Secondo Friends of the Earth, il futuro è in vista di quasi tutta l'elettricità che deve essere prodotta da fonti di energia ecocompatibili come il sole, il vento e le onde. Nel Regno Unito, che ha condotto il passaggio all'industrializzazione nel XVIII secolo attraverso l'era del vapore e delle fabbriche, l'energia rinnovabile è aumentata di 10 volte dal 2004. Poco meno del 40% dell'elettricità viene creata utilizzando fonti di energia rinnovabile in tutto il Regno Unito, ma in Scozia il dato è prossimo al 90%. Nel 2020, il Regno Unito ha ottenuto per la prima volta un'incredibile impresa: Per due mesi di quell'anno il paese operava interamente con energia rinnovabile.
Anche nel 2020, le fonti di energia rinnovabile rappresentano il 37,5% del consumo energetico lordo nell'UE. Si è trattato di un incremento rispetto al 34,1% dell'anno precedente, con l'energia eolica e idroelettrica che rappresentano più di due terzi dell'elettricità totale generata da fonti rinnovabili. Nel 2020, la Svezia è stata leader in Europa, con il 60% dell'energia proveniente da fonti rinnovabili. Sulla loro scia troviamo Finlandia (43,8%), Lettonia (42,1%) e Austria (36,5%).
Secondo la EDF, le fonti di energia rinnovabile attualmente generano il 26% dell'elettricità mondiale e si prevede che questo valore sarà del 30% entro il 2024. Nel giugno 2022, una relazione della International Energy Agency (IEA) ha dichiarato che gli investimenti energetici in tutto il mondo aumenteranno dell'8% nel 2022 fino a raggiungere 2,4 triliardi di dollari, una crescita derivante principalmente dall'energia "verde".
Vantaggi e svantaggi delle energie rinnovabili
Che cos'è esattamente l'energia rinnovabile? Essenzialmente, è l'energia che è sostenibile. Pulita, conveniente e affidabile, tale energia non può mai esaurirsi, a differenza di fonti non sostenibili come i combustibili fossili, in particolare il carbone che era il combustibile della rivoluzione industriale.
I principali tipi di energia rinnovabile sono solare, eolica, idroelettrica, mareomotrice, geotermica e a biomassa. Altri tipi sono energia termica oceanica e a biogas. Secondo l'EDF, la quantità di energia solare che raggiunge la superficie terrestre in appena un'ora rappresenta più del fabbisogno energetico totale del pianeta per un intero anno. Sembra la soluzione ideale. Tuttavia, la quantità di energia solare che possiamo immagazzinare e utilizzare dipende molto dalle condizioni climatiche e dall'ora del giorno, sulla resa dell'energia solare. Quando il clima è ventoso, il vento è un'eccellente fonte di energia rinnovabile e si costruiscono sempre più parchi eolici. Tuttavia, questi comportano l'installazione di turbine eoliche enormi che molte persone considerano un pugno in un occhio, anche se posizionate in mare. Inoltre, molti esperti stanno avvisando sull'impronta di carbonio e del costo di fine vita delle turbine eoliche. Naturalmente, anche i sistemi di immagazzinamento dell'energia eolica sono limitati dalla quantità di vento presente in un dato momento.
In termini di sviluppo, la più avanzata risorsa di energia rinnovabile è quella idroelettrica, che comporta la costruzione di dighe o barriere e dispone di un grande serbatoio per produrre un flusso controllato di acqua che aziona una turbina. L'energia idroelettrica non dipende dalle condizioni meteorologiche, ma richiede la creazione di grandi strutture e serbatoi.
L'energia mareomotrice è simile all'energia idroelettrica, tranne per il fatto che si basa sulla natura per produrre correnti di marea due volte al giorno utilizzate per azionare i generatori a turbine. Ciò significa che la fonte di energia non è continua, ma è almeno prevedibile. L'energia geotermica utilizza il calore naturale che si trova sotto la superficie terrestre e può essere utilizzata per produrre elettricità o riscaldare le abitazioni. Tuttavia, la sua disponibilità non è garantita e, ad esempio, l'Islanda genera una quantità molto maggiore di questo tipo di energia rispetto al Regno Unito. Infine, l'energia a biomassa comporta la combustione di materiali organici per produrre elettricità. Questo approccio non è stato adottato tanto quanto gli altri, ma presenta notevoli vantaggi in termini di ambiente e costi complessivi perché converte i rifiuti agricoli, industriali e domestici in combustibili solidi, liquidi e gassosi.
Le energie verdi possono essere immagazzinate?
Sebbene tutte le opzioni sopra menzionate abbiano i loro vantaggi e svantaggi, l'immagazzinamento di energia rinnovabile è stata la sfida principale per sfruttare al meglio queste fonti di energia alternative. La tecnologia di immagazzinamento delle energie rinnovabili si propone di offrire un modo conveniente di acquisire energia rinnovabile e di rilasciarla quando necessario.
Soluzioni di immagazzinamento delle energie rinnovabili
Esistono essenzialmente quattro tipi di soluzioni di immagazzinamento dell'energia rinnovabile: immagazzinamento idroelettrico pompato, immagazzinamento di energia termica, immagazzinamento di energia meccanica e sistemi di immagazzinamento di energia azionati a batteria.
Immagazzinamento idroelettrico a pompaggio
Comporta il pompaggio di acqua in salita, la conservazione in un serbatoio e il rilascio attraverso le turbine. Secondo il rapporto sulle energie rinnovabili dell'IEA, nel 2025 oltre il 50% della nuova capacità idroelettrica in Europa sarà proveniente da sistemi di immagazzinamento pompati, soprattutto in Svizzera, Portogallo e Austria. Lo stesso vale per la Cina tra il 2023 e il 2025.
Illustrazione: immagazzinamento idroelettrico a pompaggio
Immagazzinamento di energia termica
Implica la conservazione dell'energia in eccesso, solitamente proveniente da fonti rinnovabili o dal calore di scarto, da utilizzare in un secondo momento. Acqua, sabbia e rocce possono immagazzinare energia termica e l'International Renewable Energy Agency stima che l'accumulo di energia termica potrebbe raggiungere 800 gigawattora (GWh) di capacità installata entro il 2030.
Illustrazione: immagazzinamento di energia termica
Immagazzinamento di energia meccanica
Utilizza la gravità o il movimento (ad esempio un volano) per immagazzinare l'elettricità. L'immagazzinamento di energia meccanica può includere anche l'immagazzinamento di aria compressa o di energia gassosa, che vengono riscaldate ed espanse utilizzando una turbina.
Illustrazione: immagazzinamento di energia meccanica
Immagazzinamento di energia basato su batterie
È risaputo che il modo più efficiente per immagazzinare e fornire energia proveniente da fonti rinnovabili è attraverso sistemi di immagazzinamento di energia rinnovabile a batteria. Maggiore è lo stoccaggio delle batterie per l'energia rinnovabile disponibile, minore sarà la necessità delle fonti di alimentazione tradizionali del passato.
Illustrazione: sistemi di immagazzinamento dell'energia basato su batterie
Batterie agli ioni di litio per l'immagazzinamento di energia rinnovabile
Sistema di immagazzinamento dell'energia ZBC di Atlas Copco per l'energia solare
L'utilizzo di batterie agli ioni di litio per l'immagazzinamento di energia rinnovabile offre agli utenti un'erogazione di energia superiore combinata a livelli impareggiabili di sostenibilità, flessibilità e usabilità. Con due modi di funzionamento, autonomo o ibrido se utilizzati con un generatore, i sistemi di immagazzinamento dell'energia basati sugli ioni di litio come le unità ZBP e ZBC di Atlas Copco, consentono di far fronte a diversi livelli di fabbisogno di energia, Riduzione dei costi operativi e riduzione al minimo del costo totale di proprietà (TCO). Se combinate con una fonte di energia rinnovabile, come quelle sopra menzionate, queste soluzioni di immagazzinamento dell'energia rinnovabile possono essere realmente sostenibili al 100%.
I sistemi di immagazzinamento dell'energia Atlas Copco offrono un funzionamento silenzioso e una manutenzione minima, il che li rende ideali per le installazioni di telecomunicazioni in luoghi remoti o nei cantieri urbani. Operano come sistemi di immagazzinamento ibridi, sono perfetti per bilanciare picchi di domanda e carichi ridotti. Questi sistemi di immagazzinamento di energia rinnovabile consentono agli utenti di ridurre il consumo di combustibile e le emissioni di gas serra immagazzinando tra 46 kWh e 535 kWh di energia rinnovabile e fornendo più di 12 ore di energia con un'unica ricarica.
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Altre tecnologie per batterie per l'immagazzinamento di energia rinnovabile
I sistemi più efficienti che utilizzano l'immagazzinamento delle batterie per energie rinnovabili sono basati su batterie ricaricabili agli ioni di litio (Li-ion). Queste batterie leggere ma ad alta densità sono diventate l'opzione preferita per molti motivi, non da ultimo la capacità di una batteria agli ioni di litio da 1 kg di immagazzinare 150 Watt ore per chilogrammo (Wh/kg). Una batteria al nichel-metallo idruro (NiMH) in genere immagazzina tra 60 e 70 Wh/kg e una batteria al piombo-acido da 6 kg è in grado di immagazzinare solo circa 25 Wh/kg.
Se confrontiamo gli ioni di litio con le batterie al piombo-acido, la prima tecnologia ha una durata maggiore e prestazioni migliori per carichi imprevedibili e variabili e a temperature elevate. Le prestazioni del nichel-metallo idruro nel corso del tempo e a temperature elevate sono migliori rispetto a quelle delle batterie al piombo-acido, ma sono ancora più deboli di quelle che gli ioni di litio possono offrire.
