Energie rinnovabili: considerazioni sui limiti

La densità superficiale dell’energia solare a livello del suolo è bassa. Il suo valore medio annuale nella fascia temperata può andare pressappoco da 1200 a 1900 kWh/m^2/anno (chilowatt ora su metro quadro/anno) che corrispondono rispettivamente a 3,3 e 5,2 kWh in media al giorno. Questo comporta in generale che lo sfruttamento delle fonti rinnovabili richieda grandi superfici per gli impianti di captazione con notevole impegno di territorio determinando così un alto costo dell’unità di energia secondaria (termica, elettrica, ecc.) prodotta e rendendo difficile il raggiungimento della competitività economica.

• Un altro importante difetto dell’energia rinnovabile è che la sua produzione in generale risulta intermittente nel tempo a causa della variabilità giornaliera, stagionale, climatica della fonte solare primaria. Proprio a causa dell’intermittenza della generazione di energia, come si vedrà più avanti, il valore economico del kWh delle fonti rinnovabili risulta notevolmente più basso di quello tradizionale e l’aggiunta del valore ambientale non riesce

a compensare il deficit dovuto all’intermittenza.

• Un terzo aspetto da prendere in considerazione consiste nel fatto che le energie rinnovabili più promettenti, come l’eolico e il fotovoltaico, producono direttamente energia elettrica; questa caratteristica, che viene considerata positiva in quanto l’energia elettrica viene considerata come forma pregiata di energia, non permette di espandersi in altre fette di mercato energetico, come per esempio i trasporti, settore in rapida espansione che produce elevate emissioni di CO₂ e che continuerà a far aumentare la sua concentrazione nell’atmosfera.

Assieme a questi limiti tecnici appena illustrati, le nuove fonti rinnovabili mostrano anche alcuni elementi negativi di natura sociale che ne ostacolano la loro diffusione:

• Occupazione del territorio: la densità di energia superficiale comporta la necessità di occupare con gli impianti delle varie fonti rinnovabili aree territoriali molto estese in confronto a quelle occupate dagli impianti convenzionali.

• Modifica del paesaggio: le grandi estensioni di impianti necessari per la produzione dell’energia rinnovabile presentanoun aspetto decisamente impattante, sia visivamente sia per la forma dei componenti.

• Variazione dell’albedo terrestre: in relazione alla diffusione su larga scala degli impianti solari termodinamici e fotovoltaici nasce immediatamente una preoccupazione che le grandi superfici a specchi possano provocare un’alterazione dell’albedo terrestre, causando in tal modo una variazione del bilancio energetico naturale del pianeta.

• Rumore delle turbine eoliche: gli aerogeneratori durante il loro funzionamento generano

rumore. Questo disturbo fonico può raggiungere intensità tali da superare quelle consentite per legge.

 

Valutazioni di efficienza economica

Gli attuali incentivi non sono commisurati né a criteri di efficienza economica né ai costi ambientali evitati dall’impiego delle fonti rinnovabili. La questione energetica viene abitualmente affrontata a partire da una logica di offerta di energia, in particolare elettrica, sulla base del consumo presunto e con un approccio decisamente parziale, non in grado di riconoscere le interdipendenze e le retroazioni esistenti tra il settore energetico e gli altri settori economici, e all'interno del sistema energetico stesso. E' evidente l'inadeguatezza di una programmazione energetica disattenta alla dinamica effettiva della domanda energetica in base agli usi finali a partire dalla qualità della domanda energetica. Quest'ultima è infatti caratterizzata da una forte differenziazione qualitativa che possiamo schematizzare in:

-elettrica

-termica ad alta temperatura

-termica a bassa temperatura

-meccanica (combustibili tal quali per autotrazione ecc)

Ad una forte differenziazione della domanda reale si è risposto finora con un'offerta energetica sostanzialmente indifferenziata basata quasi esclusivamente su energia elettrica e gas metano, entrambe forme di energia di alto pregio e ad alto contenuto calorico.

Stima del costo degli investimenti su diverse fonti rinnovabili nella situazione attuale italiana:

- 40 miliardi di Euro per raggiungere il 17% di rinnovabili con il termico

- 88 miliardi di Euro per raggiungere  il 6-7% di rinnovabili con l'elettrico.

Il fotovoltaico e l’eolico sono soggetti ad incentivi che ricadono sulla collettività attraverso il pagamento della bolletta elettrica. All’interno di un dossier elaborato dall’ENEA (fonte: ENEA - Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile) si sottolinea tra l’altro l’opportunità di rivedere complessivamente, anche in vista della definizione del Piano d’azione nazionale per le fonti rinnovabili, un sistema di incentivazione che ridimensioni drasticamente gli incentivi alle FER (fonti energetiche rinnovabili) elettriche a favore di quelle termiche.

Puntare sulle rinnovabili termiche comporta diverse ricadute economiche ambientali e sociali, quali:

• ottimizzazione delle sinergie con le politiche di efficienza energetica, come gli interventi negli edifici nei settori del residenziale e del terziario

• massimizzazione dei benefici per gli utenti finali (famiglie e imprese)

• maggiore possibilità di sollecitare investimenti diffusi con incentivi limitati

• soluzioni integrate a livello territoriale (utilizzo contemporaneo dei rifiuti organici, dei residui agricoli e forestali, dei reflui zootecnici e dei fanghi di depurazione)

• coinvolgimento del mondo agricolo per l’approvvigionamento di impianti a filiera corta

• organizzazione di filiere industriali italiane alimentate con energia rinnovabile, a partire dall’industria meccanica, che già offre innovazioni tecnologiche ad alta efficienza energetica e che nelle riconversioni in corso può trovare nuovi sbocchi applicativi nelle fonti rinnovabili

• rafforzamento della rete delle ESCO e diffusione dei servizi energetici

• formazione e occupazione per personale qualificato

Attualmente il settore termico contribuisce solamente per 2,2 Mtep al mix energetico nazionale, ossia il 29% sul totale delle rinnovabili, a fronte di un potenziale sul totale delle rinnovabili nel 2020 del 60%, pari a 16 Mtep in termini assoluti (dunque più di sette volte il valore attuale). Questo potenziale è poco conosciuto dall’opinione pubblica, è poco considerato dal mondo politico, è sottovalutato dal dibattito sulle strategie energetiche, ed accede ad incentivi in modo incongruo e disordinato. “Il potenziale economicamente accessibile al 2020 di energia rinnovabile nel settore del riscaldamento è di almeno 16 Mtep - di cui almeno 9 Mtep ottenibili dallo sfruttamento intensivo di bioenergie domestiche (biocombustibili solidi, liquidi e gassosi ottenuti principalmente da residui e rifiuti), almeno 6 Mtep dalle pompe di calore che sfruttano l'energia a bassa temperatura presente nell'aria, nelle acque e nei suoli, e almeno 1 Mtep dagli impianti termici a energia solare”. Tutto questo consentirebbe di superare ampiamente il livello di 21 Mtep prodotti da fonti rinnovabili, corrispondente all’obiettivo del 17% richiesto all'Italia nello scenario di razionalizzazione dei consumi di energia del pacchetto energia e clima, senza dover ricorrere a importazioni di biocarburanti da coltivazioni dedicate di dubbia compatibilità ambientale e sociale.

 

Costo sulla bilancia dei pagamenti (import-export)

Chi produce il fotovoltaico e l'eolico che installiamo in Italia?

Eolico
Costi: circa 1,1 milioni di euro per MW
Società	Paese	MW venduti nel 2004	Quota di mercato2004	turnover in M€
Vestas Gamesa Enercon GE Wind Siemens Suzlon Repower Ecotècnia Mitsubishi Nordex	Danimarca Spagna Germania Stati Uniti Germania India Germania Spagna Giappone Germania	2784 1474 1343 918 507 322 276 214 214 186	32,50% 17,20% 15,70% 10,70% 5,90% 3,80% 3,20% 2,50% 2,50% 2,20%	3,4 1,105 1,299 - - - 0,15 0,183 - 0,214

Fotovoltaico:

Sharp è leader indiscusso del mercato fotovoltaico mondiale. A fare la parte del leone nella top 10 Giapponesi e Tedeschi, ma i Cinesi avanzano… Ecco la classifica dei produttori di celle fotovoltaiche:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Sharp Q-Cells Kyocera Suntech Sanyo Mitsubishi Motech Schott Solar Deutsche Cell BP Solar

Giappone Germania Giappone Cina Giappone Giappone Taiwan Germania Germania Regno Unito

Analizzando la classifica si notano 4 aziende nipponiche, di cui due nelle prime tre posizioni, e 3 aziende tedesche. Non a caso Giappone e Germania sono rispettivamente primi e secondi per potenza fotovoltaica installata. Nella classifica per nazioni risultano primi i giapponesi e secondi i tedeschi. Al terzo posto in forte ascesa i cinesi, che hanno scavalcato gli Stati Uniti (che i pannelli fotovoltaici li avevano inventati). Nessuna traccia delle pochissime aziende italiane.

Costi Fotovoltaico: circa 3,3 milioni per MW di picco. Sono calcolati per impianti a terra, estrapolando quelli delle centrali di maggiori dimensioni in silicio policristallino recentemente realizzati in Italia. È forse opportuno osservare che, senza incentivi, i costi del fotovoltaico sono notevolmente maggiori, poiché con un costo di 3,3 milioni/MW in un’ottica di mercato nessuno investirebbe nel fotovoltaico. Valori di rendimento tipici per celle fotovoltaiche in silicio amorfo, policristallino, monocristallino, variano tra il 6% e il 18%, per cui possiamo affermare che in termini di spazio per un kilowatt di potenza in silicio monocristallino serve una superficie di circa 6-9 m², per il policristallino serve una superficie di circa 8-10 m², mentre per l’amorfo di circa 12-16 m².

L'albedo della Terra svolge un ruolo molto importante sul surriscaldamento del clima globale. L'albedo ci dice quale percentuale della radiazione solare è riflessa direttamente verso lo spazio, impedendo alla Terra di assorbirne l’energia. Questa frazione solitamente è intorno al 30%. I cambiamenti di uso del territorio e del clima terrestre possono portare a cambiamenti dell'albedo, che hanno a loro volta un impatto sul bilancio radiativo terrestre e portano perciò ad un riscaldamento o raffreddamento della superficie terrestre. La perdita di ghiaccio marino nell'Oceano Artico causa un'importante variazione dell’albedo su scala regionale. Qui, una superficie molto riflettente (il ghiaccio) è sostituita da una superficie con un’albedo bassa (l'acqua dell'oceano). La conseguenza è un chiaro aumento nell'assorbimento dell'energia che, a livello regionale, porta ad un riscaldamento maggiore rispetto a quello previsto a livello globale. Infine, anche la perdita delle foreste e l'aumento parallelo del terreno utilizzato per l'agricoltura e la pastorizia causano un aumento dell'albedo, in quanto il terreno agricolo è più chiaro delle foreste. Questo contributo al raffreddamento della Terra non può compensare però altri aspetti svantaggiosi legati alla perdita della foresta pluviale: l'aumento di CO₂ nell'atmosfera e la perdita di biodiversità.

Mtep = milioni di Tep. Tep = Tonnelate equivalenti di petrolio. 1MWh = 0,086 Tep.

Sono stati calcolati estrapolando quelli attuali di un impianto da 30 MW con turbine di potenza unitaria tra i 2 e i 3 MW. Per l’occupazione del territorio si è preso il convenzionale valore di riferimento per l’eolico di 10 Watt/mq. Gli 84.000 ettari che ne derivano rappresentano l’area totale intorno agli aerogeneratori, che ovviamente può essere utilizzata per usi agricoli, di allevamento o simili. Ma certamente non per tutti gli usi. 4.200 ettari è invece l’area effettivamente occupata dai 3.000 – 4.000 aerogeneratori necessari a installare gli 8.400 MW e che non è utilizzabile, in sicurezza, per alcun altro uso.

 

07/01/2011

Fonte: http://www.reteingegneri.it