di Mark Patrick | Director Technical Content di Mouser Emea
Le prospettive di decarbonizzazione dipendono dalla capacità di generare energia pulita. Le principali fonti di energia rinnovabile – idroelettrica, fotovoltaica ed eolica – forniscono una quota in continuo aumento del fabbisogno energetico mondiale. Un numero crescente di governi si sta impegnando per azzerare le emissioni nette (NZE) entro il 2050, un obiettivo prioritario per cercare di limitare l’aumento delle temperature globali. Anche se si tratta di un obiettivo potenzialmente raggiungibile per quanto riguarda la produzione di energia, i progressi in altri settori rimangono lenti. La strada da percorrere è dunque ancora lunga.
Leggi l’articolo di Mark Patrick “Fare di più consumando di meno” sul numero 26 di Elettronica AV
Decarbonizzazione del sistema energetico entro il 2050: mito o realtà?
Sebbene la decarbonizzazione delle economie – ovvero la conversione a un sistema economico che riduca in modo sostenibile le emissioni di anidride carbonica fino alla loro completa eliminazione – sia un imperativo globale, il mantenimento dell’attività economica è fondamentale per garantire un adeguato livello della qualità della vita e implementare miglioramenti laddove necessari. Garantire una fornitura affidabile e consistente di energia a basse emissioni (o addirittura nulle) è la chiave di volta per conseguire tali obiettivi, apparentemente in contrasto tra di loro.
L’importanza delle energie rinnovabili è stata riconosciuta dalle autorità di tutto il mondo, supportata da dati scientifici, campagne politiche e vertici sul clima, come il COP (Council of the Parties), la riunione annuale indetta dalle Nazioni Unite che ha attuato e sostenuto l’Accordo di Parigi, un trattato internazionale che obbliga i Paesi firmatari ad adottare misure più severe a salvaguardia dell’ambiente.
In base ai dati contenuti nel rapporto 2022 stilato da IRENA (International Renewable Energy Agency), le energie rinnovabili hanno rappresentato l’81% dell’espansione netta di capacità nel 2021, anno in cui la capacità di produzione globale di energia da fonti rinnovabili ha toccato quota 3064 GW. Circa il 40% è attribuibile all’energia idroelettrica, che continua nella sua fase di crescita. Il report di IRENA sottolinea che nel 2021 la Cina ha aggiunto 14,6 GW di capacità di produzione di energia idroelettrica, seguita dal Canada che ha aggiunto 1,3 GW.
Tuttavia, la crescita più sostenuta si è registrata nel settore fotovoltaico, seguito da quello eolico. Insieme, questi due settori rappresentano l’88% della nuova capacità di energia rinnovabile installata. Per quanto concerne l’energia fotovoltaica, l’Asia ha aggiunto una capacità di 76 GW nel 2021, con Cina e India che hanno aggiunto 53 e 10,3 GW rispettivamente. La crescita nel comparto dell’energia eolica ha subito un rallentamento rispetto al 2020, con l’aggiunta di 93 GW su scala mondiale, in diminuzione rispetto ai 110 GW dell’anno precedente.
L’energia verde sempre più protagonista
La Cina ha abbinato le due tecnologie (fotovoltaica e idroelettrica) per dar vita alla più grande centrale elettrica ibrida a livello mondiale, entrata in funzione nel 2023. Gli aggiornamenti pianificati per l’impianto idroelettrico esistente nella provincia meridionale di Sichuan permetteranno di incrementare la potenza generata per via idroelettrica e di aggiungere, sempre nel medesimo sito, capacità di generazione di energia fotovoltaica. Grazie a queste migliorie, l’impianto sarà in grado di generare in media 2 miliardi di kWh all’anno.
SEIA (Solar Energy Industries Association) gestisce un database di progetti di impianti fotovoltaici per potenze superiori a 1 MW elaborato in maniera informale sulla base di informazioni tratte da fonti quali comunicati stampa delle aziende, notiziari di vario genere e conversazioni con gli sviluppatori. L’elenco dei principali progetti fotovoltaici del 2022 conteneva più di 5.900 progetti di questo tipo (già operativi o in fase di realizzazione) per un totale di oltre 180 GW di capacità installata.
Energia a emissioni nette nulle: le tempistiche
Un numero sempre maggiore di Paesi si è impegnato a raggiungere il traguardo di emissioni nette zero (NZE – Net Zero Emission) ed è opinione comune che il 2050 rappresenti un orizzonte temporale ragionevole e sufficiente per evitare l’aggravarsi dei disastri climatici. Negli Stati Uniti, l’amministrazione Biden punta a generare il 45% dell’elettricità del Paese utilizzando l’energia fotovoltaica entro il 2050. Tuttavia, per raggiungere questo obiettivo ambizioso, sarebbe necessario installare 30 GW di capacità fotovoltaica all’anno da qui al 2025, e raddoppiare tale capacità (60 GW/anno) negli anni successivi. Una parte delle proposte contenute nel GND (Green New Deal) statunitense è finalizzata a rendere il settore dell’energia “carbon-free” (in grado cioè di produrre energia senza utilizzare combustibili fossili) entro il 2030. Nel 2019 è stato calcolato che le fonti di energia “pulita” coprivano circa il 38% del fabbisogno degli Stati Uniti, anche se la metà di questa energia veniva fornita dalle centrali nucleari.
I rapporti annuali redatti da IEA (International Energy Agency) evidenziano che la quota delle rinnovabili, nel mix energetico globale, sta aumentando in misura pari al 2-3% su base annua e ha raggiunto una percentuale del 29% nel 2020. Procedendo a questo ritmo, entro il 2045, circa il 90% dell’energia potrebbe derivare da fonti rinnovabili. Gli esperti di IEA, comunque, avvertono che la velocità dei progressi in alcuni settori, come quello degli edifici e dei trasporti, non è sufficiente per consentire di raggiungere questo obiettivo.
I progressi nei settori del nucleare e della fusione
A questo punto, resta da chiedersi se le fonti rinnovabili tradizionali, come il sole, il vento e l’idroelettrico, siano in grado di soddisfare da sole il fabbisogno energetico globale. Anche se per alcuni è inconcepibile, l’energia nucleare non produce gas a effetto serra e può fornire energia in abbondanza su richiesta.
Pur sostenendo l’energia fotovoltaica, il Presidente degli Stati Uniti Biden non esclude le opportunità legate all’uso dell’energia nucleare, che dovrà comunque essere prodotta in maniera più sicura ed economica rispetto a quanto possibile con i reattori costruiti finora. Anche Bill Gates è un sostenitore dell’energia nucleare e ha investito le proprie risorse, sia personali sia economiche, per cercare di migliorare la struttura di costo e la sicurezza della generazione di potenza nucleare.
L’altra forma di energia nucleare – ovvero la fusione – cerca di replicare la medesima reazione che avviene all’interno del sole. Gruppi di ricerca e organizzazioni commerciali si stanno già formando per commercializzare la tecnologia e iniziare a sviluppare le centrali elettriche del futuro. Tuttavia, la sua fattibilità come fonte di energia su larga scala è oggetto di discussione. Il progetto multinazionale ITER, avviato nel 1985 e ancora in corso, mira a costruire il reattore sperimentale termonucleare più grande al mondo. Una volta realizzato, un reattore di questo tipo adatto per l’utilizzo in grandi impianti di generazione di energia (utility-grade) potrebbe impiegare circa un decennio per raggiungere la temperatura iniziale necessaria per l’avvio della fusione. Probabilmente si tratta di un tempo eccessivamente lungo: alcuni sostengono che la fusione non può aiutare ad affrontare l’emergenza climatica odierna.
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