In un mondo dove l’energia è una risorsa sempre più preziosa e dove la sensibilità verso l’ambiente è in costante crescita, conoscere le diverse fonti alternative di energia è diventato un’informazione fondamentale per tutti.
Ma cosa sono esattamente? Quali sono le opzioni a disposizione per ridurre la dipendenza dalle fonti fossili e per sfruttare al meglio le risorse rinnovabili?
In questo articolo, scopriremo come le fonti alternative di energia possono trasformare il modo in cui progettiamo e costruiamo gli edifici, ridurre i costi energetici e contribuire a preservare il nostro pianeta.
 |
| Foto di PublicDomainPictures – Fonte: pixabay.com) |
Quali sono le fonti alternative di energia
Le fonti alternative di energia (o rinnovabili) sono tutte le fonti di energia provenienti dalla “forza” della natura che permettono di ottenere energia a basso costo e senza utilizzare il petrolio, il carbone e tutte le fonti di energia esauribili e inquinanti, che producono cioè CO2 in atmosfera.
Da molti anni infatti sono allo studio queste fonti alternative ma, un po’ per la scarsa tecnologia e un po’ per i pochi investimenti dovuti alla volontà dei Paesi e
delle lobby del petrolio, non sono mai state approfondite, studiate e introdotte su larga scala a livello mondiale. Il tema della sostenibilità, però, non può più essere ignorato.
Le fonti di energia alternative al petrolio, oltre a non inquinare, hanno anche la proprietà di essere rinnovabili e inesauribili.
In alcuni casi possono sostituire completamente gli impianti tradizionali. In altri casi, invece, possono solo integrare le fonti tradizionali, ma comunque contribuiscono a ridurre l’inquinamento e a usare meno risorse possibili.
Le principali fonti di energia alternative sono:
- energia solare
- energia idroelettrica
- energia da biomasse
- energia geotermica
- allevamenti agricoli e biogas
- la cogenerazione e il teleriscaldamento
- energia eolica
- energia del mare e delle maree
- energia prodotta dalla scarica dei fulmini
- energia dallo smaltimento dei rifiuti
Lo sfruttamento dell’energia solare
Il Sole trasmette la maggior parte del suo calore per irraggiamento, sotto forma di raggi infrarossi. L’energia solare incidente sulla superficie terrestre varia con la latitudine a causa del diverso spessore dello strato atmosferico. Per raccogliere la massiama quantità di radiazione solare, le superfici captanti devono essere perpendicolari ai raggi del Sole a qualsiasi latitudine e a qualsiasi ora del giorno.
L’energia solare può essere utilizzata per:
- la produzione di calore a bassa temperatura;
- la produzione di calore ad alta temperatura;
- produzione di energia elettrica mediante conversione diretta
1) Impianti a bassa temperatura
Gli impianti a bassa temperatura (solare termico a pannelli o collettori solari) sono quelli ai quali si fa ricorso più frequentemente per la produzione di acqua calda sanitaria e il riscaldamento degli edifici. Il sistema a bassa temperatura più diffuso è l’impianto solare termico (costituito da un collettore solare, l’impianto di distribuzione e il serbatoio di accumulo dell’acqua calda) normalmente disposti sui tetti, che riscaldano un fluido termovettore che scalda l’acqua sanitaria o per il
riscaldamento.
Con un buon pannello solare si raggiungono normalmente temperature del fluido di 60-70 °C, ampiamente sufficienti per produrre le modeste quantità di acqua calda necessaria per gli usi sanitari domestici. Per il riscaldamento degli ambienti invece l’utilizzo migliore dell’energia termica prodotta dai pannelli solari è quella per attivare il riscaldamento a pavimento con pannelli radianti.
2) Sistemi ad alta temperatura
I sistemi ad alta temperatura (concentratori e forni solari) comportano
il riscaldamento di un fluido fino a parecchie centinaia di gradi. Ciò si ottiene concentrando e focalizzando i raggi solari attraverso particolari tipi di collettori detti anche pannelli concentratori, che captano la radiazione solare diretta.
I forni solari invece sono sistemi di captazione dell’energia solare di grandi dimensioni che consentono di raggiungere elevatissime temperature. I forni solari ricevono le radiazioni attraverso batterie di specchi orientabili che dirigono i raggi
solari sul riflettore che a sua volta li concentra sulla torre di captazione
del calore posta sul fuoco della parabola.
3) Sistemi fotovoltaici
Gli impianti fotovoltaici, a differenza dei collettori solari, sfruttano l’energia solare attraverso i pannelli fotovoltaici che trasformano l’energia del Sole in energia elettrica grazie alla conversione fotovoltaica prodotta dalle celle fotovoltaiche in silicio amorfo.
Per fortuna, anche in Italia, grazie agli incentivi statali e le detrazioni fiscali, si sta
diffondendo sempre di più l’uso e l’installazione dei pannelli fotovoltaici sui tetti e le coperture di abitazioni private (anche condomini per le parti comuni), aziende e capannoni industriali.
Un buon impianto fotovoltaico infatti è in grado di sopperire tutto il fabbisogno
elettrico di un edificio a costo zero e anzi l’energia in esubero o si può immagazzinare oppure vendere al gestore pubblico.
I sistemi attivi e passivi e l’architettura sostenibile
I pannelli solari e le altre tecniche che consentono di produrre energia rinnovabile attraverso veri e propri impianti più o meno complessi e che possono essere adattati a edifici di ogni tipo, di nuova costruzione o già esistenti, vengono definiti sistemi attivi.
La nuova frontiera dell’architettura sostenibile e della bioedilizia è quella di concepire edifici a impatto ambientale quasi zero sfruttando non tanto i sistemi attivi ma quelli che vengono chiamati sistemi passivi, cioè costruire edifici con criteri tali che oltre a non usare fonti di energia inquinanti derivanti dal petrolio e a contenere i consumi energetici diventano essi stessi generatori di energia. Il massimo si ottiene da un edifcio realizzato con sistemi passivi e attivi integrati.
I sistemi passivi vengono distinti, a seconda delle modalità con cui avviene il guadagno termico, in:
- sistemi passivi a guadagno diretto
- sistemi passivi a guadagno indiretto
- sistemi passivi a guadagno isolato
- sistemi passivi a guadagno indiretto integrato da effetto serra
I sistemi a energia totale: Cogenerazione e Teleriscaldamento
Nel caso della produzione di energia elettrica attraverso processi
di combustione il processo di conversione (rendimento) è accompagnato dalla produzione di quantità di calore molto rilevanti, che negli impianti tradizionali viene dissipato nell’ambiente. Il rendimento di questi impianti tradizionali è di circa il 40%: ciò significa che il 60% dell’energia iniziale risulta del tutto inutilizzata.
Si definiscono quindi sistemi a energia totale quegli impianti realizzati in modo da consentire uno sfruttamento molto spinto dell’energia impiegata in un processo di conversione energetica attraverso il recupero della parte di energia che altrimenti andrebbe dissipata. La cogenerazione è il sistema a energia totale più comune.
Un altro sistema a energia totale è il teleriscaldamento. Il teleriscaldamento è un sistema di distribuzione urbana di acqua calda per l’alimentazione degli impianti di riscaldamento. L’acqua calda è generalmente ottenuta recuperando il calore prodotto dalle centrali termoelettriche anche se all’esterno non mancano esempi di reti di teleriscaldamento alimentate da acqua calda prodotta da impianti di incenerimento o da grossi stabilimenti industriali.
L’acqua calda per gli impianti di riscaldamento degli edifici viene immessa sotto pressione in una rete di distribuzione urbana e derivata attraverso sisitemi di scambiatori di calore. Il rendimento energetico globale della cogenerazione di energia elettrica e termica è normalmente più del doppio di quello della sola produzione di energia elettrica e può superare il 90%, riducendo sensibilmente gli effetti nocivi delle emissioni dei fumi delle caldaie tradizionali.
Energia eolica
L’energia eolica è l’energia che si riesce a recuperare e trasformare in energia elettrica dal vento, altra fonte di energia assolutamente naturale, pulita, rinnovabile e inesauribile, alternativa al petrolio. L’uso del’energia prodotta dal vento attraverso
dispositivi detti aerogeneratori, è ovviamente interessante soltanto nelle zone battute dal vento intenso e costante. In Italia lo sfruttamento intensivo di questa fonte energetica è certamente la Sardegna e alcune aree della Sicilia dove il vento è più forte in grado di azionare le centrali eoliche.
Ma è possibile volendo, sfruttare l’energia del vento (abbinata a quella del Sole) con piccoli impianti eolici domestici, adatti per la produzione di modeste quantità di energia, come per esempio nelle località vicino al mare o nelle valli alpine o anche in città, in modo da integrare l’alimentazione elettrica di altre fonti rinnovabili.
Energia da Biomasse
Oggi l’agricoltura 2.0 ha riscoperto un nuovo modo di vivere la campagna e l’agricoltura associando gli antichi saperi co le nuove tecnologie e sfruttando così dagli allevamenti intensivi le biomasse e il biogas.
Si intende per biomassa utilizzabile ai fini energetici la parte organica risultante da rifiuti, scarti delle industrie zootecniche o residui di altre lavorazioni che può essere trasformata in combustibili solidi, liquidi o gassosi o in sostanze chimiche adatte a sostituire altri prodotti derivanti dal petrolio. I più comuni materiali organici generatori di biomassa sono i residui delle coltivazioni agricole, come paglia di cereali, resti di potature, etc., i rifiuti solidi urbani e gli scarti delle aziende zootecniche. Gli impianti da biomasse forniscono circa il 3% del fabbisogno globale di energia, e a seconda della loro composizione, le biomasse possono essere trasformate in combustibili solidi o in metano o altri gas.
Il biogas si ottiene mediante processi di fermentazione anaerobica, cioè in assenza di ossigeno, che permettono di trasformare le biomasse in un gas, detto appunto
biogas (costituito per il 70% di metano, per il 28% di CO2 e per il 2% circa di H2S e acqua).
Un altro modo intelligente per recuperare energia pulita è quello proveniente dalla lavorazione dei rifiuti solidi provenienti dalle nostre abitazioni o dalle industrie, opportunamente trattati, vagliati e divisi con la raccolta differenziata.
Energia Geotermica
Questa fonte di energia alternativa proveniente dal sottosuolo, consiste nell’utilizzo di fluidi sotterranei a temperature più o meno elevate. Il nostro paese è particolarmente avantaggiato nell’usare questa fonte di energia alternativa per attivare pompe di calore e impianti di riscaldamento a pavimento. Trovi in questo articolo le tipologie di impianti a energia geotermica.
