Le fonti di energia rinnovabili e non rinnovabili

Il mondo ha bisogno di energia. La sopravvivenza di tutti gli esseri viventi ruota attorno a questo, il consumo e la generazione costante di energia.

Per la forza muscolare, come animali ci affidiamo al cibo. Ma per raggiungere il grado di sviluppo in cui siamo ora siamo dovuti andare ben oltre. Abbiamo avuto bisogno di scaldarci, di costruire ripari e procurarci il cibo con sempre minor fatica. Abbiamo cercato di migliorare la nostra vita come specie cercando sempre consumare meno energia ma avendo maggiore resa. Sono cambiati quindi i bisogni. Calore, illuminazione, automazione. Nel giro di poche migliaia di anni ci siamo ritrovati con bisogni energetici enormi per alleggerire la nostra esistenze di semplici animali, e per questo abbiamo dovuto trovare diverse fonti energetiche per le nostre invenzioni e scoperte.

Fonti di energia rinnovabili e non rinnovabili: un confronto

Siamo quindi passati dalle biomasse al carbone, dalla dinamo al nucleare, dal cavallo all’automobile. Ma nell’enorme sfruttamento del pianeta ad un certo punto è sorto il problema non solo dell’inquinamento autodistruttivo, ma anche della reperibilità delle risorse. Il problema principale, dal punto di vista economico, è sempre trovare il combustibile a basso costo per far bollire l’acqua che produrrà l’energia elettrica che scalderà la nostra casa o muoverà le nostre macchine. Questo significa attività estrattiva e filoni che si esauriscono, o che arrivano troppo in profondità per essere scavati senza andare in perdita. E senza possibilità di essere rigenerati. Ecco perché nella seconda metà del XX secolo si è imposta la necessità di scoprire, riscoprire e migliorare fonti energetiche che fossero inesauribili e non comportassero ricerca estrattiva diretta. Le fonti cosiddette rinnovabili.


Fonti non rinnovabiliFonti rinnovabili
MetanoAcqua (Idroelettrico)
Petrolio e derivatiVento (Eolico)
CarboneSole (Fotovoltaico e solare termico)
NucleareMoto ondoso
Biomasse (dibattuto)Geotermico
Biomasse (dibattuto)

Un confronto tra le fonti di energia rinnovabili e non rinnovabili

Fonti non rinnovabili

  • Il gas naturale o metano (CH4) è un idrocarburo alcano che nasce dalla decomposizione di materia organica animale e vegetale. I suoi usi più comuni sono l’uso domestico per cucina, riscaldamento e acqua sanitaria, ma anche per la produzione di energia nelle centrali termoelettriche. Il metano si ricava dall’attività estrattiva gasifera, solitamente associata a quella petrolifera, anche se esistono giacimenti di solo metano. In natura è presente (e si disperde in atmosfera) anche attraverso altre fonti: discariche di rifiuti solidi urbani; attività carbonifere; paludi; attività agricola e di allevamento (attraverso la digestione degli animali, soprattutto ruminanti); nell’attività di digestione anaerobica delle biomasse; nei clatrati sottomarini.
    La dispersione in atmosfera di origine antropica oggi è tra il 60 e l’80%; per quanto sia poco presente in atmosfera, ha un potere climalterante 21 volte superiore a quello della CO2.
  • Il petrolio greggio è una miscela di acqua, varie sostanze minerali e idrocarburi, cioè sostanze le cui molecole son formate principalmente da carbonio e idrogeno. Il petrolio ha i più svariati usi nella civiltà contemporanea, e uno di questi è la produzione di energia per combustione. L’effetto collaterale più noto della sua combustione, anche nella produzione elettrica, è l’emissione di grandi quantità di biossido di carbonio (CO2) come scarto. Per quanto ogni anno vengano scoperti nuovi giacimenti e le riserve mondiali contino milioni di miliardi di barili, la difficoltà di estrazione e l’esaurimento dei pozzi sembrano rendere questa fonte difficilmente reperibile nel prossimo secolo.
Centrale termoelettrica energia non rinnovabile
Centrale termoelettrica a carbone in Thailandia
  • Il carbone è la fonte energetica fossile usata da più tempo. È formato principalmente da carbonio e altri idrocarburi solidificati, oltre che minerali come lo zolfo che rendono il carbone particolarmente dannoso per la salute umana. Il carbone nasce dalla compressione e il riscaldamento di enormi masse vegetali andate a sedimentarsi diverse centinaia di milioni di anni fa. Oggi è usato principalmente per la produzione di energia elettrica attraverso la combustione. Paesi altamente energivori come gli USA producono oggi circa il 23% della loro energia con il carbone (circa 966 miliardi di kWh).
  • L’energia elettrica nucleare è stata la svolta “civile e pacifica” degli esperimenti che hanno portato ai bombardamenti di Hiroshima e Nagasaki nell’agosto 1945. Dagli anni ’50 del XX secolo il potere calorifico del nucleare è stato usato nella produzione di vapore per attivare le turbine per la produzione di energia elettrica. I maggiori pregi decantati di questa tecnologia sono la produzione diretta pressoché nulla di anidride carbonica al netto dell’energia prodotta. Molti critici fanno però notare tutti gli altri problemi: il processo di costruzione, attivazione, smantellamento e messa in sicurezza a fine ciclo di una centrale nucleare (che di solito dura 30 anni o meno) produrrebbe una quantità di CO2 eccessiva rispetto ai benefici prodotti. Inoltre, l’estrazione, il trattamento e lo smaltimento del materiale radioattivo necessario al funzionamento producono altra COin forma indiretta, per non parlare del pericolo stesso delle radiazioni e dello stoccaggio delle scorie.
centrale nucleare fonti di energia rinnovabili e non rinnovabili
Una centrale nucleare

Fonti rinnovabili

  • Il sistema idroelettrico di produzione dell’energia è l’evoluzione delle ruote dei mulini ad acqua usate sin dall’antichità. La svolta avvenne con l’invenzione dell’alternatore, che permise di trasformare l’elettricità prodotta dalla semplice rotazione delle turbine in corrente alternata. L’idroelettrico è una fonte rinnovabile perché il propellente delle turbine è la forza cinetica dell’acqua, presente in tante aree del pianeta. Anche quando le masse d’acqua naturalmente disponibili non sono abbastanza per una grossa centrale, si è stati in grado di adattarsi. Sia costruendo dei bacini di raccolta dell’acqua, in attesa di aprire le saracinesche e lasciare che la massa accumulata avesse abbastanza forza da produrre la quantità di energia elettrica richiesta. Sia ridimensionando e frazionando gli impianti di produzione, con il cosiddetto mini e micro idroelettrico. Per approfondire sull’idroelettrico guarda questo articolo su Fullo.it.
  • Gli impianti eolici sono un’altra piccole evoluzione di strumenti antichi adattati alla produzione elettrica, utilizzando il vento come propellente al movimento delle turbine. Se un tempo le pale dei mulini a vento o degli impianti di sollevamento acqua olandesi si limitavano a generare energia meccanica, oggi le turbine unite ad un alternatore sono in grado di produrre energia elettrica in modo potenzialmente infinito. Nel 2019, la produzione netta di energia eolica in Italia è stata di 10.679,5 MW. Nel 2017 la produzione eolica nel mondo è stata di 1.124,428 TWh (Fonte Terna).
centrale eolica, fonte rinnovabile di energia
Una centrale eolica sul Mar Baltico, in Danimarca.
  • L’energia solare è l’energia prodotta dalla radiazione solare sulla Terra. Lo sfruttamento di questo tipo di energia è la vera svolta nella produzione di energia elettrica perché non usa quasi mai un sistema a turbine o dinamo, bensì dei pannelli di cattura delle radiazioni. Esistono tre sistemi principali di sfruttamento dell’energia solare.
    Il solare termico, che cattura il calore dei raggi scaldando un liquido con particolari caratteristiche e poi, con uno scambiatore di calore, trasferisce questo calore all’acqua contenuta in un serbatoio.
  • Il solare a celle fotovoltaiche, in cui dei pannelli strutturati con delle celle fatte di materiali semiconduttori sensibili alla luce producono direttamente energia elettrica quando colpiti dalla radiazione solare.
    C’è infine il solare termodinamico, che produce calore attraverso degli specchi parabolici e lo accumula in un fluido termovettore contenuto in un tubo posto in linea con gli specchi. Il calore accumulato verrà poi usato per generare vapore attraverso la fusione di sali, vapore che andrà a generare energia attraverso una turbina. Il vantaggio di quest’ultimo sistema è che permette lo stoccaggio del calore e quindi la produzione elettrica indirettamente dalla potenza o presenza dell’irraggiamento solare (per esempio di notte).
  • L’energia prodotta dal moto ondoso sfrutta la forza cinetica delle onde per attivare modelli di compressione dell’aria verso turbine elettriche o la movimentazione di pistoni collegati a un generatore elettrico. Esistono vari modelli ancora in sperimentazione, per lo più molto ingombranti e non in grado di produrre grandi quantità di energia. Altro problema solitamente riscontrato è l’incostanza del moto ondoso.
  • L’energia geotermica è quella prodotta dal calore della terra rilasciato in superficie. Il vapore proveniente dal sottosuolo viene canalizzato e utilizzato per muovere le turbine. Nel mondo la produzione di energia geotermica è molto diffusa anche se al momento è impossibile coprire grandi porzioni del fabbisogno energetico delle nazioni. La centrale geotermica più grande è in Italia sul monte Amiata, in Toscana. Il geotermico è utilizzato anche per il riscaldamento degli ambienti, sfruttando un sistema di canalizzazione verticale e orizzontale interrato sotto l’edificio e una pompa di calore geotermica che gestisce la regolazione dei flussi di aria o d’acqua tra il sottosuolo e gli ambienti interni dell’edificio.
centrale geotermica
Impianto elettrico geotermico nella penisola della Kamchatka

Biomassa. Rinnovabile o non rinnovabile?

La biomassa è la fonte energetica più antica usata dall’uomo. In generale è biomassa, secondo l’articolo 2 lettera e) della Direttiva Europea 2009/28/CE, “la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e  animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani”. Oggi esistono centrali elettriche a biomassa così come delle stufe casalinghe a biomassa (le stufe a pellet ad esempio). Ma quanto è rinnovabile questa fonte di energia? Tutto sta nella scala di utilizzo.

Al momento la produzione energetica tramite biomassa è molto contenuta. Se fosse estesa al fabbisogno energetico mondiale, la biomassa a disposizione non basterebbe alla produzione. Inoltre, l’utilizzo di tutta quella prodotta danneggerebbe il ciclo riproduttivo naturale, vista l’utilità indispensabile per la rigenerazione dei terreni e la fertilizzazione delle colture.