Di Steven Shackell
Nel 2001, l'86% dell'energia consumata negli Stati Uniti proveniva da combustibili fossili, mentre le fonti energetiche rinnovabili generavano solo il 5,3%. Secondo quanto riportato nel sito Statista, nel 2022 la quota dei combustibili fossili è scesa al 79%, mentre le fonti rinnovabili sono salite al 13%. Mentre il mondo si trova ad affrontare gli impatti dei cambiamenti climatici e delle emissioni di gas serra, la ricerca di fonti energetiche sostenibili e alternative diventa sempre più importante.
Storicamente, la raccolta di energia da combustibili fossili ha comportato l'estrazione di carbone e petrolio, che sono entrambe risorse limitate. Le tecnologie alternative di raccolta dell'energia rappresentano ora un'alternativa promettente. In questo articolo vengono esplorati i diversi metodi alternativi e sostenibili per la raccolta dell'energia, incluse fonti note come l'energia solare, eolica e idroelettrica, nonché fonti alternative emergenti come l'energia geotermica, quella del moto ondoso e delle vibrazioni.
Come viene raccolta l'energia idroelettrica?
L'energia idroelettrica è, di gran lunga, la fonte di energia rinnovabile più produttiva. Nel 2020, l'energia idroelettrica ha prodotto oltre 4.000 terawattora, pari al 17% della produzione globale di elettricità. L'energia idroelettrica utilizza l'energia potenziale gravitazionale dell'acqua per produrre elettricità facendo passare l'acqua contenuta in una diga attraverso delle turbine idroelettriche. Per saperne di più su come funzionano le dighe idroelettriche, leggi il nostro articolo su i vantaggi dell'energia idroelettrica.
Oggi, la Cina domina il mercato dell'energia idroelettrica. Secondo la IEA, l'energia idroelettrica fornisce quasi l'8% del consumo energetico totale della Cina, rappresentando il 40% circa della capacità idroelettrica globale. La più grande diga idroelettrica del mondo, la diga delle Tre Gole, attraversa il fiume Yangtze in Cina. Inoltre, quasi il 70% dei progetti di espansione idroelettrica previsti nell'Africa sub-sahariana, nel sud-est asiatico e in America Latina saranno realizzati, finanziati o posseduti da società idroelettriche cinesi. Nel prossimo decennio, il contributo globale dell'energia idroelettrica alla produzione di elettricità rinnovabile continuerà ad aumentare ben oltre la sua capacità attuale.
Generatori di energia eolica
I generatori di energia eolica convertono l'energia cinetica dell'aria in movimento in elettricità e possono esistere sia su scala localizzata che su vasta scala. La raccolta dell'energia eolica è così ampiamente utilizzata in tutto il mondo da rappresentare una fonte di produzione energetica superiore ai sistemi solari.
I generatori su piccola scala, come il kit di energia eolica Thames Kosmos, possono produrre energia elettrica sufficiente per alimentare un LED o caricare una piccola batteria. Nel frattempo, la più grande turbina eolica nel mondo, alta quanto un edificio di 50 piani, ha appena stabilito un nuovo record di energia eolica in un solo giorno, generando 384,1 MW. Questa singola turbina eolica ha generato energia sufficiente per quasi 170.000 case in 24 ore. A livello globale, l'energia eolica rappresenta la seconda fonte di produzione energetica dopo l'energia idroelettrica.
Energia solare
I generatori di energia solare convertono la radiazione solare in elettricità CC utilizzabile. Il sole è ora una fonte di elettricità di uso comune, con pannelli solari installati su edifici commerciali, case e grandi impianti autonomi. Sebbene sia probabilmente la fonte rinnovabile più visibile per la maggior parte degli americani, l'energia solare è attualmente al terzo posto a livello mondiale tra le fonti rinnovabili di elettricità.
Le celle solari, come l'AM-5610CAR-T di Panasonic, possono essere utilizzate su piccola scala per produrre energia per alimentare piccoli gruppi elettronici. Siamo più abituati a vedere le celle solari combinate in pannelli solari. Tali pannelli possono quindi essere collegati a reti solari fotovoltaiche (PV) che possono essere adattate per competere con la produzione di energia da combustibili fossili. Per convertire tutta l'energia solare nella rete elettrica esistono degli inverter solari che utilizzano semiconduttori di potenza, come NTH4L022N120M3S di Onsemi.
La Cina è leader mondiale nell'adozione dell'energia solare, che secondo la IEA rappresenta il 37,5% della produzione globale. Inoltre, la Cina produce più energia solare rispetto ai seguenti sette paesi: Stati Uniti, Giappone, India, Germania, Australia, Spagna e Italia.
Raccolta dell'energia geotermica
La produzione di energia geotermica utilizza il calore interno della Terra per produrre elettricità. Le centrali geotermiche pompano l'acqua in profondità nel sottosuolo, che viene riscaldata naturalmente, convertita in vapore e fatta passare attraverso una turbina a vapore. Questo metodo di raccolta dell'energia emette quantità minime di gas serra, ma è limitato ai luoghi in cui è presente attività geotermica.
Gli Stati Uniti sono leader mondiali nella produzione di energia geotermica e la California è al primo posto nella raccolta dell'energia geotermica. L'energia geotermica costituisce una parte significativa della domanda totale di elettricità in diversi paesi come Islanda, El Salvador, Nuova Zelanda, Kenya e Filippine. In Islanda, l'energia geotermica copre oltre il 90% della domanda di riscaldamento, anche se non attraverso la produzione di energia elettrica. Tuttavia, l'uso dell'energia geotermica non è diffuso e rappresenta solo lo 0,5% della produzione di energia elettrica basata su fonti rinnovabili in tutto il mondo.
Raccolta di energia dalle maree e dalle onde
Nei paesi costieri, raccogliere energia dalle onde dell'oceano è una frontiera più recente per la produzione di energia rinnovabile. L'energia marina, che può utilizzare sia turbine sottomarine che boe mareomotrici, ha registrato solo 524 MW di produzione nel 2022. Francia e Corea del Sud sono al primo posto nel mondo, producendo rispettivamente 211 e 256 megawatt.
Tuttavia, l'Unione Europea prevede di aumentare la produzione di elettricità dalle onde e dalle maree fino a 1 GW entro il 2030, con la speranza di raggiungere i 40 GW entro il 2050. Alcuni esperti ritengono che l'energia generata dalle onde e dalle correnti delle maree potrebbe soddisfare oltre il 10% della domanda mondiale di elettricità, ma sono molte le preoccupazioni riguardo gli effetti negativi che questi dispositivi possono avere sugli ecosistemi oceanici. Altri ritengono che i generatori di elettricità derivanti dalle onde e dalle maree possano agire contemporaneamente come microecosistemi per le alghe che possono raccogliere CO2 dall'atmosfera e per i molluschi che puliscono gli oceani.
L'evoluzione delle energie alternative
La transizione dai combustibili fossili a fonti energetiche alternative e sostenibili è già in corso e il panorama dell'adozione varia notevolmente da paese a paese. I paesi ricchi di risorse, ad esempio il calore geotermico in Islanda o le onde in Francia, sviluppano delle tecniche che vengono poi imitate e adottate altrove. L'evoluzione dei metodi di raccolta dell'energia può essere osservata nell'impegno globale a ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili, che sono limitati e dannosi per l'ambiente. Nei prossimi decenni, l'adozione su vasta scala di tecnologie alternative per la raccolta dell'energia aumenterà, aprendo la strada a un futuro energetico più sostenibile.
