Energie rinnovabili | Cosa sono, quali sono e perché sono la chiave della transizione energetica11 min read

L’energia è la fonte di funzionamento di città e centri di produzione ed elemento centrale nelle strategie per affrontare gli effetti dei cambiamenti climatici. L’utilizzo di combustibili fossili (petrolio, gas e carbone) per il riscaldamento, la produzione di energia elettrica, il trasporto e l’industria, contribuisce a livello globale alla produzione di circa due terzi delle emissioni di gas a effetto serra, rendendo l’energia – in particolare le energie rinnovabili – il perno del processo di transizione ecologica.

La decarbonizzazione, necessaria per combattere i cambiamenti climatici, sta alla base della transizione energetica e consiste nella progressiva sostituzione delle fonti fossili con fonti di energia rinnovabile.

Si tratta del principale impegno assunto a livello nazionale e internazionale con la sottoscrizione dell’Accordo di Parigi del 2015 (COP21), che si pone l’obiettivo a lungo termine di mantenere ben al di sotto dei 2 gradi Celsius l’aumento della temperatura media globale rispetto al periodo preindustriale, puntando ad un aumento massimo della temperatura di 1,5°C.

Di fronte alla necessità di definire una traiettoria verso il maggiore impiego di energie rinnovabili, l’Italia nel dicembre del 2019 ha adottato il Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima (PNIEC). Il PNIEC intende perseguire entro il 2030 un obiettivo di copertura del 30% del consumo finale lordo di energia da fonti rinnovabili. Proposito ritenuto appena sufficiente rispetto all’ambizioso traguardo della neutralità climatica al 2050 fissato dal Green Deal europeo per rispettare l’Accordo di Parigi.

Che cos’è l’energia rinnovabile

Le rinnovabili sono forme di energia prodotte a partire da risorse naturali che per loro caratteristica intrinseca sono inesauribili – come il sole – in quanto hanno la capacità di rigenerarsi a fine ciclo ad una velocità pari al loro consumo.

L’energia rinnovabile può anche ottenersi tramite risorse naturali che, benché esauribili, possono rigenerarsi garantendo l’utilizzo alle generazioni future. Tra queste ad esempio il legno o l’acqua, considerate rinnovabili anche se a rischio di esaurimento qualora utilizzate in maniera eccessiva.

Le fonti fossili (petrolio, carbone, gas naturale) sono invece fonti di energia naturali ma non rinnovabili poiché richiedono millenni per rigenerarsi, oltre a provocare l’emissione di gas climalteranti, i principali responsabili del riscaldamento globale.

ll termine “rinnovabile” si riferisce quindi alla capacità di essere disponibile in natura e rigenerarsi continuamente, senza l’intervento dell’uomo e in quantità tendenzialmente inesauribile, unendo due dimensioni: ambiente e innovazione.

Si tratta di un mercato in grande espansione, sia a livello globale che europeo, con una crescita che non si è arrestata nemmeno nel corso del 2020, nonostante le problematiche connesse alla pandemia. La capacità globale di produzione di energia rinnovabile nel 2020 è stata di 2.799 GW, con una crescita del 10,3% rispetto al 2019.

Secondo i dati del Renewables 21 – Global Status Report, la quota di energia rinnovabile è passata dall’8,7% nel 2009 all’11,2% nel 2019. Benché in apparenza piccoli, i dati dimostrano che la marcia verso la decarbonizzazione è avviata e sta contaminando anche il mondo industriale e finanziario.

Ma quali sono le energie rinnovabili protagoniste della transizione energetica?

Quali sono le energie rinnovabili

Energia geotermica

L’energia geotermica sfrutta il calore endogeno della terra, che in parte risale alle origini stesse del pianeta. Al centro della terra il magma incandescente di ferro e nichel ha una temperatura di circa 6000°C. La temperatura del sottosuolo aumenta di circa 3°C ogni cento metri. L’acqua e/o il vapore trasportano quindi l’energia geotermica in superficie che, a seconda delle sue caratteristiche, viene utilizzata per il riscaldamento e il raffreddamento o sfruttata per generare elettricità green.

Considerato il grande potenziale di questa fonte di energia, a seguito della COP21 di Parigi, è stata lanciata la Global Geothermal Alliance, una piattaforma coordinata dall’International Renewable Energy Agency (IRENA), per incentivare i paesi del mondo con territorio geotermico a dare precedenza a questa risorsa rinnovabile per accelerare il processo di transizione energetica.

Secondo i dati del 2020 riportati da IRENA, benché diffusa in maniera meno capillare rispetto ad altre rinnovabili, questa fonte di energia copre una quota significativa della domanda di elettricità in paesi come El Salvador, la Nuova Zelanda, il Kenya e le Filippine e più del 90% della domanda di riscaldamento in Islanda. Il geotermico ha avuto dal 2010 ad oggi un trend di crescita positivo, passando da una capacità globale di quasi 10 gigawatt (GW) a 14 GW di energia verde nel 2020.

Energia solare

L’energia solare è l’energia madre sulla Terra, fonte di cibo e calore per gli umani e garante della fotosintesi clorofilliana per le piante. A distanza di quasi 150 anni dalla prima cella fotovoltaica, l’energia solare è una delle tipologie di rinnovabile più diffusa. La modalità principale con cui viene sfruttata è il fotovoltaico, che utilizza un dispositivo elettronico per convertire l’energia solare in energia elettrica. Si tratta dei comuni pannelli installati sugli edifici.

Secondo i dati IRENA del 2020, questa fonte di energia rappresenta il 26% della capacità globale delle rinnovabili ed è anche la fonte cresciuta maggiormente negli ultimi anni, con +127 GW rispetto al 2019.

Energia eolica

Sin dall’antichità, gli uomini hanno utilizzato la forza del vento per la navigazione quale principale mezzo di trasporto e comunicazione a lunga distanza. Già all’epoca dei babilonesi, l’energia eolica è stata sfruttata attraverso i mulini per macinare il grano e per pompare l’acqua dai pozzi.

L’energia eolica, nonostante abbia subito un periodo di stallo dopo la seconda guerra mondiale con l’avvento del petrolio a basso costo, è tornata alla ribalta a seguito della crisi energetica degli anni settanta e dei movimenti ambientalisti antinucleari, ed attualmente è la seconda tipologia di energia rinnovabile per produzione nel mondo.

La produzione eolica è raddoppiata tra il 2009 e il 2013, e nel 2020 ha rappresentato il 26% dell’elettricità generata dalle rinnovabili. L’eolico offshore costituisce una parte abbastanza piccola del settore, rappresentando circa il 5% della capacità eolica totale, ma la sua importanza cresce di anno in anno.

Energia idroelettrica

L’energia idroelettrica è l’energia derivante dall’acqua che scorre. Definito carbone bianco, copriva nel 1940 quasi il 92% dell’elettricità prodotta in Italia.

Il principio alla base della produzione dell’energia idroelettrica è l’uso della forza dell’acqua per azionare le turbine. Le centrali idroelettriche hanno due configurazioni di base: con dighe e serbatoi o senza. Le dighe idroelettriche con un grande serbatoio possono immagazzinare acqua per brevi o lunghi periodi per soddisfare la domanda di picco, mentre l’energia idroelettrica senza dighe e serbatoi produce su scala ridotta, tipicamente da un impianto progettato per operare in un fiume senza interferire nel suo flusso.

Tra le rinnovabili è la più “anziana”, probabilmente già i Sumeri nel 2000 a.c. costruirono le prime ruote ad acqua per macinare il grano. La continua innovazione ha reso gli impianti idroelettrici sempre più efficienti e, grazie alle attuali tecnologie, è possibile trasformare in elettricità il 90% circa dell’energia dell’acqua, una percentuale quasi tre volte superiore al livello di efficienza delle fonti convenzionali.

Secondo IRENA, in Norvegia il 99% dell’elettricità proviene dall’energia idroelettrica. La più potente centrale idroelettrica del mondo è la diga delle Tre Gole, in Cina, da 22,5 GW che produce da 80 a 100 terawatt-ora all’anno, abbastanza per rifornire 70-80 milioni di famiglie.

L’energia idroelettrica rappresenta la quota maggiore di energia rinnovabile del mix globale, con una capacità di 1211 GW. La crescita nel settore idroelettrico ha recuperato nel 2020, con la messa in servizio di diversi grandi progetti ritardati nel 2019.

Energie rinnovabili: le biomasse

Le energie delle biomasse sono energie rinnovabili che utilizzano prodotti organici di scarto, eliminando il problema del loro stoccaggio o della loro distruzione negli inceneritori.

Quando si parla di biomasse si fa quindi riferimento ad una ampia famiglia di materiali utilizzabili a fini energetici. Si distinguono due categorie: tradizionale e moderna. La prima si riferisce alla combustione di biomassa in forme come legno e rifiuti animali. Quella moderna include i biocarburanti liquidi prodotti dalla macinazione della canna da zucchero e da altre piante; le bioraffinerie; il biogas prodotto attraverso la digestione anaerobica dei residui; i sistemi di riscaldamento a pellet e altre tecnologie.

L’utilizzo del suolo agricolo a fini energetici è entrato in conflitto con la necessità di coltivare prodotti alimentari, e in alcuni paesi si è arrivati a distruggere parte del patrimonio boschivo per poter coltivare specie adatte alla produzione di biocarburanti.

Questo ha portato l’Unione Europea a individuare delle regole in base alle quali poter definire queste fonti come rinnovabili, e ha spinto la comunità internazionale a sviluppare nuove specie, definite biomasse di seconda e terza generazione, per tentare di eliminare il conflitto tra usi agricoli ed energetici dei terreni.

In questo senso particolare interesse rivestono le alghe, biomasse di seconda generazione, che hanno un’altissima efficienza di conversione del carbonio a biomassa. Inoltre, al contrario delle specie terrestri, il loro ciclo di crescita non è annuale e la loro coltivazione non richiede terreni di particolare natura, potendo utilizzare zone di scarso o nessun interesse agricolo, zone costiere, lagunari, o bracci di mare deserti vicini alle coste.

Secondo i dati di IRENA, la capacità della bioenergia nel 2020 è stata di 127 GW. L’espansione netta della capacità è diminuita di quasi la metà rispetto al 2019, con una produzione di 2,5 GW di bioenergia rispetto ai 6,4 del 2019, presentando un trend positivo solo in Cina e in Europa.

Energia marina

L’energia marina, che sfrutta la forza delle onde e delle maree, è la più giovane delle rinnovabili. Si tratta di un’enorme riserva energetica quasi inutilizzata poiché si scontra con alcuni limiti naturali e tecnologici, tra cui la variabilità giornaliera e stagionale, la discontinuità e bassa intensità energetica e la necessità di utilizzare attrezzature robuste in grado di adattarsi alle condizioni atmosferiche più severe.

La Rance Tidal Power Station, inaugurata nel 1966, è la prima centrale mareomotrice del mondo, situata sull’estuario del fiume Rance in Bretagna. Fino al 2011 è rimasta l’unico progetto di dimensioni rilevanti costruito per lo sfruttamento delle maree. Recentemente, il primato di potenza installato è passato all’impianto sudcoreano sul lago Sihwa. Ancora in fase di ricerca e sviluppo, quella marina è considerata da IRENA una fonte di energia rinnovabile dalle forti potenzialità ed ha attualmente una capacità installata di 500 MW.

Dove si producono le energie rinnovabili?

La maggior parte dei paesi dell’Europa occidentale produce una quota maggiore di energia da fonti rinnovabili rispetto all’Europa dell’Est, ad eccezione di Paesi Bassi e Irlanda che sono sotto la media globale. Un divario in parte dovuto alle differenze di reddito: molti dei paesi più ricchi, con una lunga storia di sistemi energetici ad alta intensità di combustibili fossili, si sono già allontanati da essi.

Secondo i dati del sito di ricerca scientifica Our World in Data, nel 2019 l’Islanda ha ottenuto il 79% della sua energia da fonti a basso contenuto di carbonio, figurando come il paese con il miglior risultato al mondo, grazie all’alta percentuale di idroelettrico (55%) e geotermico (24%).

A seguire, i paesi con le percentuali maggiori di energia rinnovabile nel mix energetico sono la Norvegia (66%), il Brasile (45%) e la Svezia (42,2%). Anche la Nuova Zelanda e l’Austria hanno una quota elevata, con una produzione da fonti rinnovabile superiore al 30%.

All’estremità opposta della scala, i paesi produttori di petrolio come Arabia Saudita, Oman e Kuwait, dipendono quasi interamente dai combustibili fossili e nel 2019 hanno ottenuto meno dell’1% da fonti rinnovabili.

Secondo il Renewable Energy Report del Politecnico di Milano, i risultati raggiunti dall’Europa nel 2020 possono dirsi soddisfacenti, ma lo stesso non vale per l’Italia, che già a partire dal 2018 aveva registrato un arresto nella crescita delle rinnovabili nel mix energetico, acuito poi dal Covid-19. La nuova potenza da rinnovabili installata in Italia nel corso del 2020 è stata di 784 MW, inferiore di circa 427 MW rispetto a quella installata nel corso del 2019 (-35,4%).

Energie rinnovabili: quali i prossimi passi?

Come anticipato, il processo di transizione energetica richiede investimenti e azioni su diversi piani paralleli, innovazioni nel sistema dell’informazione, tecnologie, nuovi quadri politici e strumenti di mercato.

Un importante contributo nel processo di transizione alle energie rinnovabili richiederebbe la revisione delle risorse destinate a quelli che vengono definiti sussidi ambientalmente dannosi. Si tratta di tutte le misure incentivanti (incentivi, agevolazioni, finanziamenti agevolati ed esenzioni da tributi), che intervengono su beni o lavorazioni per ridurre il costo di utilizzo di fonti fossili o di sfruttamento delle risorse naturali.

I sussidi alle fonti fossili sono uno dei maggiori ostacoli allo sviluppo delle rinnovabili, poiché grazie agli aiuti pubblici, carbone, gas e petrolio vengono resi artificialmente economici e quindi più competitivi. Nel 2019, l’Italia ha destinato 15 miliardi al settore energetico fossile, diventati 15,8 miliardi nel 2020.

Un importante contributo nel processo di transizione energetica dovrebbe derivare dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), di cui la Missione 2 – Rivoluzione verde e Transizione ecologica, cui è destinato il 31% del totale delle risorse stanziate, prevede una componente dedicata all’energia rinnovabile e all’idrogeno.

Nell’ambito degli interventi individuati, ad oggi si prevede una semplificazione dei meccanismi autorizzativi e delle regole di mercato, la valorizzazione dello sviluppo di opportunità agro-voltaiche, l’accelerazione dello sviluppo di comunità energetiche.

Questo dovrebbe garantire un’accelerazione nel raggiungimento della quota del 30% di rinnovabile attesa al 2030 dal PNIEC, ma dovrà essere accompagnato da un’azione legislativa che permetta di raggiungere tassi di rilascio delle autorizzazioni superiori a quelli attuali, rivedere le limitazioni imposte al consumo di suolo e l’introduzione di obiettivi suddivisi tra Regioni coerenti con gli obiettivi nazionali per garantire coordinamento e pianificazione.

Si auspica che lo stimolo del PNRR a operare sul duplice versante della transizione ecologica e digitale faciliterà il binomio “innovazione e natura”, che caratterizza fin dalle origini il processo di transizione energetica.