Esplorare la transizione energetica

Philip Kyeremanteng è uno scienziato ambientale del Canal and River Trust (ex British Waterways) ed è anche Managing Partner di Renephil Environmental Services. Collabora con la Fondazione Solar Impulse dal febbraio 2019.

I combustibili fossili hanno dominato il mix energetico dei Paesi sviluppati e di quelli in via di sviluppo fin dalla rivoluzione industriale. L'instabilità dei prezzi dei combustibili, l'aumento dei costi, i cambiamenti climatici e gli sforzi per ridurre l'inquinamento hanno portato negli ultimi tempi a un investimento senza precedenti nelle fonti di energia rinnovabili a livello globale. I combustibili fossili sono tra i principali responsabili dell'aumento delle emissioni di anidride carbonica nell'atmosfera, oltre a causare l'inquinamento atmosferico che ogni anno provoca la morte di un numero significativo di persone.

Non è troppo tardi per mitigare alcuni degli impatti significativi del cambiamento climatico. Saranno necessari molti interventi, in primo luogo l'espansione e gli investimenti nelle tecnologie pulite e le azioni locali a livello cittadino e regionale; ad esempio, il potenziamento dei trasporti pubblici, il miglioramento dell'efficienza energetica e la pianificazione urbana sostenibile. In questo articolo l'attenzione si concentra sulle energie rinnovabili, in rapida crescita, come uno degli interventi per combattere il cambiamento climatico.

Al Canal and River Trust (ex British Waterways), dove faccio parte di un team di scienziati ambientali, promuoviamo l'uso di tecnologie pulite per promuovere la sostenibilità e risolvere i problemi ambientali. A livello globale, attraverso la Solar Impulse Foundation, ho valutato oltre 40 soluzioni pulite e redditizie che riducono le emissioni di anidride carbonica nell'atmosfera. Tra le soluzioni più importanti vi sono Carbon Forest +, Urban Vegetation Monitoring e Urban Canopee.

L'energia rinnovabile proviene da fonti che possono essere rigenerate o reintegrate naturalmente. Entro il 2035, si prevede che le energie rinnovabili rappresenteranno più della metà della produzione globale di elettricità. Spesso sentiamo parlare della rapida crescita delle tecnologie per l'energia rinnovabile nei resoconti dei media, ma quante informazioni accurate abbiamo sulla crescita delle energie rinnovabili nel mondo? Quali tecnologie sembrano promettenti nella trasformazione del mix energetico?

L'energia idroelettrica

L'energia idroelettrica è la forma di energia rinnovabile più utilizzata e produce 1295 GW di energia a livello globale. Si tratta del 54% della capacità globale di generazione di energia rinnovabile. La Cina ha la più grande produzione di energia idroelettrica al mondo e genera circa il 15% della sua energia dall'idroelettrico (122,5 GW solo dalla Diga delle Tre Gole). I grandi investimenti effettuati nell'energia idroelettrica hanno contribuito a ridurre la dipendenza della Cina dal carbone negli ultimi decenni. Tra gli esempi di tecnologie idroelettriche che hanno ricevuto il marchio Solar Impulse Efficient Solution Label vi sono la Fish Friendly Free Flow Turbine, un innovativo sistema di turbine che genera energia idroelettrica pulita e rinnovabile ad alta efficienza, proteggendo al contempo i pesci, e la Floating Drum Turbine, un mezzo innovativo per produrre energia pulita da impianti idroelettrici su piccola scala.

Credito: Mark König

Energia eolica

L'energia eolica è la seconda fonte rinnovabile più utilizzata al mondo, con una produzione di 563 GW e il 24% della capacità di generazione di energia rinnovabile a livello mondiale. Il Regno Unito è il sesto produttore mondiale, con una produzione di 13603 MW. I parchi eolici offshore sono costruiti in specchi d'acqua e alimentano l'equivalente di 4,5 milioni di abitazioni nel solo Regno Unito. I parchi eolici onshore, pur essendo importanti, hanno fornito solo circa il 10% dell'energia del Regno Unito nel 2020. Tra gli esempi di tecnologie eoliche che hanno ricevuto il marchio Solar Impulse Efficient Solution Label vi sono:

• La turbina eolica Haliade-X, una turbina eolica da 12 MW di capacità, che risolve la sfida degli alti costi dell'elettricità pulita con una turbina eolica più grande che richiede una minore installazione su una singola turbina eolica a parità di capacità totale del parco eolico.

• Tulipani eolici - Piccole turbine eoliche che combinano efficienza, bassa rumorosità, raggruppamento sinergico, rispetto per gli uccelli e arte. Questa tecnologia utilizza un'aerodinamica e un design innovativi per realizzare turbine eoliche di piccole dimensioni che possono essere utilizzate in prossimità di persone ed edifici.

• Turbina eolica per torri di telecomunicazione - Una soluzione per le strutture esistenti delle torri di telecomunicazione che utilizza energia ibrida integrata eolica-solare per ridurre le spese operative.
  
  

Energia solare

L'energia solare funziona convertendo la luce del sole in energia. Il Regno Unito sta installando pannelli solari più velocemente di qualsiasi altra nazione europea. La più grande centrale solare del mondo, il progetto Noor Abu Dhabi negli Emirati Arabi Uniti, produce 117 GW e fornisce elettricità a 90.000 persone. Ciò contribuirà a ridurre l'impronta di carbonio del Paese di 1 milione di tonnellate all'anno. Tra gli esempi di tecnologie per l'energia solare che hanno ricevuto il marchio della Fondazione Solar Impulse vi sono la Concentrated Solar Thermal Solution, una soluzione innovativa per la produzione di calore verde per le industrie e le città; CONTAINWATT, un generatore mobile di energia rinnovabile e un sistema di accumulo, che crea un rifugio autonomo convertibile; e Solarimo, una soluzione per il settore immobiliare che pianifica, realizza e gestisce soluzioni solari e vende l'elettricità agli inquilini.

Bio-energia

La biomassa moderna comprende biocarburanti, pellet di legno e sottoprodotti agricoli. I prodotti (combustibili) vengono bruciati per creare vapore, che alimenta una turbina che genera energia. Nel 2018, Regno Unito, Cina e India hanno registrato più della metà dell'espansione totale della bioenergia a livello mondiale. Esempi di tecnologie bioenergetiche che hanno ricevuto il marchio Solar Impulse Foundation includono una soluzione che trasforma la biomassa in biometano e biofertilizzanti; e le caldaie a condensazione a biomassa BCH, caldaie a condensazione a biomassa ultra-efficienti che possono ridurre i costi energetici e le emissioni in molti settori.

Geotermia

L'energia geotermica viene generata e immagazzinata nella terra. Nel 2018, la produzione globale di energia geotermica ha superato i 13,2 GW. L'Islanda è uno dei maggiori produttori di elettricità geotermica al mondo: produce il 26,5% dell'elettricità del Paese e l'87% del fabbisogno di abitazioni ed edifici grazie all'acqua calda naturale proveniente dal sottosuolo. Tra gli esempi di tecnologie per l'energia geotermica che hanno ricevuto il marchio della Solar Impulse Foundation vi sono la centrale geotermica, che fornisce calore ed energia a basso costo per i comuni, generati da fonti locali, e la parete geotermica GeoTerre, uno scambiatore di calore geotermico di superficie compatto e a basso costo per raffreddare gli edifici con basse emissioni di CO2.

Il cammino da percorrere

L'accelerazione di queste tecnologie di energia rinnovabile per tutti solleva intricate e significative sfide tecniche, sociali, politiche, economiche, legali ed etiche che devono essere affrontate per promuovere una crescita e uno sviluppo sostenibili. Ad esempio, i combustibili fossili sono più affidabili, in grado di soddisfare la domanda dei fornitori e flessibili rispetto alle energie rinnovabili intermittenti che dipendono dalle condizioni meteorologiche. Queste sfide devono essere affrontate affinché le rinnovabili possano competere economicamente con i sistemi basati sui combustibili fossili.

Inoltre, secondo un recente rapporto dell'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE), il raggiungimento delle emissioni nette zero richiederà una trasformazione senza precedenti del modo in cui l'energia viene prodotta, trasportata e utilizzata in tutto il mondo. Il rapporto delinea diverse strategie da perseguire per realizzare questa transizione:

• A partire da oggi, fermare tutti gli investimenti in nuovi progetti di approvvigionamento di combustibili fossili e non prendere ulteriori decisioni finali di investimento per nuovi impianti a carbone non abbattuti.

• entro il 2035, non vendere nuove autovetture con motore a combustione interna

• Entro il 2040, raggiungere l'azzeramento delle emissioni nel settore elettrico globale.

L'elemento più importante da considerare nella transizione verso un sistema energetico a zero emissioni entro il 2050, garantendo al contempo forniture energetiche stabili e a prezzi accessibili, è un investimento senza precedenti in tecnologie pulite per affrontare alcune delle sfide economiche e tecnologiche delle fonti rinnovabili. Inoltre, il processo decisionale per la transizione energetica dovrebbe includere molti attori, come politici, investitori, scienziati, ONG e ingegneri, che considereranno il sistema esistente, le opportunità, valuteranno le barriere e faranno dei compromessi.

I sistemi energetici cambiano e si sviluppano costantemente nel tempo e i sistemi energetici di oggi sono il risultato di molti anni di sviluppo. Il lavoro per i sistemi energetici futuri deve quindi iniziare ora, se vogliamo raggiungere le emissioni nette zero nei prossimi decenni.

Riferimenti

1. https://ourworldindata.org/renewable-energy

2. https://solarimpulse.com/efficient-solutions

3. https://odi.org/en/insights/six-global-trends-to-watch-in-2020/

4. https://www2.deloitte.com/us/en/pages/energy-and-resources/articles/renewable-energy-outlook.html

5. https://www.futurelearn.com/info/courses/energy-transition/0/steps/10198

6. https://sdg.iisd.org/news/iea-roadmap-to-net-zero-by-2050-includes-over-400-milestones/