Il primo periodico telematico di informazioni ed inserzioni auto,moto,nautica,trasporti,viabilità,ambiente,sicurezza stradale,ecc.Testata Giornalistica autorizzata dal Tribunale di Napoli-registraz.n.5141-Provv.del 27/6/2000-Direttore Responsabile Dott.Massimiliano Giovine - © Tutti i diritti riservati

Il problema energetico

di Enrico Giallanza

L’energia è sempre stata associata allo sviluppo e le fonti utilizzate dall’uomo sono sempre state scelte in funzione della comodità d’uso e dell’efficacia bellica, trascurando spesso la rinnovabilità. Con l’era degli idrocarburi si sono raggiunti  livelli di produzione di energia impensabili, impennando i consumi di energia dal settore civile a quello industriale . Di contro le quantità spropositate di CO2 hanno compromesso la stabilita dell’eco sistema del pianeta. L’umanità, oggi, deve affrontare questo grave problema ambientale che sta provocando grandi preoccupazioni nei paesi sviluppati. Il progresso e la tecnologia hanno prodotto benessere e uno sviluppo invidiabile ma con sé hanno recato anche grossi danni all’ambiente.

Da decenni si è sempre più sensibili alla ricerca di  nuove soluzioni al problema del fabbisogno energetico in modo sostenibile per l’ambiente. Sfruttando la tecnologia e l’ingegno umano, sono stati messi a punto strumenti per catturare la primordiale  forma d’energia che è il motore della vita il “Sole”.

Fonti Di Energia

Tre le fonti d'energia a disposizione dell'uomo le fonti fossili (carbone, gas, petrolio) occupano ancora oggi un ruolo determinante. Malgrado la tendenza al rincaro del prezzo del greggio e le previsioni di esaurimento delle riserve, le fonti fossili soddisfano circa l'88% del fabbisogno d'energia mondiale (dato 2003). Ci riferiamo in particolare all'energia "primaria", ossia non ancora trasformata in energia meccanica, chimica o elettrica.

Nel dettaglio:

37% Petrolio
27% Carbone
24% Gas naturale
6% Nucleare
6% Rinnovabili

Il petrolio continua a far muovere il mondo dell'economia, le automobili e le industrie ma di recente qualcosa sta lentamente cambiando. Il caropetrolio e l'effetto serra inducono i paesi a diversificare il proprio mix energetico a favore delle altre fonti d'energia, in particolar modo nel gas e nel carbone le cui riserve sono più ampie di quelle petrolifere. Il ricorso alle fonti fossili non risolve però il problema del surriscaldamento terrestre (effetto serra). Per questi motivi si torna a parlare anche di energia nucleare e delle fonti d'energia rinnovabili. Il nucleare ha subito negli anni '80 un prolungato stop a seguito del disastro di Chernobyl, in questi ultimi anni sta ritrovando una nuova fase di rilancio grazie al minore impatto inquinante in termini di emissioni d'anidride carbonica (CO2). Allo stesso modo il mondo sta guardando con favore nella direzione delle energie rinnovabili. Le energie "pulite" come l'eolico o il fotovoltaico strappano consensi crescenti non soltanto tra la cittadinanza ma anche dalle imprese che vi intravedono una nuova opportunità di business.

Energie rinnovabili     

Le energie rinnovabili sono quelle fonti di energia il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali. Per loro caratteristica le energie rinnovabili si rigenerano o sono da considerarsi inesauribili. Le energie rinnovabili sono l'energia solare, l'energia eolica, le biomasse, la geotermia, il moto delle onde, il cui utilizzo attuale non pregiudica la disponibilità nel futuro del vento, del sole o delle maree. Viceversa, quelle fossili (petrolio, carbone, gas naturale), e nucleare (uranio, plutonio), sono da considerarsi limitate in un'ottica storica e pertanto appartenenti alla categoria delle risorse non rinnovabili. Il petrolio può infatti rigenerarsi soltanto dopo lunghi periodi geologici, al di sopra della limitata ottica storica in cui l'uomo vive.

Energia solare

L' energia solare è la fonte primaria di energia sulla Terra che rende possibile la vita. E’ infatti quella normalmente utilizzata dagli organismi autotrofi, cioè quelli che eseguono la fotosintesi, detti anche "vegetali.

Dal punto di vista energetico si tratta di un'energia alternativa ai classici combustibili fossili, rinnovabile e pulita (energia verde) nonché una delle energie a sostegno della cosiddetta economia verde nella società moderna. Può essere opportunamente sfruttata attraverso diverse tecnologie e a diversi fini anche se in diverse sue tecnologie di sfruttamento soffre di variabilità e intermittenza di produzione ovvero non piena programmabilità dovuta ai cicli giorno-notte e alla copertura nuvolosa.
 

Mediamente il Sole irradia alle soglie dell'atmosfera terrestre 1367 W/m², nota come costante solare e distribuita secondo lo spettro solare. Tenendo conto del fatto che la Terra è una sfera che oltretutto ruota, l'irraggiamento solare medio o insolazione è, alle latitudini europee, di circa 200 W/m².

Irraggiamento solare in Italia

Una interessante mappa solare elaborata dall'Unione Europea permette di calcolare la produzione di energia elettrica da un impianto a pannelli solari nelle varie regioni italiane. Su una scala da 900 a 1500 kWh (chillowattora) il centro studi della Commissione europea ha ricostruito la quantità di energia prodotta da un impianto fotovoltaico della potenza di 1 kW. Un impianto da 1kW equivale a 8 metri quadri di pannelli fotovoltaici ed è considerato un impianto di piccole dimensioni, quello più acquistato da condomini e famiglie, pari a un costo di circa 7-10 mila euro. Le informazioni sulla mappa solare sono pertanto di grande utilità per tutti.

Gli impianti fotovoltaici nelle regioni settentrionali hanno un rendimento annuale medio di circa 1000-1100 kWh. I valori salgono a 1200-1300 kWh nelle regioni del centro Italia e arrivano a toccare i 1400-1500 kWh nelle regioni meridionali e in Sicilia.

Irraggiamento solare in Sicilia

L’Irraggiamento quindi è un valore direttamente proporzionale alla vicinanza all’equatore, la regione piu a sud in Italia è rappresentata dalla sicilia dove i picchi di irraggiamento toccano i massimi livelli.

Dati medi per la regione Sicilia

Tecnologie

Un impianto fotovoltaico è composto essenzialmente da:

1. moduli o pannelli fotovoltaici, ciascuno dei quali è formato da innumerevoli celle fotovoltaiche; le celle fotovoltaiche rappresentano la parte attiva del sistema perché convertono la radiazione solare in energia elettrica. I moduli fotovoltaici vengono poi collegati in serie e parallelo per giungere ai livelli di tensione e potenza desiderati, in base alla specifica applicazione. Mediamente per ottenere una potenza nominale di 1 kW di picco è necessaria una superficie di pannelli fotovoltaici di silicio cristallino di circa 8 mq.

2. inverter, che trasforma la corrente continua generata dai moduli in corrente alternata;

3. quadri elettrici e cavi di collegamento per immettere l'energia prodotta dall’impianto fotovoltaico nella rete elettrica.

Pannelli solari fotovoltaici

I pannelli solari fotovoltaici permettono di produrre energia elettrica dal sole. Rappresentano una delle fonti di energia rinnovabile più promettente, sulla quale molti stati stanno investendo per favorirne lo sviluppo e per ridurne i costi.

I pannelli fotovoltaici veri e propri sono costituiti da celle in grado di produrre elettricità se colpite dalla luce solare. Le celle sono in genere costituite da strati di un elemento semiconduttore, in genere il silicio.

Grazie all’effetto fotovoltaico, i fotoni colpiscono la superficie del silicio, liberano gli atomi di conduzione che generano un flusso corrente elettrica continua.

L’inverter

Le celle fotovoltaiche, colpite dai raggi solari, producono energia elettrica a bassa tensione di tipo continuo. Poiché nelle nostre case utilizziamo corrente alternata a 220 volt.

L’inverter è un piccolo strumento in grado di convertire l’energia prodotta dal pannello in energia utilizzabile dai nostri sistemi elettrici. L’inverter concepito per i pannelli fotovoltaici consente, inoltre, di trarre la massima potenza disponibile in qualsiasi condizione meteorologica.

Batterie

Non tutti i pannelli fotovoltaici includono, nel loro kit, anche le batterie. Quei pannelli fotovoltaici che prevedono il versamento dell’energia prodotta nella rete elettrica non hanno bisogno di immagazzinare l’energia prodotta. I pannelli che sono invece staccati dalla rete (sono quindi di tipo stand alone) hanno bisogno di accumulare l’energia raccolta durante le ore diurne per poterla utilizzare durante la sera o il mattino presto, quando ancora il pannello non è in grado di fornire l’energia necessaria. Se così non fosse, l’utente potrebbe far uso dell’energia elettrica solo nelle ore diurne ma sarebbe impossibile di notte, momento di maggiore utilizzo dell’energia elettrica.
In questi casi, un controller di carica avrà il compito di proteggere l’impianto da sovraccarichi e scariche che potrebbero danneggiarlo.

Il contatore

L’impianto fotovoltaico comprenderà la presenza di un contatore solo nel caso in cui l’energia elettrica prodotta dal pannello viene inserita nella rete elettrica del gestore. In realtà i contatori sono due: un contatore calcolerà i consumi effettuati dall’utente, l’altro calcolerà l’energia prodotta dal pannello fotovoltaico e inserita nella rete. In questa maniera si avrà sempre ben chiaro la quantità di energia consumata dall’utenza e quella prodotta. Al gestore di energia verrà corrisposta solo la differenza fra l’energia consumata e quella prodotta e vi è anche la possibilità di ricevere un ritorno in denaro se la corrente prodotta è maggiore di quella consumata.
Se vi sono i contatori, naturalmente, mancheranno le batterie. Questo sistema è sicuramente più proficuo ed economico in quanto abbatte totalmente il costo delle batterie per l’immagazzinamento dell’energia prodotta dal pannelli fotovoltaici.

Efficienza energetica

Schema descrittivo dell'efficienza energetica

In fisica e ingegneria l'efficienza energetica è un numero adimensionale con un valore compreso tra 0 e 1 oppure, quando moltiplicato per 100, è espresso in percentuale. L'efficienza energetica di un processo è definita come:

dove W è la quantità di lavoro utile eseguito dal processo (in joule), e "energia" E è la quantità di energia (in joule) assorbita dal processo.

Protocollo di kyoto

Un atto che è stato sancito da tutti i paesi del mondo che contiene obiettivi legalmente vincolanti e decisioni sulla attuazione operativa di alcuni degli impegni della Convenzione Quadro sui Cambiamenti Climatici (United Nation Framework Convention on Climate Change) firmato nel dicembre del 1997 a conclusione della terza sessione plenaria della Conferenza delle parti (COP3). Il Protocollo impegna i paesi industrializzati e quelli a economia in transizione (i paesi dellEst europeo) a ridurre complessivamente del 5,2 per cento le principali emissioni antropogeniche di gas serra entro il 2010 e, più precisamente, nel periodo compreso tra il 2008 e il 2012.

I sei gas responsabili del sempre piu ampio buco dell’ozono sono:

Anidride carbonica,

Metano,

Protossido di azoto

Fluorocarburi idrati

Iperfluorocarburi

Lesafloruro Di Zolfo

L’anno di riferimento per la riduzione delle emissioni dei primi tre gas è il 1990, mentre per i rimanenti tre (che sono gas lesivi dell’ozono stratosferico e che per altri aspetti rientrano in un altro protocollo, il Protocollo di Montreal) è il 1995. La riduzione complessiva del 5,2 per cento non è uguale per tutti i paesi. Per i paesi membri dell’Unione europea nel loro insieme la riduzione dovrà essere pari all8 per cento, per gli USA al 7 per cento, per il Giappone al 6 per cento.

 Il 16 febbraio 2005 è entrato in vigore il Protocollo di Kyoto con l'obiettivo di fronteggiare la minaccia dell'effetto serra e dei cambiamenti climatici. Sottoscritto da 141 nazioni è un tentativo di conciliare gli interessi dell'ambiente con quelli dell'economia.

Ai fini del raggiungimento degli obiettivi definiti nel protocollo di Kyoto, l’Italia ha recepito la Direttiva Europea 2001/77 in tema di incentivazione della produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile.

Le fonti energetiche rinnovabili sono (art. 2 del Dlgs 387/03):

“le fonti energetiche non fossili (eolica, solare, geotermica, del moto ondoso, maremotrice, idraulica, biomasse, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas). In particolare, per biomasse si intende: la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall'agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani.”

Il GSE ha un ruolo centrale nella promozione, incentivazione e sviluppo delle fonti rinnovabili in Italia, essendo l'ente attuatore del sistema di incentivazione dell’energia prodotta da fonti rinnovabili che prevede, in alternativa, su richiesta dell'Operatore:

• il rilascio di certificati verdi;

• la tariffa omnicomprensiva (solo per impianti di potenza inferiore ad 1 MW).

I certificati verdi sono titoli negoziabili che attestano la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile e rappresentano un beneficio per l'Operatore in quanto sono utilizzabili per ottemperare all'obbligo di immissione nel sistema elettrico di una quota di energia elettrica da fonte rinnovabile.

La tariffa omnicomprensiva è applicabile, su richiesta dell'Operatore, agli impianti entrati in esercizio in data successiva al 31 dicembre 2007, di potenza nominale media annua non superiore ad 1 MW e di potenza elettrica non superiore a 0,2 MW per gli impianti eolici, per i quantitativi di energia elettrica netta prodotta e contestualmente immessa in rete.

In data 18 dicembre 2008 il Ministro dello Sviluppo Economico, di concerto col Ministro dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare, ha adottato il Decreto “Incentivazione della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, ai sensi dell’articolo 2, comma 150, della legge 24 dicembre 2007, n. 244” che dà attuazione ai meccanismi di incentivazione già introdotti dalla Legge 24 dicembre 2007 n. 244 (Legge Finanziaria 2008) e dalla Legge 29 novembre 2007, n. 222 (Collegato alla Finanziaria 2008).

L'Operatore, per poter accedere all'incentivo, deve richiedere al GSE la Qualifica IAFR di impianto alimentato da fonti rinnovabili. In particolare, possono ottenere la qualificazione IAFR gli impianti alimentati da fonte rinnovabile entrati in esercizio successivamente al 1°aprile 1999 a seguito di nuova costruzione, potenziamento, rifacimento totale o parziale, riattivazione ed anche gli impianti che operano in co-combustione, entrati in esercizio prima del 1° aprile 1999, che successivamente a tale data operino come centrali ibride.

Gli impianti fotovoltaici (ai sensi dell’articolo 2, comma 144, tabella 2 e comma 145, tabella 3 della Legge Finanziaria 2008 ed all’articolo 3 comma 1 del DM 18/12/2008) non possono accedere alle incentivazioni tramite certificati verdi o tariffa onnicomprensiva, in quanto a questi impianti si applicano esclusivamente gli incentivi di cui al DM 19/2/2007 “Criteri e modalità per incentivare la produzione di energia elettrica mediante conversione fotovoltaica della fonte solare, in attuazione dell’articolo 7 del decreto legislativo 29 dicembre 2003, n. 387” Lo stesso DM 18/12/2008 stabilisce all’articolo 15 comma 2 che, in via transitoria, “agli impianti fotovoltaici che abbiano inoltrato la domanda di autorizzazione unica di cui all’articolo 12 del decreto legislativo 387/03 ovvero la richiesta di autorizzazione prevista dalla vigente normativa nazionale o regionale, in data antecedente alla data di entrata in vigore della legge finanziaria 2008, è consentito l’accesso al meccanismo dei certificati verdi, applicando le disposizioni di cui al decreto ministeriale 24 ottobre 2005, nella versione vigente al 31 dicembre 2007”.

Il GSE rilascia inoltre altre forme di certificazione dell’energia prodotta da fonti rinnovabili, quali la Garanzia di Origine (GO) e i certificati RECS e gestisce il meccanismo di Scambio sul Posto per gli impianti di potenza nominale media annua fino a 200 kW.

Conclusioni

Questa tesi vuole essere d’invito a pensare una soluzione ideale per l’ottenimento in tempi brevi di risultati sensibili di efficienza energetica e contenimento delle emissioni inquinanti e gas serra in accordo con gli obiettivi del protocollo di Kyoto; un modo naturale o quasi automatico di progettare. La gestione e l’uso razionale dell’energie rinnovabili, è la nuova formula per un futuro più giusto ed efficace sul piano del benessere collettivo, si decide così di proteggere al tempo stesso sia la salute umana che il nostro ambiente, aumentando l’efficienza del sistema energetico rendendo produttivo l’uso delle risorse espandendo il più possibile progetti di scelta futura in campo energetico a costi ragionevoli .

Enrico Giallanza