Le energie rinnovabili stanno diventando una questione sempre più importante nel mondo di oggi. Oltre all'aumento del costo dei combustibili fossili e alla minaccia dei cambiamenti climatici, ci sono stati anche sviluppi positivi in questo campo che includono miglioramenti dell'efficienza e prezzi in diminuzione.
Tutto ciò ha aumentato la domanda di energia alternativa e accelerato la transizione verso metodi di energia elettrica più puliti e sostenibili. Tuttavia, è importante notare che esistono molti tipi - energia da biomassa, solare, eolica, di marea e geotermica - e che ognuno ha la sua parte di vantaggi e svantaggi.
Biomassa:
La forma più diffusa di energia rinnovabile è la biomassa. La biomassa si riferisce semplicemente all'uso di materiali organici e alla loro conversione in altre forme di energia che possono essere utilizzate. Sebbene alcune forme di biomassa siano state utilizzate per secoli - come la combustione del legno - altri metodi più recenti, sono focalizzati su metodi che non producono anidride carbonica.
Ad esempio, ci sono biocarburanti a combustione pulita che sono alternative al petrolio e al gas. A differenza dei combustibili fossili, che sono prodotti da processi geologici, un biocarburante viene prodotto attraverso processi biologici - come l'agricoltura e la digestione anaerobica. I carburanti comuni associati a questo processo sono il bioetanolo, che viene creato fermentando i carboidrati derivati da colture di zucchero o amido (come mais, canna da zucchero o sorgo dolce) per creare alcol.
Un altro biocarburante comune è noto come biodiesel, che viene prodotto da oli o grassi utilizzando un processo noto come transesterificazione, in cui le molecole di acido vengono scambiate con alcol con l'aiuto di un catalizzatore. Questi tipi di carburanti sono alternative popolari alla benzina e possono essere bruciati in veicoli che sono stati convertiti per funzionare su di essi.
Energia solare:
L'energia solare (nota anche come fotovoltaico) è una delle fonti di energia alternativa più popolari e in più rapida crescita. Qui, il processo coinvolge celle solari (di solito costituite da fette di silicio cristallino) che si basano sull'effetto fotovoltaico (PV) per assorbire i fotoni e convertirli in elettroni. Nel frattempo, l'energia solare termica (un'altra forma di energia solare) si basa su specchi o lenti per concentrare una vasta area di luce solare, o energia solare termica (STE), su una piccola area (cioè una cella solare).
Inizialmente, l'energia fotovoltaica veniva utilizzata solo per operazioni di piccole e medie dimensioni, che vanno dai dispositivi ad energia solare (come i calcolatori) agli array domestici. Tuttavia, sin dagli anni '80, le centrali elettriche a concentrazione commerciale sono diventate molto più comuni. Non sono solo una fonte di energia relativamente economica in cui la potenza della rete è scomoda, troppo costosa o semplicemente non disponibile; l'aumento dell'efficienza delle celle solari e la caduta dei prezzi stanno rendendo l'energia solare competitiva rispetto alle fonti convenzionali di energia (ad esempio combustibili fossili e carbone).
Oggi, l'energia solare viene anche sempre più utilizzata in situazioni connesse alla rete come modo per alimentare energia a basse emissioni di carbonio nella rete. Entro il 2050, l'Agenzia internazionale per l'energia prevede che l'energia solare - comprese le operazioni STE e FV - costituirà oltre il 25% del mercato, rendendola la più grande fonte di elettricità al mondo (con la maggior parte degli impianti distribuiti in Cina e India).
Energia eolica:
L'energia eolica è stata utilizzata per migliaia di anni per spingere le vele, alimentare i mulini a vento o per generare pressione per le pompe dell'acqua. Sfruttare il vento per generare elettricità è stato oggetto di ricerca dalla fine del XIX secolo. Tuttavia, è stato solo con grandi sforzi a trovare fonti alternative di energia nel 20 ° secolo che l'energia eolica è diventata il punto focale di una considerevole ricerca e sviluppo.
Rispetto ad altre forme di energia rinnovabile, l'energia eolica è considerata molto affidabile e costante, poiché il vento è costante di anno in anno e non diminuisce durante le ore di punta della domanda. Inizialmente, la costruzione di parchi eolici è stata un'impresa costosa. Ma grazie ai recenti miglioramenti, l'energia eolica ha iniziato a fissare i prezzi di punta nei mercati dell'energia all'ingrosso in tutto il mondo e tagliare i ricavi e i profitti dell'industria dei combustibili fossili.
Secondo un rapporto pubblicato lo scorso marzo dal Dipartimento dell'Energia, la crescita dell'energia eolica negli Stati Uniti potrebbe portare a lavori ancora più qualificati in molte categorie. Intitolato "Wind Vision: una nuova era per l'energia eolica negli Stati Uniti", il documento indica che entro il 2050 l'industria potrebbe rappresentare fino al 35% della produzione elettrica degli Stati Uniti.
Inoltre, lo scorso anno, il Global Wind Energy Council e Greenpeace International si sono riuniti per pubblicare un rapporto intitolato "Global Wind Energy Outlook 2014". Questo rapporto affermava che in tutto il mondo l'energia eolica poteva fornire fino al 25-30% dell'elettricità globale entro il 2050. Al momento della stesura del rapporto, le installazioni commerciali in oltre 90 paesi avevano una capacità totale di 318 gigawatt (GW), fornendo circa il 3% dell'offerta globale.
Energia maremotrice:
Simile all'energia eolica, l'energia delle maree è considerata una potenziale fonte di energia rinnovabile perché le maree sono costanti e prevedibili. Proprio come i mulini a vento, i mulini di marea sono stati usati sin dai tempi dell'antica Roma e del Medioevo. L'acqua in entrata veniva immagazzinata in grandi stagni e, man mano che le maree si esaurivano, giravano le ruote idrauliche che generavano energia meccanica per macinare il grano.
Fu solo nel XIX secolo che negli Stati Uniti e in Europa fu introdotto il processo di utilizzo di acqua che cade e turbine a turbina per creare elettricità. E 'solo dal 20 che questo tipo di operazioni sono state riorganizzate per la costruzione lungo le coste e non solo per i fiumi.
Tradizionalmente, la potenza delle maree ha sofferto di costi relativamente elevati e disponibilità limitata di siti con intervalli di marea o velocità di flusso sufficientemente elevati. Tuttavia, molti recenti sviluppi e miglioramenti tecnologici, sia nella progettazione che nella tecnologia delle turbine, indicano che la totale disponibilità di energia delle maree potrebbe essere molto più elevata di quanto precedentemente previsto e che i costi economici e ambientali possano essere ridotti a livelli competitivi.
La prima centrale elettrica di marea su larga scala al mondo è la Rance Tidal Power Station in Francia, che è diventata operativa nel 1966. E a Orkney, in Scozia, è stato istituito il primo centro di prova per l'energia marina al mondo - l'European Marine Energy Center (EMEC) 2003 per iniziare lo sviluppo del settore delle onde e delle maree nel Regno Unito.
Nel 2015, la prima centrale elettrica ad onda collegata al mondo (CETO, dal nome della dea greca del mare) è andata online al largo delle coste dell'Australia occidentale. Sviluppata da Carnegie Wave Energy, questa centrale elettrica opera sott'acqua e utilizza boe sottomarine per pompare una serie di pompe a fondale marino, che a loro volta generano elettricità.
Geotermico:
L'elettricità geotermica è un'altra forma di energia alternativa che è considerata sostenibile e affidabile. In questo caso, l'energia termica viene derivata dalla Terra - di solito da condotti di magma, sorgenti calde o circolazione idrotermale - per far girare turbine o edifici termici. È considerato affidabile perché la Terra contiene 1031 valore in joule di energia termica, che fluisce naturalmente in superficie per conduzione a una velocità di 44,2 terawatt (TW), più del doppio del consumo energetico attuale dell'umanità.
Uno svantaggio è il fatto che questa energia è diffusa e può essere sfruttata a buon mercato solo in determinate località. Tuttavia, in alcune aree del mondo, come l'Islanda, l'Indonesia e altre regioni con alti livelli di attività geotermica, è un modo facilmente accessibile ed economico per ridurre la dipendenza da combustibili fossili e carbone per generare elettricità. I paesi che generano più del 15 percento della loro elettricità da fonti geotermiche includono El Salvador, Kenya, Filippine, Islanda e Costa Rica.
A partire dal 2015, la capacità di energia geotermica in tutto il mondo ammonta a 12,8 gigawatt (GW), che dovrebbe aumentare da 14,5 a 17,6 GW entro il 2020. Inoltre, la Geothermal Energy Association (GEA) stima che solo il 6,5 percento del potenziale globale totale sia stato sfruttato finora, mentre l'IPCC ha riferito che il potenziale di energia geotermica è compreso tra 35 GW e 2 TW.
Problemi con l'adozione:
Un problema con molte forme di energia rinnovabile è che dipendono da circostanze della natura - vento, approvvigionamento idrico e luce solare sufficiente - che possono imporre limitazioni. Un altro problema è stato il costo relativo di molte forme di energia alternativa rispetto alle fonti tradizionali come petrolio e gas naturale. Fino a poco tempo fa, la gestione di impianti alimentati a carbone o a petrolio era più economica rispetto all'investimento di milioni nella costruzione di grandi operazioni solari, eoliche, di marea o geotermiche.
Tuttavia, i continui miglioramenti apportati alla produzione di celle solari, turbine eoliche e altre attrezzature - per non parlare dei miglioramenti apportati alla quantità di energia prodotta - hanno portato molte forme di energia alternativa a diventare competitive con altri metodi. In tutto il mondo, nazioni e comunità si stanno intensificando per accelerare la transizione verso metodi più puliti, più sostenibili e più autosufficienti.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti sull'energia alternativa su Space Magazine. Ecco cos'è l'energia alternativa? Che cos'è l'energia solare? e da dove viene l'energia geotermica ?, il mondo potrebbe funzionare con energia solare ed eolica? e raccogliere energia solare dallo spazio.
Dovresti anche dare un'occhiata al National Renewable Energy Laboratory e al progetto di politica sulle energie rinnovabili.
Astronomia Cast ha anche un episodio sull'argomento. Ecco l'episodio 51: Terra.
fonti:
- Wikipedia - Energia rinnovabile
- U.S.Energy Information Administration - Combustibili rinnovabili e alternativi
