Fonti rinnovabili, quali sono e che ruolo hanno per la sostenibilità energetica

Le fonti rinnovabili non rappresentano solo un’alternativa in chiave di sostenibilità ai combustibili fossili, ma sono leva per adottare una nuova visione del settore energetico, più pulita, equa e resiliente. È fondamentale comprenderne il ruolo per tracciare un futuro sostenibile, capace di coniugare progresso e rispetto per il pianeta.

Del resto, la transizione verso la sostenibilità energetica non rappresenta soltanto una necessità ambientale, ma anche un’opportunità strategica di crescita e innovazione. Ne consegue che le fonti rinnovabili emergono come un elemento chiave anche a fronte del cambiamento climatico che sta impattando pesantemente sui nostri ecosistemi.

Quali sono le fonti rinnovabili di energia

Le fonti rinnovabili – grazie alla loro varietà e al loro potenziale – sono in grado di offrire un’alternativa concreta ai combustibili fossili, contribuendo in modo decisivo alla riduzione delle emissioni, alla sicurezza energetica e allo sviluppo economico sostenibile. Le fonti rinnovabili sono:

• Energia solare –Deriva dalla radiazione solare, è una risorsa potente e inesauribile in grado di generare elettricità, riscaldare l’acqua e alimentare case e aziende. I pannelli solari convertono la luce solare in elettricità, offrendo un’alternativa pulita ai combustibili fossili. La scalabilità degli impianti solari, dai pannelli sui tetti ai grandi parchi solari, li rende un’opzione versatile per aziende di tutte le dimensioni.
• Energia eolica – L’energia eolica consiste nel convertire le correnti del vento in elettricità tramite turbine. Di fatto, i parchi eolici -grazie alla capacità di essere implementati sia onshore sia offshore – possono produrre grandi quantità di elettricità, contribuendo in modo significativo al mix energetico di una regione. L’efficienza e la riduzione dei costi della tecnologia delle turbine eoliche la rendono un investimento sempre più attraente, in grado di offrire risparmi a lungo termine e una risposta robusta alla richiesta di fonti di energia pulite e rinnovabili.
• Energia idroelettrica – Si tratta di una delle più antiche e importanti fonti di energia rinnovabile, utilizza l’acqua corrente per generare elettricità. Inoltre, è una fonte di energia affidabile e in grado di adattarsi rapidamente alle fluttuazioni della domanda di energia elettrica, fornendo elettricità sia di base sia di picco. Mentre i progetti idroelettrici su larga scala hanno considerazioni ecologiche, i progressi tecnologici stanno aprendo la strada a pratiche più rispettose dell’ambiente, come i sistemi ad acqua fluente, che hanno un impatto minore sugli habitat naturali.
• Bioenergia – La bioenergia viene prodotta convertendo materiali organici, come rifiuti vegetali e animali, in elettricità, calore o biocarburanti, contribuendo ridurre i rifiuti e le emissioni di gas serra. Le pratiche bioenergetiche sostenibili possono contribuire a un’economia circolare, in cui i materiali di scarto sono utilizzati in modo efficiente, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili, oltre a minimizzare l’impatto ambientale.
• Energia geotermica – Si tratta di sfruttare il calore interno della Terra per produrre elettricità e riscaldare gli edifici. Si tratta di una fonte di energia affidabile e costante in grado di ridurre significativamente le emissioni di gas serra rispetto ai combustibili fossili. Inoltre, gli impianti geotermici hanno un ingombro ridotto sul terreno e possono fornire una fornitura di energia stabile, il che li rende un’opzione eccellente per soddisfare la domanda di energia del carico di base.

Importanza delle fonti rinnovabili nella sostenibilità

Le fonti energetiche rinnovabili rappresentano un pilastro fondamentale per costruire un futuro sostenibile e la loro importanza si manifesta in molteplici dimensioni che vanno ben oltre la semplice produzione di energia. Il settore delle rinnovabili genera un significativo impatto economico positivo, considerando che i costi di produzione dell’energia da fonti rinnovabili sono in costante diminuzione grazie all’innovazione tecnologica e alle economie di scala.  Ancora, il costo di produzione delle energie rinnovabili ha oramai raggiunto la grid parity: ovvero il costo di produzione di un kWh di energia da fonte rinnovabile tende a coincidere con il medesimo kWh generato da fonti tradizionali (fossili) o energie alternative (nucleare), rendendo questi investimenti sempre più attraenti anche da un punto di vista finanziario.

Resilienza e sicurezza energetica

Un mix energetico diversificato aumenta significativamente la sicurezza dell’approvvigionamento energetico dei Paesi. Le energie rinnovabili riducono la dipendenza da importazioni di combustibili fossili, che possono essere provenienti da regioni geopoliticamente instabili. Inoltre, la distribuzione geografica degli impianti rinnovabili crea inoltre un sistema energetico più resiliente, meno vulnerabile a interruzioni centralizzate o a eventi estremi. Ancora, l’energia prodotta localmente riduce le perdite di trasmissione e rafforza l’autonomia energetica dei territori.

Le tecnologie rinnovabili possono portare energia in aree remote o svantaggiate attraverso sistemi decentralizzati, contribuendo a ridurre la povertà energetica. Tali sistemi, come i mini-grid solari o le piccole centrali idroelettriche, possono fornire elettricità a comunità precedentemente escluse dalle reti tradizionali. Le cooperative energetiche e altri modelli di proprietà condivisa degli impianti rinnovabili permettono alle comunità di partecipare attivamente alla transizione energetica, democratizzando l’accesso all’energia.

Innovazione tecnologica con le fonti rinnovabili

Il settore delle rinnovabili stimola un’intensa attività di ricerca e sviluppo, favorendo l’innovazione in molteplici campi: dai materiali avanzati alle smart grid, dall’accumulo energetico alla digitalizzazione. Tali progressi tecnologici hanno ricadute positive anche in altri settori industriali.

Vantaggi delle fonti rinnovabili

L’impiego delle energie rinnovabili ha positivi impatti sia sull’ambiente che sul business. Tra i benefici:

• Riduzione delle emissioni di gas serra – La produzione di energia da fonti rinnovabili e la transizione verso le energie rinnovabili, in generale, svolgono un ruolo cruciale nella mitigazione del cambiamento climatico, soprattutto in termini di miglioramento della qualità dell’aria e tutela della salute pubblica. Ciò grazie alla significativa riduzione delle emissioni di carbonio e dell’inquinamento atmosferico derivanti dalla produzione di energia in questo settore.
• Opportunità lavorative nel settore delle energie rinnovabili – La crescita di questo comparto genera nuovi posti di lavoro qualificati in termini di: progettazione, installazione, manutenzione e gestione degli impianti. L’IRENA (International Renewable Energy Agency) stima che il settore occupa già milioni di persone a livello globale, con previsioni di ulteriore crescita. Inoltre, le industrie delle energie rinnovabili hanno registrato un boom di posti di lavoro incentrati sul verde, ma l’Agenzia Internazionale per l’Energia (AIE) afferma che il numero di lavoratori che conseguono lauree o certificazioni pertinenti alle professioni nel settore energetico non sta tenendo il passo con la crescente domanda non andando a colmare in tempi brevi il gap di milioni di nuove opportunità di lavoro in tutto il mondo: dunque anche nell’ambito dell’energia sussiste l’annoso problema dello skill mismatch.
• Maggiore convenienza – Le energie rinnovabili sono più economiche degli impianti a combustibili fossili, nuovi ed esistenti. L’IEA ha riportato che nel 2023, circa il 96% della nuova capacità di energia solare fotovoltaica ed eolica onshore installata su scala industriale aveva costi di generazione inferiori rispetto a carbone e gas naturale, fonti non economiche.

Energie rinnovabili ed equilibri geopolitici

Nonostante lo slancio positivo, la transizione verso l’energia pulita non è priva di ostacoli. La spinta globale verso le energie rinnovabili si scontra con molteplici sfide, tra cui tensioni geopolitiche, infrastrutture obsolete, instabilità economica e interruzioni nella catena di approvvigionamento globale. Questi fattori stanno rallentando il ritmo dell’adozione dell’energia pulita, minacciando il raggiungimento di ambiziosi obiettivi climatici e potenzialmente compromettendo i progressi compiuti finora.

Uno dei principali ostacoli alla rapida espansione dell’energia pulita è l’aumento delle tensioni geopolitiche tra le principali potenze economiche. Le guerre commerciali, come quelle tra Stati Uniti e Cina, hanno portato all’imposizione di dazi sulle tecnologie per le energie rinnovabili. Ad esempio, pannelli solari, turbine eoliche e sistemi di accumulo a batteria importati da alcune regioni sono soggetti a dazi elevati, rendendo le soluzioni di energia pulita più costose.

Di fatto, le barriere commerciali aumentano i costi delle tecnologie per l’energia rinnovabile e rallentano l’adozione di soluzioni energetiche verdi, in particolare nei mercati emergenti in cui la tecnologia a prezzi accessibili è essenziale per stimolare la crescita. Inoltre, le tensioni geopolitiche interrompono le catene di approvvigionamento globali, limitando l’accesso a materiali e componenti critici necessari per le infrastrutture di energia pulita. Con i paesi che danno priorità agli interessi nazionali, il settore dell’energia pulita si trova ad affrontare una crescente incertezza, rendendo più rischiosi gli investimenti a lungo termine.

Instabilità economica e infrastrutture obsolete

‘incertezza economica può minare la transizione verso l’energia pulita. Quando le economie affrontano periodi di recessione o di instabilità finanziaria, governi e imprese sono spesso più concentrati sulla sopravvivenza a breve termine che sulla sostenibilità a lungo termine. In tali periodi, i finanziamenti pubblici per i progetti di energia rinnovabile potrebbero essere ridotti e gli investitori privati potrebbero esitare a investire capitali in iniziative di energia pulita. Ovvero, senza investimenti costanti, progetti critici relativi alle infrastrutture per l’energia pulita, alla ricerca e allo sviluppo tecnologico potrebbero essere ritardati o annullati. Ciò ostacola la crescita delle industrie delle energie rinnovabili, in particolare nei paesi in via di sviluppo che dipendono dagli investimenti esteri per finanziare progetti di transizione energetica.

Le infrastrutture energetiche in tutto il mondo sono in gran parte progettate per supportare sistemi di generazione di energia centralizzati, che in genere utilizzano combustibili fossili. Le reti esistenti non sono attrezzate per gestire la natura decentralizzata e intermittente di fonti energetiche rinnovabili quali l’eolico e il solare, che dipendono dalle condizioni meteorologiche e dall’ora del giorno per la produzione di energia. Di fatto, l’infrastruttura obsoleta crea inefficienze nella distribuzione e nello stoccaggio delle energie rinnovabili. Pertanto, a fronte della crescente diffusione delle energie rinnovabili, le reti elettriche devono essere modernizzate per: consentire l’integrazione di fonti energetiche variabili, garantire la stabilità della rete ed evitare interruzioni o squilibri di corrente per esempio attraverso strategie di peak shaving.

Investimenti iniziali e necessità infrastrutturali nelle rinnovabili

I progetti di energia rinnovabile richiedono significativi investimenti iniziali durante le fasi di preparazione e sviluppo. Queste fasi implicano l’identificazione delle priorità, la valutazione delle opzioni tecniche e finanziarie e l’elaborazione di soluzioni su misura. Gli investimenti in questa fase supportano attività essenziali, tra cui, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, studi di fattibilità, valutazioni di impatto ambientale e sociale, valutazione del rischio e l’avvio della strutturazione finanziaria e delle analisi di mercato.

Le successive fasi di sviluppo – i.e. analisi dettagliate del sito, progettazione, ottenimento dei permessi, modellazione tecnica e finanziaria, nonché allineamento normativo – richiedono grandi capitali. Di fatto i progetti, senza investimenti sostanziali in queste fasi preparatorie, rimangono sottosviluppati o non attraenti per banche e investitori, bloccandone i progressi verso la chiusura finanziaria e la piena attuazione. Nonostante l’urgenza di accelerare la transizione energetica, attraverso l’implementazione su larga scala di progetti di energia rinnovabile, i finanziamenti accessibili per queste fasi rimangono scarsi, soprattutto nei paesi in via di sviluppo.

L’impatto dell’innovazione sui costi delle rinnovabili

Inoltre, uno dei modi più efficaci per ridurre i costi delle energie rinnovabili è attraverso la continua innovazione tecnologica. Pertanto, i governi dovrebbero stanziare maggiori finanziamenti per la ricerca e lo sviluppo di tecnologie per l’energia pulita, comprese soluzioni per l’accumulo di energia, come le batterie agli ioni di litio e le celle a combustibile a idrogeno. L’innovazione in questo settore ridurrà i costi di produzione, migliorerà l’efficienza della generazione e dello stoccaggio dell’energia e renderà l’energia pulita più accessibile sia ai paesi sviluppati sia a quelli in via di sviluppo.

Inoltre, le reti elettriche esistenti devono essere modernizzate per supportare le energie rinnovabili. Il passaggio a reti intelligenti, che utilizzano la tecnologia digitale per monitorare e gestire il flusso di energia elettrica, consentirà una migliore integrazione delle fonti energetiche rinnovabili. Ne consegue che i governi dovrebbero investire in infrastrutture di reti intelligenti, che consentiranno una distribuzione efficiente dell’energia e faciliteranno l’analisi dei dati in tempo reale per garantire che la domanda e l’offerta di energia siano equilibrate.

Inoltre, le reti moderne consentiranno l’integrazione di fonti energetiche rinnovabili intermittenti come l’energia solare ed eolica e garantiranno una fornitura energetica stabile anche nei periodi di bassa produzione.

Variabilità delle risorse e soluzioni tecnologiche

È doveroso evidenziare che le fonti energetiche rinnovabili, pur essendo fondamentali per la transizione verso un sistema energetico sostenibile, presentano una caratteristica intrinseca che ne complica l’integrazione nelle reti elettriche: la variabilità. Ovvero:

• Variabilità giornaliera – Il fotovoltaico produce energia solo durante le ore diurne, con picchi a mezzogiorno
• Variabilità stagionale – L’idroelettrico può subire significative oscillazioni tra stagioni piovose e secche-
• Variabilità meteorologica – L’eolico dipende dalla presenza e dall’intensità del vento, con fluttuazioni difficilmente prevedibili a lungo termine
• Distribuzione geografica disomogenea – Alcune aree hanno maggior potenziale per specifiche tecnologie rinnovabili rispetto ad altre.

Ne consegue che è necessario individuare soluzioni tecnologiche in termini di:

• Sistemi di accumulo energetico – I sistemi di accumulo rappresentano la principale risposta alla variabilità delle rinnovabili. Di seguito alcuni esempi.
• Batterie agli ioni di litio – Offrono rapida risposta e alta efficienza per bilanciamenti giornalieri.
• Pompaggio idroelettrico – Permette l’accumulo di grandi quantità di energia per periodi prolungati e consiste nell’utilizzare l’energia in eccesso per pompare l’acqua da un serbatoio inferiore a uno superiore, quando necessario.
• Accumulo ad aria compressa (Compressed Air Energy Storage – CAES) – Si utilizza l’energia prodotta da fonti rinovabili per comprimere l’aria, immagazzinandola e, quando la domanda di energia aumenta considerevolmente, viene utilizzata per alimentare le turbine, consentendo di aumentare la produzione di energia elettrica senza ricorrere al gas. Di fatto, il CAES ha una lunga durata e permette elevato stoccaggio a costi inferiori, oltre a stabilizzare la rete elettrica
• Idrogeno verde -È prodotto attraverso l’elettrolisi dell’acqua, usando solo elettricità prodotta da fonti rinnovabili – quali il fotovoltaico, l’eolico o l’idroelettrico – senza generare effetti inquinanti. Inoltre, l’idrogeno verde può essere stoccato ed utilizzato in diversi settori.
• Accumulo termico – È costituito da sistemi che permettono di accumulare – in modo efficiente e a basso costo – l’energia termica prodotta da fonti rinnovabili durante le ore di maggiore irraggiamento solare o di vento e utilizzarla quando c’è meno disponibilità.
• Reti intelligenti (Smart Grid) – Si tratta di garantire sistemi avanzati di previsione e monitoraggio che utilizzano anche l’AI e sono in grado di gestire la domanda energetica attraverso sistemi di controllo distribuiti, oltre a considerare anche l’interconnessione tra aree geografiche diverse. Di fatto, le Smart Grid assicurano un approvvigionamento energetico affidabile da fonti rinnovabili, sia locali sia remote, all’interno delle comunità energetiche. Esse consentono agli utenti di monitorare i consumi in tempo reale e di rilevare rapidamente anomalie, aumentando la consapevolezza energetica.
• Interconnessione e super grid – Il potenziamento delle connessioni transnazionali può consentire di bilanciare la variabilità della produzione rinnovabile tra diverse aree geografiche, mentre l’utilizzo della tecnologia HVDC (alta tensione in corrente continua) permette di trasmettere energia su lunghe distanze con minime perdite. Le super grid continentali, infine, permettono di collegare reti elettriche sovranazionali, integrando fonti rinnovabili complementari, oltre a contribuire alla stabilità e alla decarbonizzazione del sistema elettrico.

Innovazione e collaborazione globale per le rinnovabili

La cooperazione internazionale è essenziale per accelerare l’uso delle energie rinnovabili in tutto il mondo. Di fatto, i Paesi devono lavorare congiuntamente per condividere costi, conoscenze e tecnologie, rendendo più facile e veloce per tutti il passaggio a fonti energetiche più pulite, oltre a gestire il cambiamento climatico in modo più efficace di quanto potrebbe fare una singola nazione da sola.

Le principali iniziative internazionali che stanno accelerando l’innovazione e la diffusione delle tecnologie nelle rinnovabili, attraverso partnership strategiche, condivisione delle conoscenze e finanziamenti congiunti, sono:

• IRENA (International Renewable Energy Agency) – L’IRENA, con i suoi 168 paesi membri, rappresenta la principale piattaforma intergovernativa per la cooperazione sulle energie rinnovabili. Attraverso il suo “Innovation Platform” facilita la condivisione di best practices e coordina progetti pilota in diversi contesti geografici e tecnologici.
• Mission Innovation – Si tratta di un’iniziativa di 23 paesi e della Commissione europea (per conto dell’Unione europea, i cui i membri si impegnano a raddoppiare gli investimenti pubblici in ricerca e in sviluppo nel campo dell’energia pulita. Le “Innovation Challenges” di Mission Innovation focalizzano l’attenzione su aree chiave come: reti intelligenti, materiali avanzati per l’energia, biocarburanti sostenibili e soluzioni di accumulo energetico
• International Solar Alliance (ISA) –L’ISA, è un’iniziativa collaborativa tra India e Francia volta a unire gli sforzi per combattere il cambiamento climatico attraverso l’implementazione di soluzioni basate sull’energia solare. È stata concepita a margine della COP21 di Parigi nel 2015. A seguito di un emendamento del 2020 al suo Accordo Quadro, tutti gli Stati membri delle Nazioni Unite possono ora aderire all’Alleanza. Attualmente, oltre 100 Paesi sono firmatari, e oltre 90 Paesi hanno ratificato l’accordo diventando membri a pieno titolo. La sua missione è quella di sbloccare 1.000 miliardi di dollari in investimenti nel solare entro il 2030, riducendo al contempo i costi tecnologici e di finanziamento.

Futuro sostenibile grazie alle energie rinnovabili

Sebbene la transizione verso l’energia pulita si trovi ad affrontare diverse sfide – come precedentemente descritto – esistono chiari percorsi da seguire. Si tratta, oltre a rafforzare la cooperazione internazionale, di investire in tecnologie innovative, ammodernare le infrastrutture energetiche e diversificare le catene di approvvigionamento saranno fondamentali per superare questi ostacoli.

Il passaggio alle energie rinnovabili è fondamentale per mitigare il cambiamento climatico, garantire la sicurezza energetica e creare un futuro sostenibile per le generazioni future. Pertanto, solo attraverso sforzi globali coordinati come per esempio il Clean industrial deal e un impegno costante per l’innovazione e gli investimenti si potranno superare le sfide legate all’espansione dell’energia pulita e costruire un futuro più verde e resiliente.