giovedì 30 luglio 2020

Le energie rinnovabili sono sempre rinnovabili?


La definizione di ‘energia da fonti rinnovabili’ o ‘energia rinnovabile’ è la seguente: “…energia proveniente da fonti rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare (solare termico e fotovoltaico) e geotermica, energia dell'ambiente, energia mareomotrice, del moto ondoso e altre forme di energia marina, energia idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas…” (secondo la Direttiva (UE) 2018/2001 - sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili).
Si tratta quindi di energia disponibile per l’uso (elettricità, calore, energia chimica) che viene prodotta a partire da fonti rinnovabili di energia – fonti o risorse che sono rinnovabili, cioè naturalmente reintegrate in una scala temporale umana. Con ciò, non possono essere fonti fossili (carbone, petrolio, gas naturale, ecc.).
Le energie riconosciute come rinnovabili (vedi la tabella) derivano tutte da fonti di energia primarie che sono in pratica inesauribili: dalla radiazione del sole, dal calore dell’interno della Terra, dal movimento della Terra attorno al Sole e quello della Luna attorno alla Terra, dalla rotazione della Terra, dall’attrazione gravitazionale tra Sole, Terra e Luna.
L’energia proveniente da queste fonti primarie viene trasformata in energia disponibile all’uso sia direttamente, sia indirettamente.


Trasformazione diretta
L’energia fornita dalla fonte primaria genera direttamente, tramite appositi dispositivi, l’energia finale disponibile per l’uso. Esempi ne sono la trasformazione della radiazione solare in elettricità nei pannelli fotovoltaici o in calore negli impianti del solare termico. L’energia – elettricità e calore – ricavata in questo modo è senz’altro “inesauribile” e quindi “rinnovabile”; la sua disponibilità dipende solo dalla disponibilità dell’energia primaria che è illimitata.

Trasformazione indiretta
Per le altre forme di energia rinnovabile, la trasformazione è indiretta: nel processo interviene un agente intermedio, un vettore, una fonte secondaria che ha acquisito una parte dell’energia primaria e ne permette la trasformazione in energia disponibile all’uso.
Prendiamo ad esempio l’energia eolica che deriva dalla radiazione solare che, assorbita dall’aria e dalla superficie della Terra, si trasforma in calore. Questo, a sua volta, induce nell’aria (che è il “vettore”) un suo movimento, il vento. Il vento è la fonte secondaria di energia e viene trasformato in energia elettrica nei generatori delle pale eoliche.
Ora, però, la questione se questa energia finale sia ‘rinnovabile’ dipende dalle fonti secondarie. Chiediamoci, dunque, quali di queste siano “inesauribili” e quindi rinnovabili a tutti gli effetti, e quali invece “esauribili”.



- Fonte secondaria inesauribile
Nel caso dell’eolico citato qui sopra, il vettore aria è “inesauribile”, disponibile sempre, così come la fonte secondaria di energia, il vento (a parte la sua disponibilità intermittente locale). Con ciò l’energia elettrica prodotta dagli impianti eolici è “rinnovabile”.
Un altro esempio è l’energia mareomotrice – l’energia contenuta nel moto di masse di acqua di mare superficiale, indotta dalla rotazione della Terra attorno a se stessa e dall’attrazione della massa d’acqua nei oceani da sole e luna. Le fonti primarie di energia sono in pratica inesauribili, come lo sono il moto del mare indotto da esse (la fonte secondaria di energia) e l’acqua stessa del mare, che è il vettore.
- Fonte secondaria esauribile
Tra le “rinnovabili” ci sono energie nel cui processo di trasformazione interviene un vettore “esauribile”. Sono tutte le varie forme dell’energia rinnovabile che utilizzano energia stoccata negli organismi vegetali ed animali (biomassa, biogas, ecc.), e la geotermia. Qui si può parlare di energia rinnovabile soltanto nel caso in cui il vettore esauribile – il fluido geotermico che assorbe il calore della Terra e lo veicola negli impianti di trasformazione, oppure la biomassa ricavata dalle colture cresciute grazie alla radiazione solare – è rigenerato per assicurare una produzione sostenuta nel tempo: quando è gestito in modo sostenibile nel senso della rigenerazione della risorsa, in modo “durevole”.


Consideriamo, inoltre, che nel processo di rigenerazione possono essere coinvolte altre risorse – per esempio l’acqua usata per irrigare le colture, oppure l’acqua delle falde acquifere superficiali che riempie i serbatoi della risorsa geotermica – che a loro volta si possono esaurire , e che devono essere gestite, anche esse, in modo sostenibile.
Nel caso dunque della trasformazione indiretta in energia della fonte primaria e quando la fonte secondaria è esauribile, l’energia finale è da considerare “rinnovabile” soltanto quando la gestione di tutte le risorse coinvolte è sostenibile.

Energia rinnovabile
Fonte primaria
Fonte secondaria - vettore
Trasformazione
Gestione
solare fotovoltaico
radiazione sole

diretta – “inesauribile”

solare termico
radiazione sole

diretta – “inesauribile”

eolico
radiazione sole
energia cinetica - aria
indiretta – “inesauribile”

pioggia
radiazione sole
energia cinetica - acqua
indiretta – “inesauribile”

mareomotrice,  moto ondoso …
sole, gravitazione, rotazione Terra
energia cinetica -aria, acqua
indiretta – “inesauribile”

idraulica
radiazione sole
energia potenziale - acqua
indiretta – “inesauribile”

biomassa,      biogas …
radiazione sole
biotica – materia organica
indiretta – “esauribile”
rigenerazione risorse …
geotermia
radioattività, calore Terra
calore –  fluido geotermico
indiretta – “esauribile”
rigenerazione risorse …


Che cosa vuol dire gestione sostenibile della risorsa? 
Un esempio ne è la gestione sostenibile delle foreste utilizzate (anche) per la produzione di biomassa, che punta sulla ricostruzione, la conservazione e la rigenerazione – una necessità evidente per i popoli indigeni, codificata già anticamente anche in Italia e trasmesse dalle “Constitutiones camaldulenses” e nello “Statuto o Memorie della Terra o Principato di Farnese”.


E giustamente, la Direttiva sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili (Direttiva 2018/2001 del 11 dicembre 2018) richiede che ”la raccolta del legno sia effettuata in modo sostenibile nelle foreste in cui la rigenerazione è garantita”.
Un esempio impressionante per una gestione insostenibile è lo sfruttamento delle risorse geotermiche della Toscana, dove durante gli ultimi decenni i serbatoi più superficiali si sono svuotati, e la risorsa stoccata in essi che comprende sia il fluido che il calore, si è esaurita. Alla ricerca di nuove risorse, si sono trivellati più di mille pozzi sempre più profondi, mentre l’acqua delle falde superficiali viene risucchiata nei serbatoi svuotati ad una rata di più di mille tonnellate all’ora nella zona di Larderello.
Anche a livello mondiale, in generale la gestione dello sfruttamento della geotermia in centrali “a ciclo aperto” avviene in maniera insostenibile. Alcuni autori hanno studiato la problematica (p. e. L. Rybach e M. Mongillo, in: Geothermal Sustainability - A Review with Identified Research Needs, GRC Transactions, vol. 30 (2006), p. 1083) e stimano il tempo di rinnovo della risorsa per centrali a ciclo aperto ad alcune centinaia di anni.