I progressi nella tecnologia dei semiconduttori stanno contribuendo a supportare una nuova era di energie rinnovabili, ma queste fonti non sono prive di vantaggi e svantaggi.
Alla luce dei recenti eventi globali e dell'aumento quasi senza precedenti dei costi energetici, sia i consumatori che le aziende stanno cercando fonti di energia rinnovabile per l'alimentazione di case e attività. Con l'accelerazione dei cambiamenti climatici, la spinta ad aumentare l'utilizzo di fonti di energia pulita è diventata più vigorosa che mai.
Sebbene i progressi nelle energie rinnovabili e nelle fonti di energia rinnovabile siano stati significativi negli ultimi anni, permangono ancora vantaggi e svantaggi nell'utilizzo delle varie fonti di energia rinnovabile. In questo articolo esamineremo le energie rinnovabili, le fonti comuni di energie rinnovabili (oltre ai relativi pro e contro) ed evidenzieremo i modi in cui i produttori di semiconduttori stanno supportando questo settore in crescita.
Che cos'è l'energia rinnovabile?
Prima di addentrarci in una discussione sui suoi pro e contro, diamo una definizione base di cosa si intenda per energia rinnovabile: in parole semplici, l'energia rinnovabile è l'energia che viene raccolta da una fonte che non si esaurisce a causa del suo utilizzo. Ad esempio, l'energia eolica o solare: l'utilizzo di entrambe non ne esaurisce la fonte. All'estremo opposto dello spettro ci sono le fonti di energia non rinnovabili, come i combustibili fossili. Finché la fonte di energia si rinnova più velocemente di quanto non diminuisca, può essere considerata rinnovabile, in sostanza non si esaurisce mai.
Al momento, l'espansione delle energie rinnovabili avviene più rapidamente che mai. In effetti, un rapporto dell'AIE (Agenzia internazionale dell'energia) afferma che entro il 2026 la capacità globale di produrre energia rinnovabile sarà aumentata di oltre il 60% rispetto ai livelli del 2020. Inoltre, le fonti di energia rinnovabile rappresenteranno quasi il 95% dell'aumento della capacità energetica globale nello stesso periodo di tempo. Questi cambiamenti sono esponenziali, con la quantità di capacità rinnovabile aggiunta dal 2021 al 2026 superiore di oltre il 50% rispetto ai cinque anni precedenti.
Fonti di energia rinnovabile: i pro e i contro
Man mano che le energie rinnovabili crescono in popolarità e interesse, ci sono un certo numero di fonti di tali energie che stanno ricevendo sempre maggiore attenzione. Sebbene alcune di queste fonti abbiano un potenziale significativo sia nel settore privato che in quello pubblico come valide fonti di energia rinnovabile, per ciascuna di esse ci sono dei pro e dei contro.
Prendiamo in considerazione innanzitutto le biomasse. Le biomasse sono materiali derivanti da piante, alberi o altre materie organiche e possono essere bruciati per produrre energia. I vantaggi sono chiari: più in fretta riusciamo a coltivare tali materiali, prima possiamo usarli. Questi materiali possono essere prodotti così rapidamente e sono talmente abbondanti che, con strategie appropriate, possono essere utilizzati senza interruzioni. Tuttavia, ogni volta che si brucia della biomassa, si inquina l'aria. Anche con sistemi avanzati di filtraggio e scarico, l'utilizzo delle biomasse determinerebbe l'inquinamento dell'aria e l'adozione su larga scala di questa fonte porterebbe a un inquinamento significativo.
L'energia solare è nel bel mezzo di un enorme aumento di popolarità, in particolare tra i consumatori domestici che devono far fronte all'aumento dei costi energetici. Gli impianti a energia solare utilizzano delle celle per catturare l'energia solare e convertirla in corrente alternata per permetterne l'utilizzo. Con i progressi nella tecnologia delle batterie e della corrente, i costi del solare sono diminuiti drasticamente. I pro ei contro di questa fonte di energia rinnovabile sono chiari come il sole (e scusate il gioco di parole): per quanto riguarda i vantaggi, la luce solare è illimitata e questa fonte di energia rinnovabile non genera inquinamento. Purtroppo, la produzione di energia scende a zero di notte e quasi a zero quando il cielo è nuvoloso o c'è poca luce. Inoltre, il solare richiede grandi installazioni per generare quantità significative di corrente e questo può comportare un aumento delle spese.
L'idroelettrico sfrutta l'energia creata dal flusso dell'acqua, tramite dighe di sbarramento che danno origine a bacini idrici, grazie al semplice scorrere dei fiumi o all'innalzamento e abbassamento del livello dell'acqua provocato dalle maree. I vantaggi dell'energia idroelettrica sono che è una fonte estremamente potente e pulita. Tuttavia, purtroppo, questa fonte di energia rinnovabile è limitata alle aree in cui c'è acqua, inoltre la costruzione di dighe o impianti idroelettrici può avere delle conseguenze sull'ambiente. Per di più, come stiamo vedendo in luoghi come il sud-ovest degli Stati Uniti, la siccità e la diminuzione del livello dell'acqua in bacini idrici e fiumi possono determinare problemi significativi per l'energia idroelettrica.
Infine, consideriamo il vento come fonte di energia rinnovabile. Il vento è un'ottima fonte di energia, perché non provoca inquinamento, ha un costo relativamente basso e richiede poca manutenzione. Tuttavia, le turbine eoliche non sono prive di svantaggi. Molte persone ritengono che le torri eoliche siano elementi invadenti e di disturbo per il paesaggio naturale, inoltre possono danneggiare la fauna selvatica. Ancora più importante, quando non c'è vento non producono energia.
Le fonti di energia rinnovabile e il settore dei semiconduttori
Man mano che le fonti di energia rinnovabile crescono in termini di popolarità e investimenti, l'industria dei semiconduttori si sviluppa per soddisfare le esigenze di questo settore in crescita. Uno dei principali fattori di cambiamento che consente lo sviluppo di una tecnologia di potenza di nuova generazione è la proliferazione dei materiali wide bandgap come il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN) e il loro utilizzo nei prodotti di potenza per le fonti di energia rinnovabile. Grazie a livelli di efficienza estremamente elevati, questi materiali semiconduttori offrono perdite limitate che contribuiscono ad aumentare l'efficienza degli impianti per le energie rinnovabili.
Alcuni produttori, come Omron, stanno creando prodotti mirati per gli impianti di produzione delle energie rinnovabili di nuova generazione. Il dispositivo G9KB di Omron, ad esempio, è un relè di potenza basato su PCB che fornisce una commutazione CC bidirezionale ed è progettato pensando agli impianti domestici per le energie rinnovabili. Altri progressi di vari componenti di potenza, inclusi resistori, condensatori, transistor e trasformatori, stanno cambiando il modo in cui gli ingegneri del settore energetico possono sviluppare i sistemi che supportano le fonti di energia rinnovabile.
