Il Decreto Legislativo 3 marzo 2011 n. 28 definisce l’energia da fonte rinnovabile come: energia proveniente da fonti rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare, aerotermica, geotermica, idrotermica e oceanica, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas.
Energia eolica
L’energia eolica è l’energia ottenuta dal vento mediante conversione dell’energia cinetica delle masse d’aria in energia meccanica del rotore, a sua volta convertita in energia elettrica mediante un generatore. Le tipologie di generatore più diffuse sono ad asse orizzontale e con potenze che vanno da alcuni chilowatt fino ad alcuni megawatt. Esistono però anche macchine ad asse verticale utilizzate soprattutto per piccole potenze.
L’energia fotovoltaica è attualmente incentivata mediante i seguenti provvedimenti (in generale non cumulabili):
- Tariffa Omnicomprensiva (Legge 244/07 – Finanziaria 2008, modificata da Legge 23 luglio 2009 n. 99)
- Sistema dello “Scambio sul posto” (Delibera AEEG ARG-elt 74-08) o del “Ritiro dedicato” (Delibera AEEG 280-07).
Energia solare fotovoltaica
L’energia solare è l’energia irradiata dal sole sulla superficie terrestre sotto forma di onde elettromagnetiche. Essa può essere trasformata direttamente in energia elettrica sfruttando l’effetto fotovoltaico di alcuni materiali, in grado cioè di produrre un movimento di elettroni quando vengono investiti dalla radiazione solare. Il materiale di gran lunga più utilizzato è il silicio, ma anche l’arseniuro di gallio (GaAs), il diseleniuro di indio, rame e gallio (CIGS), il tellururo di cadmio, ecc. Questi materiali vengono assemblati e vanno a costituire il modulo fotovoltaico che è l’unità di base di ogni impianto. I moduli vengono poi collegati tra loro e connessi ad un sistema di conversione continua/alternata dell’energia (inverter) e alle utenze elettriche.
L’energia fotovoltaica è attualmente incentivata mediante i seguenti provvedimenti (in generale non cumulabili):
- Sistema del “V Conto Energia” (DM 5 luglio 2012).
- Detrazione fiscale del 50% (fino al 30 giugno 2013) o del 36% (successivamente).
- Sistema dello “Scambio sul posto” (Delibera AEEG ARG-elt 74-08) o del “Ritiro dedicato” (DM 5 luglio 2012).
- Titoli di efficienza energetica.
Energia solare termica
L’energia irradiata dal sole sotto forma di onde elettromagnetiche può essere utilizzata anche in modo diretto per la produzione di acqua calda. I diversi impianti solari termici si distinguono per le modalità con le quali viene assorbita la radiazione solare e ceduta al fluido termovettore.
Gli impianti più comuni sono quelli a collettore vetrato in cui la serpentina irraggiata dal sole si trova incapsulata dentro un pannello con una faccia vetrata. La presenza del vetro crea un effetto serra locale e permette una minore dispersione dell’energia termica indicente. Nei climi freddi oppure per una produzione di fluido a temperatura superiore è possibile utilizzare anche i pannelli sottovuoto, nei quali le serpentine si trovano all’interno di una serie di tubi trasparenti nei quali è fatto il vuoto d’aria con l’obiettivo di limitare le dispersioni per conduzione.
Il solare termico si differenzia anche per le modalità di propulsione del fluido nelle tubazioni: circolazione naturale e circolazione forzata. Quelli a circolazione naturale non hanno bisogno di pompe in quanto l’acqua viene sospinta in modo naturale dalle differenti densità legate alle diverse temperature del fluido. Tuttavia essi necessitano di un accumulo di acqua posto al di sopra del pannello stesso. Quelli a circolazione forzata necessitano invece della propulsione meccanica di una pompa ma non di un accumulo sopra i pannelli.
L’energia fotovoltaica è attualmente incentivata mediante i seguenti provvedimenti (in generale non cumulabili):
- Sistema del “Conto Energia Termico” (DM 28 dicembre 2012).
- Detrazione fiscale del 55% (fino al 30 giugno 2013) o del 36% (successivamente).
- Titoli di efficienza energetica.
Energia aerotermica
L’energia aerotermica è definita come l’energia accumulata nell’aria ambiente sotto forma di calore (DL 28/2011). Di fatto si tratta dell’energia termica che può essere valorizzata mediante l’utilizzo di pompe di calore ad aria/aria o aria/acqua. Questi dispositivi, infatti, nella stagione invernale sono in grado di trasportare l’energia termica contenuta nell’aria esterna verso l’aria interna sebbene l’aria esterna sia a temperatura inferiore a quella interna. Ciò è possibile grazie al ciclo termodinamico realizzato all’interno della macchina che, mediante le due fasi di compressione ed espansione, permette di realizzare un trasporto di energia termica in verso opposto a quello che si verificherebbe spontaneamente in natura. Nella stagione estiva avviene l’esatto contrario, ossia l’energia interna in eccesso viene veicolata all’esterno. Le pompe di calore sono dunque macchine reversibili.
 |
 |
L’energia aerotermica è dunque a tutti gli effetti rinnovabile. Non lo è invece l’energia elettrica assorbita dalla pompa di calore, a meno che non sia prodotta mediante fonti rinnovabili. I parametri che indicano l’efficienza energetica delle pompe di calore solo il COP (Coefficient Of Performance invernale) e l’EER (Energy Efficiency Ratio estivo) e sono definiti come rapporto tra l’energia termica utile prodotta e l’energia elettrica assorbita. Maggiori sono tali coefficienti più la pompa di calore è in grado di sfruttare l’energia rinnovabile aerotermica.
Convenzionalmente la quota rinnovabile dell’energia prodotta da una pompa di calore equivale alla differenza tra l’energia termica utile prodotta e quella prodotta da un’ipotetica macchina con COP=1 (DL 28/2011). Di fatto però la normativa impone che non siano prese in considerazione macchine con COP inferiore a 2.875 (valore soggetto ad aggiornamento su base Eurostat), perciò la quota minima di energia rinnovabile conseguente all’utilizzo delle pompe di calore equivale a circa il 65% dell’energia utile prodotta.
L’energia aerotermica è attualmente incentivata mediante i seguenti provvedimenti (in generale non cumulabili):
- Sistema del “Conto Energia Termico” (DM 28 dicembre 2012).
- Detrazione fiscale del 55% (fino al 30 giugno 2013) o del 36% (successivamente).
- Titoli di efficienza energetica.
Energia geotermica
L’energia geotermica è definita come l’energia accumulata sotto forma di calore nella crosta terrestre (DL 28/2011). Lo sfruttamento dell’energia geotermica dipende dalla temperatura alla quale è disponibile tale calore.
Se la temperatura è sufficientemente alta da permettere la produzione di vapore, è possibile utilizzare direttamente il vapore prodotto mediante espansione in turbina, ricavandone energia elettrica. Questo è il caso, ad esempio, degli impianti geotermici di Larderello. L’energia prodotta è interamente rinnovabile ma l’inconveniente è che temperature così elevate sono disponibili solo in zone molto circoscritte del territorio nazionale, dove sono presenti attività vulcaniche molto attive.
Se la temperatura è più bassa, ma comunque superiore ai 30-40°C, è possibile utilizzare la risorsa geotermica direttamente per la produzione di acqua calda destinata al teleriscaldamento delle abitazioni e/o alla produzione di acqua calda sanitaria e/o all’utilizzo nei processi produttivi. Anche in questo caso l’energia prodotta è interamente rinnovabile ma si tratta comunque di zone con caratteristiche geologiche particolari, non presenti frequentemente nel territorio nazionale.
In generale, anche dove non sono presenti attività vulcaniche, è sempre possibile sfruttare l’energia geotermica a bassa entalpia, diffusa su tutta la crosta terrestre e dovuta al continuo flusso di calore che proviene dal centro della terra e alla radioattività naturale della terra. Tale flusso è pari a circa 32 mW/m2. Grazie a tale flusso di calore ne risulta una temperatura del terreno che tende a un valore pari a circa 10°C e costante durante l’anno.
Lo sfruttamento di tale energia è possibile mediante l’utilizzo di pompe di calore acqua/acqua o acqua/aria, in grado di valorizzare l’energia geotermica a bassa entalpia in modo del tutto analogo a quanto detto per l’energia aerotermica. Il vantaggio dello scambio di calore geotermico anziché aerotermico è dovuto principalmente al fatto che le pompe di calore sono più efficienti se lavorano con una minima differenza di temperatura tra le due sorgenti di calore (aria esterna – aria ambiente o terreno – aria ambiente). Ciò è particolarmente vero per i climi freddi, dove la temperatura dell’aria esterna arriva molti gradi sotto lo zero, oltre che per il periodo estivo, nel quale addirittura la temperatura del terreno è già più bassa di quella di comfort interno, perciò la pompa di calore deve svolgere una lavoro del tutto esiguo.
L’energia aerotermica è attualmente incentivata mediante i seguenti provvedimenti (in generale non cumulabili):
- Sistema del “Conto Energia Termico” (DM 28 dicembre 2012).
- Detrazione fiscale del 55% (fino al 30 giugno 2013) o del 36% (successivamente).
- Titoli di efficienza energetica.
Energia idraulica
L’energia idraulica si basa sullo sfruttamento dell’energia cinetica contenuta nell’acqua mediante trasformazione in energia meccanica oppure energia elettrica grazie ad una turbina e un generatore. Tale energia cinetica deriva dall’energia potenziale gravitazione che si trasforma in cinetica in presenza di un salto di quota, per esempio lungo i fiumi o tra due bacini a differenti altezze. L’energia idraulica è interamente rinnovabile in quanto il lavoro di trasporto in quota dell’acqua è effettuato indirettamente dal sole grazie all’evaporazione e non è necessario fornire energia artificialmente.
 |
 |
 |
L’energia idroelettrica è stata la prima fonte rinnovabile ad essere utilizzata su larga scala, il suo contributo alla produzione di energia elettrica in Italia è attualmente del 13.5%, pari a circa il 55% di tutta l’energia rinnovabile elettrica prodotta nel nostro Paese.
Gli impianti idroelettrici possono essere delle seguenti tipologie:
- Ad acqua fluente
Impianti posizionati sul corso d’acqua e che sfruttano la velocità di scorrimento del fluido. - A bacino
L’acqua è raccolta in un bacino grazie a un’opera di sbarramento o diga e viene sfruttato il salto di quota tra la parte alta e bassa della diga. - Ad accumulo
Sono i cosiddetti impianti di pompaggio dove l’acqua viene portata in quota per mezzo di pompe quando vi è un surplus di produzione elettrica, e viene ricondotta a valle, sfruttando l’energia cinetica per produrre energia elettrica, quando vi è maggiore richiesta. Questi impianti sono di grande importanza perché costituiscono una delle poche modalità per l’accumulo di grandi quantità di energia elettrica (sotto forma idraulica). Consentono dunque un esercizio più sicuro della rete elettrica e una regolazione più efficiente delle grandi centrali di produzione.
Energia da biomassa, gas di discarica e gas residuati, biogas
Il DL 28/2011 definisce biomassa la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, gli sfalci e le potature provenienti dal verde pubblico e privato, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani.
Le biomasse si possono trovare dunque nelle forme più svariate e il loro utilizzo ai fini energetici dipende dalle proprie caratteristiche fisico-chimiche nonché da una serie di prescrizioni di carattere normativo.
Nella maggior parte dei casi le biomasse devono essere lavorate e trasformate prima di poter dare origine a prodotti utili ai fini energetici. I principali prodotti energetici derivanti dalle biomasse sono i seguenti:
- Biomasse solide combustibili
Alcuni tipi di biomassa, prevalentemente di origine vegetale, si presentano sotto forma solida e con basse percentuali di acqua. Si tratta ad esempio del legname, degli scarti agricoli, degli sfalci e le potature, dei sottoprodotti di scarto delle lavorazioni agricole e alimentari, di alcune frazioni dei rifiuti solidi urbani, ecc. Tali biomasse hanno la caratteristica di essere combustibili e quindi sono utilizzate principalmente mediante combustione diretta per la produzione di calore. Più rara e complessa la gassificazione, che permette la produzione di gas a partire dalla pirolisi dei componenti organici.
- Bioetanolo
Si tratta di un combustibile simile all’etanolo ma di origine vegetale. Esso si ottiene dalla lavorazione di biomasse agricole ad alto contenuto di amidi, come per esempio il mais. Il bioetanolo è miscelabile con la normale benzina anche nelle automobili in circolazione (in bassa percentuale) e comunque costituisce un’alternativa rinnovabile alle attuali benzine. Il bioetanolo può essere utilizzato per produrre energia elettrica e termica ad esempio in un cogeneratore.
- Biodiesel
E’ un combustibile simile al gasolio ma di origine vegetale. Esso si ottiene dalla lavorazione di biomasse oleose come olii vegetali o grassi animali. Il biodiesel può essere mescolato con il gasolio in ogni proporzione ed impiegato nei moderni motori diesel, sebbene su alcuni autoveicoli meno recenti può introdurre problematiche di degradazione dei tubi e giunti in gomma. Il biodiesel può essere utilizzato per produrre energia elettrica e termica ad esempio in un cogeneratore.
- Biogas
Si tratta di un prodotto gassoso composto da diversi elementi tra cui il biometano, ossia metano di origine biologica. Si ottiene mediante digestione anaerobica di diverse tipologie di biomassa umida, anche in co-digestione. I sottoprodotti utilizzabili possono essere sia di origine vegetale (scarti organici, insilati, ecc) che animale (deiezioni, siero di latte, grassi, ecc). Il biogas può essere utilizzato in loco per la produzione di energia termica ed elettrica, per esempio mediante combustione in cogenerazione, oppure purificato e immesso nella rete nazionale del gas naturale (normativa ancora in fase di definizione).
