimento degli impianti che vengono proposti nel mercato.
Eolico
Gli impianti eolici sfruttano l’energia del vento per produrre l’energia elettrica. Sono costituiti da aerogeneratori che trasformano l’energia cinetica del vento in energia meccanica e infine quest’ultima in energia elettrica. Quali tipologie di impianti esistono? La principale classificazione per gli impianti eolici è realizzata in base alla loro taglia, ovvero alla potenza elettrica che sono in grado di generare. Questa grandezza dipende alla taglia del rotore, ovvero alla dimensione delle pale che ruotano spinte dal vento. Nonostante il principio di funzionamento sia il medesimo gli impianti si dividono in impianti eolici: si considerano diametri del rotore di decine di metri e potenze da 200 kW a qualche megawatt, impianti minieolici: i diametri sono dell’ordine del metro con potenze fino a 200 kW con lo scopo di servire anche singole utenze e risultare maggiormente integrato. L’eolico è la fonte rinnovabile in maggiore espansione a livello internazionale. Perché un impianto ben dimensionato posizionato correttamente in un sito dove il vento abbia una velocità sufficiente e omogenea nell’arco dell’anno permette di recuperare in tempi relativamente brevi (qualche anno) il costo sostenuto per la loro installazione, continuando a funzionare per un periodo di circa vent’anni. Sono impianti soggetti ad economia di scala, quindi macchine di maggiori dimensioni in proporzione costano meno e permettono tempi di recupero dell’investimento inferiore, ma presentano anche alcuni inconvenienti, come il notevole impatto ambientale, la rumorosità e il fatto che alle volte reti elettriche troppo vecchie e non bilanciate possono non sopportare la loro connessione. Questi fattori fanno in modo che anche le macchine di media e piccola taglia siano economicamente interessanti. Negli ultimi anni le turbine con potenza inferiore ai 100 kW hanno raggiunto i massimi livelli anche grazie all’esperienza maturata nel settore delle potenze superiori. Il risultato principale è stato di abbassare notevolmente il limite minimo di funzionamento rendendole efficaci anche per valori del vento molto basse. Vengono usate principalmente per le utenze isolate, con un sistema di batterie per l’accumulo, possono essere allacciate direttamente alla rete, possono alimentare piccole reti, sistemi di pompaggio e recinzioni elettrificate. Questi sistemi garantiscono alta affidabilità di funzionamento e allo stesso tempo non richiedono interventi di manutenzione. Anche l’energia elettrica prodotta tramite fonte eolica può essere utilizzata per tutte le utenze che richiedano energia elettrica (elettrodomestici, illuminazioni, computer, ecc.) con il vantaggio di non produrre emissioni inquinanti e, una volta coperto il costo energetico di produzione e installazione, di avere energia elettrica gratuita. Un altro modo di classificare gli impianti eolici è in base alla tipologia di rotore installato. I rotori eolici si differenziano principalmente in funzione della posizione dell’asse di rotazione, si hanno quindi macchine con rotore ad asse orizzontale, ad asse verticale ed ibrido.
Biomasse
Con il termine biomassa utilizzabile ai fini energetici si intende l’insieme dei materiali organici che possono essere utilizzati direttamente come combustibili o trasformati in combustibili liquidi o gassosi, per mezzo di impianti di conversione, per un più comodo e vasto utilizzo. Il termine biomassa riunisce sostanze di natura eterogenea, dai residui forestali agli scarti dell’industria di trasformazione del legno o delle aziende zootecniche. In generale si possono definire biomasse tutte le sostanze di origine organica provenienti da reazioni di fotosintesi (il processo che permette alle piante di convertire l’anidride carbonica in materia organica sfruttando l’energia solare).
Geotermico
L’energia geotermica è una forma di energia che si manifesta sottoforma di calore proveniente dalle zone più profonde del sottosuolo. Le temperature della crosta terrestre crescono all’aumentare della profondità. In media ogni 100 metri la temperatura delle rocce aumenta di +3 °C (quindi 30 °C al km e 300 °C ogni 10 km). In alcune particolari zone si possono presentare condizioni in cui la temperatura del sottosuolo è più alta della media, un fenomeno causato da fenomeni vulcanici o tettonici. In queste zone “calde” (denominate ‘anomalie termiche’) la temperatura può essere sufficiente a riscaldare considerevolmente l’acqua infiltratasi attraverso le falde acquifere generando acqua bollente e vapore. Si parla in tal caso di geotermie ad “alta entalpia” e il fluido riscaldato dal calore geotermico può essere utilizzato per generare energia elettrica in modo diretto o impiegato in processi industriali, mentre i reflui energetici possono essere sfruttati per ricavare energia termica da destinare al riscaldamento di edifici, o di serre o per l’itticoltura. Quando invece non si sta considerando una zona di anomalia termica, ma solo una porzione superficiale della crosta terrestre soggetta al normale gradiente geotermico, si parla di geotermia a “bassa entalpia”. In queste applicazioni si utilizza lo strato più superficiale della crosta terrestre come volano termico, generalmente accoppiando la tecnologia geotermica a delle pompe di calore.
Negli ultimi anni la quota mondiale percentuale di energia prodotta tramite queste fonti è molto aumentata (vedi figura) anche se ancora non rappresenta una quota significativa nel complesso dell’energia prodotta, tuttavia, sulla base di questo andamento, le fonti di energia rinnovabile nei prossimi 10 anni avranno una crescita senza paragoni, in modo particolare l’eolico ed il solare.
