Con l’eccezione dell’energia nucleare, della geotermia e, in qualche misura, dell’energia che può essere ricavata dalle maree, tutte le forme di energia disponibili sulla terra derivano dall’irraggiamento del sole. In alcuni casi, come il carbone e gli idrocarburi, si tratta di energia accumulata nel corso di milioni di anni e rimasta disponibile mediante l’estrazione dal sottosuolo e si parla perciò di combustibili fossili. Ma il sole riversa in continuazione un’enorme quantità di energia sulla terra che determina la crescita delle piante (biomasse), l’evaporazione dai mari, quindi le piogge, l’accumulo e il fluire dei corsi d’acqua (idroelettrico), i venti (eolico), oltre ad energia direttamente sfruttabile (energia solare, elettrica e termica).
Non fa, in realtà, parte delle fonti rinnovabili l’energia che si può ottenere dalla combustione di rifiuti, anche se, nel nostro ordinamento, sono ad esse assimilate: si tratta comunque di una intelligente modo di smaltimento (che comunque produrrebbe effetti nocivi) che ha inoltre il pregio di contribuire ad un minor utilizzo di fonti fossili.

Centrale Ideoelettrica di Semenza (Calusco d'Adda) - Foto Wikipedia

Occorre, in primo luogo, ricordare che le tecnologie che dipendono direttamente dai cicli naturali a breve termine (solare – eolico) non garantiscono la continuità della produzione e che pertanto possono servire, su grande scala, soltanto come integrazione, non certamente come fonte di base. Valori tipici del fattore di utilizzazione (rapporto tra potenza mediamente prodotta e potenza installata) e’ tipicamente intorno al 20% per il solare e 20-40% per l’eolico.

Nel seguito farò riferimento principalmente alla produzione di energia elettrica ed al mondo occidentale, in particolare all’Italia. Non va tuttavia dimenticato che, tenendo conto della realtà di larga parte del mondo sottosviluppato e facendo riferimento al consumo energetico globale, la combustione di legna per cottura e riscaldamento ammonta a ben il 13% del totale.

Di gran lunga, la principale fonte di energia rinnovabile è quella idroelettrica. Le tecnologie necessarie per l’intero processo (dalla diga ai morsetti della centrale elettrica) sono mature e assolutamente affidabili.

A livello mondiale la potenza elettrica installata da fonte idroelettrica ammonta a 715 TW (2005), pari a circa 19% del totale ed ad oltre il 63% dell’elettricità da fonti rinnovabili.

Nel 2006 l’Italia ha prodotto circa 49,4 TWh di elettricità da fonti rinnovabili, pari al 14,5% del totale di energia elettrica richiesta, con il 10,7% proveniente da fonte idroelettrica e la restante parte (4,2%) dalla somma di geotermico, eolico e combustione di biomassa o rifiuti. Con tali valori, l’Italia risulta essere il quarto produttore di elettricità da fonti rinnovabili nell’UE-15, seppur ancora lontana dagli obiettivi comunitari previsti, che prevedono la produzione del 22% di energia richiesta da fonte rinnovabile entro il 2010.

E’ opportuno fare una distinzione fra idroelettrico a caduta e ad acqua fluente.

Idroelettrico a caduta. La tecnologia è consolidata da gran tempo; la potenzialità di utilizzo è legata alla presenza di montagne. Il potenziale di sviluppo, in particolare, in Europa ed in Italia è limitatissimo, dato che, praticamente, tutti i siti possibili sono utilizzati. L’impatto ambientale è limitato (anzi, laghi in quota possono essere utili per il controllo delle piene). Il pregio di impianti di questo tipo è molto alto, specie per quelli con utilizzo diurno e ricarica notturna con funzione di accumulo di energia; non possono essere sottovalutati, tuttavia, i rischi: basti ricordare il caso del Vajont e, recentemente, la preoccupazione per le dighe di Campotosto in seguito al terremoto in Abruzzo.

Idroelettrico ad acqua fluente. Il potenziale di sviluppo è legato alla presenza di grandi fiumi. Sono ben note le polemiche legate alle grandi dighe realizzate in tutto il mondo (dagli USA, al Brasile, all’Egitto, alla Cina ecc.): danni irreversibili agli ecosistemi umano e naturale, per la creazione di enormi bacini, la separazione monte-valle, lo svuotamento del fiume a valle per l’utilizzo delle acque per irrigazione o altro. In Italia non ci sono condizioni per la realizzazione di impianti di questo tipo.
Le cosiddette “mini – idro”, o impianti “fai da te”, lasciano molto perplessi, sia per la limitatezza della producibilità, sia per la sicurezza nella realizzazione e nell’esercizio.

Nell’utilizzo dell’energia geotermica l’Italia è stata pioniera a livello mondiale, con l’utilizzo di tale fonte energetica la cui disponibilità è legata, però, a particolari condizioni locali (in Italia Larderello e la regione dell’Amiata, già ampiamente sfruttata). Il geotermico al quale mi riferisco è quello “superficiale”, con vapore o acqua calda; lo sfruttamento del calore in profondità è una potenzialità interessante ma tutta da sviluppare. L’impatto ambientale è tutt’altro che trascurabile per l’emissione in atmosfera di gas che necessitano comunque di trattamento.

La tecnologia per lo sfruttamento dell’energia del vento è, tra tutte quelle cosiddette “innovative”, l’unica economicamente competitiva con quelle “convenzionali”. Turbine eoliche, della potenzialità da qualche migliaio di KW ad alcuni MW, sono commercialmente disponibili. A riprova di ciò, l’aumento della capacità installata, in tutto il mondo occidentale, è di oltre il 30% all’anno.
L’ovvio limite della tecnologia è legato alla necessaria presenza di venti regolari non troppo violenti, condizioni che non sono, in generale, caratteristiche del nostro Paese e, ove presenti, in contrasto con esigenze paesaggistiche. Inoltre, per le irregolarità meteorologiche, richiede l’integrazione con altre fonti di energia. Uno sviluppo significativo di tale fonte è comunque auspicabile anche in Italia.

Lo smaltimento corretto dei rifiuti (mi limito a quelli urbani; i rifiuti pericolosi o tossici e quelli industriali richiedono attenzioni e tecnologie che esulano dal discorso del ricupero energetico) è un’esigenza fondamentale di ogni consorzio umano, in particolare in una società sviluppata. Storicamente, nei paesi del Nord Europa, la semplice combustione con lo scopo di ridurre il volume del materiale da portare a discarica, è stata la prima preoccupazione; il calore “inevitabilmente” prodotto veniva utilizzato per riscaldamento urbano (teleriscaldamento) o industriale. Questi obiettivi rimangono sostanzialmente validi. Altrettanto valide (anche ai fini del risparmio energetico) le esigenze di ridurre il chilo e mezzo di RSU che produciamo a testa (imballaggi, barattoli, involti, vuoti a perdere, etc.) e di riciclare quanto più possibile i materiali riutilizzabili (è sorprendente che, oltre a vetro e carta, non si riciclino le lattine, a Rapallo).
La specializzazione di modelli di caldaie a vapore ampiamente collaudati per la combustione del carbone su griglia ha consentito di aggiungere l’obiettivo di produrre energia elettrica (ed eventualmente anche calore, per gli scopi sopra citati, negli impianti a contropressione) con alta affidabilità e buona efficienza. Ad impianti di questo tipo si sono, nel corso degli anni, affiancati, con diversi gradi di sviluppo, anche altri modelli, senza tuttavia soppiantare il modello tradizionale.
Nel corso della mia vita professionale ho collaborato alla progettazione e visitato almeno una decina di impianti di questo tipo, nelle collocazioni più varie.
Gli impianti di depurazione fumi, con vari treni di cattura delle ceneri volanti, lavaggio ed assorbimento di contaminanti gassosi, adsorbimento su carbone attivo di diossine e furani, riducono a valori modestissimi gli effetti ambientali.
Le normative europee sono molto severe, ed il loro rispetto dà ogni garanzia in proposito.
Gli aspetti veramente importanti sono la dimensione e la serietà dell’azienda che gestisce l’impianto, tenuta alla registrazione delle quantità e tipologia dei materiali in ingresso ed uscita (residui solidi e ceneri raccolte da inviare a discariche qualificate), al controllo in continuo del buon funzionamento dell’impianto ed, in particolare, delle emissioni. Dati che devono essere sottoposti al controllo pubblico da parte di ASL e/o ARPA. Anche per questo motivo, oltre che per ragioni economiche, è praticamente necessario che i “termovalorizzatori”, come vengono attualmente chiamati, siano a servizio di utenze di dimensione almeno provinciali.

Se mi è permesso un inciso, ricordo che le diossine sono il risultato della combustione di sostanze contenenti cloro (non è possibile ridurre al massimo se non eliminare completamente gli utilizzi dei PVC?); tra esse la combustione di un po’ di tutto nei caminetti, per non parlare degli incendi boschivi e, peggio ancora, dei rifiuti abbandonati alla rinfusa nelle strade. Ma non solo: secondo il ministero tedesco la principale fonte di emissioni in Germania è rappresentata dall’industria dei metalli, mentre il contributo dagli inceneritori è inferiore all’1%. Le emissioni più rilevanti di diossina, tuttavia, non sono quelle in atmosfera ma quelle nel terreno: i massimi responsabili sono i pesticidi, in fase di produzione ma anche di uso.

Il maggior pregio, in termini ambientali, dell’utilizzo mediante combustione delle biomasse residuali a processi industriali, non idonee ad altri usi, o naturali è di evitare, nel loro abbandono al suolo, la produzione di grandi quantità, non solo di anidride carbonica, ma di metano, gas serra ben più “pesante”. Non intendo approfondire l’argomento, perché di scarso interesse nel nostro contesto, limitandomi a dire che, in ogni caso, vanno valutati attentamente i pro e i contro delle diverse tecnologie (di quelle per la produzione del “biofuel” mi occuperò, forse, in un prossimo articolo) e dei diversi possibili usi.

Come detto all’inizio, l’utilizzo dell’energia solare soffre, ancor più dell’energia eolica, dell’ovvia impossibilità di produrre energia costante nel tempo, ma inevitabilmente variabile dal massimo nominale a zero, in dipendenza dai cicli solari e stagionali.
Occorre, in primo luogo, fare una distinzione fra centrali destinate alla produzione industriale, concentrata, di energia elettrica da immettere in rete, come quelle fino ad ora considerate, ed impianti di piccola taglia, per una produzione locale, distribuita su singoli edifici o piccoli appezzamenti, per autoconsumo, o scambio con la rete, in base ad accordi con le Società di distribuzione di energia elettrica.

Cominciamo dagli impianti industriali, per i quali, a mio parere, non si aprono grandi prospettive, almeno a breve termine, per i limiti di dipendenza dalle condizioni ambientali (in zone desertiche, quindi in localizzazioni ottimali, non si raggiungono rendimenti annui , intesi come rapporto tra energia effettivamente prodotta e la massima nominale, superiori al 20%) e per l’eccessiva occupazione del suolo .
Impianti solari per la produzione di energia elettrica appartengono a due macro categorie: Gli impianti con pannelli fotovoltaici e quelli cosiddetti “solare termodinamico” con specchi che riscaldano un fluido, che, a sua volta, cede calore ad un ciclo termico convenzionale (caldaia-turbina a vapore). Impianti di entrambi i tipi sono installati, per sperimentazione, in varie parti del mondo, da parte di Enti di Ricerca nel settore energetico (in Italia ENEA, con il progetto “Archimede” in collaborazione con ENEL, a Priolo Gargallo (Siracusa), da 20 MW).
Leader in questi settori è la Spagna con Abengoa Solar ed impianti localizzati sull’altopiano di Sanlùcar, in Andalusia, non lontano da Siviglia. Invito pertanto, per un approfondimento a visitarne il sito http://www.abengoasolar.com/sites/solar/en/.

Diverso il discorso per gli impianti solari di piccola taglia, per la produzione distribuita di energia termica ed elettrica.

Impianti solari termici (in pratica per la produzione di acqua calda sanitaria e serre) sono una soluzione molto interessante che consente (come a chi scrive) un significativo (circa 20-25%) risparmio nel consumo del gas. Certamente opportuna è la installazione di pannelli solari e relativi serbatoi di accumulo, ove possibile: nelle villette mono-bi famigliari e in tutti quegli edifici privati e pubblici ove sia elevato il rapporto tra la superficie della copertura e il volume.
Il loro utilizzo per riscaldamento, sia pure come integrazione alla caldaia convenzionale a metano o gasolio, richiede costruzioni ad hoc e non è proponibile per condomini come quelli che costituiscono la stragrande maggioranza dell’edilizia italiana (ed in particolare rapallese).
Gli incentivi fiscali, tuttora in vigore, che consentono un più che dimezzamento del costo dell’impianto, fanno sì che il ritorno della spesa avviene nel giro di pochi anni.

Impianti solari con pannelli fotovoltaici e batterie di accumulo sono praticamente indispensabili per utenze isolate, e molto interessanti se connessi alla rete di distribuzione dell’energia elettrica, per un interscambio.
Vale anche, ed a maggior ragione, quanto sopra scritto per gli impianti solari termici, in particolare se ci si riferisce ad edifici pubblici (come scuole, piscine ecc) ed a nuove costruzioni. Per queste applicazioni la valutazione del tempo di ritorno dell’investimento è più complesso (una stima rozza può essere intorno ai 10 anni). Si gode infatti di
un incentivo (“Conto energia”) proporzionale all’energia prodotta. Questo tipo di impianto fotovoltaico se dimensionato opportunamente raggiunge il 100% del fabbisogno di energia elettrica.

La tabella seguente, sia pure non aggiornatissima, evidenzia, da un lato, l’economicità attuale delle diverse tecnologie considerate, e le prospettive potenziali future. Evidenzia anche, per confronto tra i costi ad oggi e attesi, il grado di maturità di ognuna di esse.

La tabella è tratta, al solito, da Wikipedia, all’indirizzo http://en.wikipedia.org/wiki/Renewable_energy, piuttosto completa e ricca di capitoli per specifiche tecnologie e links, per approfondimenti.

Per concludere, due considerazioni finali, sui consumi e sugli incentivi.

E’ necessario che entri a far parte della nostra cultura l’esigenza di limitare i consumi, non solo utilizzando i miglioramenti tecnologici (ad esempio le lampade e gli elettrodomestici a basso consumo, il riciclo del riciclabile ecc), ma ricuperando anche l’antico valore della sobrietà, che si manifesta in infiniti modi, dal non sprecare acqua e cibo, dall’utilizzo dei mezzi pubblici piuttosto che dell’auto, dal sopportare un po’ di freddo, in inverno, e un po’ di caldo, in estate, magari con le finestre aperte, piuttosto che usando condizionatori.
Ne guadagnerebbe anche la nostra salute, fisica e mentale. Ne guadagnerebbero, ancor di più, i nostri figli e nipoti.

Il discorso sull’opportunità degli incentivi potrebbe essere molto lungo: mi limito a dire che sono indispensabili per il lancio di nuove tecnologie, sostitutive di altre molto meno valide sul piano ambientale ed in prospettiva, come l’utilizzo dei combustibili fossili. Tra gli altri, l’aumento del numero di impianti, sia pur “incentivati”, consente un’importante economia di scala nelle industrie interessate, con riduzione del costo industriale.

Va, tuttavia, sottolineato che altrettanto importante è l’incentivo alla ricerca e sviluppo di queste tecnologie, tra esse, certamente, al primo posto quello del fotovoltaico. Ma non solo, anche la ricerca di base, in questo, come in altri settori, unica via maestra, anche se difficile, per arrivare a dare frutti utili a tutti, nel medio e nel lungo periodo. Le Nazioni più civili non tagliano i fondi alla ricerca (come alla scuola e all’università) con la stessa facilità del nostro governo.