Il futuro delle energie rinnovabili: innovazioni da seguire

Il futuro delle energie rinnovabili è promettente, con numerose innovazioni che stanno contribuendo a rendere queste fonti di energia sempre più efficaci, convenienti e sostenibili. Tanto più nel momento in cui la Conferenza mondiale dell'ONU sul clima (Cop28) che si è conclusa in questi giorni a Dubai ha posto ancor più l'accento sull'importanza delle rinnovabili. E ciò malgrado le forti resistenze di molti paesi, fra cui i grandi produttori di petrolio, a marciare con decisione e la maggiore rapidità possibile vero l'abbandono delle fonti di energia fossile. Ovvero, otre al petrolio, il gas e il carbone. Ecco di seguito alcune delle tendenze e delle innovazioni più importanti da seguire per ciò che riguarda le rinnovabili.

Energia solare avanzata

Le celle solari a film sottile, le celle solari organiche e le celle solari perovskite sono solo alcune delle tecnologie emergenti nell'ambito delle rinnovabili che stanno rendendo l'energia solare più efficiente ed economica. In particolare le celle perovskite sono un particolare tipo di celle fotovoltaiche che utilizzano come materiale assorbente un materiale con struttura perovskitica. Ossia che presenta lo stesso tipo di cella cristallina del CaTiO3. Su queste celle, a partire dal 2009, si è concentrata un'intensa attività di ricerca. E ciò grazie alla potenziale alta efficienza, basso costo di produzione e facilità nella processabilità. Tutte caratteristiche che le rendono potenzialmente molto appetibili dal punto di vista industriale.

Energia eolica offshore

Le turbine eoliche offshore sono in crescita fra gli strumenti di produzione delle energie rinnovabili. E consentono la produzione di energia da venti più potenti al largo delle coste. Questa tecnologia può essere più sostenibile e meno invasiva rispetto alle turbine terrestri. Lontano dalla costa i venti si caratterizzano per velocità più stabili ed elevate, pertanto i parchi eolici galleggianti riescono a generare una maggior quantità di energia a parità di numero di unità installate. I parchi eolici offshore sono solitamente costituiti da turbine eoliche galleggianti poste in acque profonde lontane dalle coste (come mari o oceani). Ma possono essere situati anche in acque interne più basse, come quelle dei laghi o dei fiordi. Lì si possono installare aerogeneratori le cui fondamenta sono fissate sul fondale.

Energia di onde e maree

Tecnologie che sfruttano l'energia delle onde e delle maree stanno guadagnando terreno, offrendo fonti di energie rinnovabili prevedibili e costanti in alcune regioni. Il mare costituisce una riserva energetica con un potenziale inesauribile e, attualmente, ancora poco utilizzato. Se si riuscisse a sfruttare a pieno la forza generata dai mari e dagli oceani si potrebbe arrivare a coprire la totalità dei consumi energetici previsti dall’International Energy Agency (IEA) indicativamente già entro il 2035.

Rinnovabili, le batterie avanzate

Miglioramenti nelle tecnologie delle batterie sono cruciali per il futuro dell'energia. Si tratta di progressi che consentono di immagazzinare l'energia prodotta da fonti rinnovabili in modo efficiente. Batterie più potenti, economiche e durature stanno diventando una priorità.
Mentre i sistemi elettrici diventano sempre più digitali, assistiamo infatti a una rapida e radicale trasformazione del mercato dell’energia. Questo comparto, così importante e decisivo per la nostra vita quotidiana, si sta spostando verso un sistema decentralizzato. Vale a dire che in un futuro prossimo i consumatori genereranno da soli l’energia di cui hanno bisogno, scaricando poi il surplus sulla rete nazionale. In un contesto del genere le batterie avanzate saranno fondamentali per un duraturo accumulo di energia pulita. Si tratta dunque di una tecnologia chiave per supportare la transizione energetica.

L'idrogeno verde

L'uso di idrogeno derivante da fonti rinnovabili -  noto come idrogeno verde - sta diventando sempre più importante. Lo si può utilizzare come vettore energetico per immagazzinare e trasportare l'energia in modi più flessibili rispetto alle batterie. L'idrogeno verde è un alleato importante nella decarbonizzazione di alcuni settori, ad esempio l’industria chimica e altre attività energivore come la siderurgia e il cemento, l'aviazione e il trasporto marittimo. Nello scenario sviluppato da Hydrogen Roadmap Europe: Un percorso sostenibile per la transizione energetica europea, l’idrogeno verde potrebbe coprire entro il 2050 fino al 24% della domanda finale di energia e creare 5,4 milioni di posti di lavoro. Oltre a contribuire al totale riduzione di 560 milioni di tonnellate di CO2.

Reti intelligenti (Smart Grids)

Nell'ambito delle rinnovabili stanno emergendo sistemi di distribuzione elettrica più intelligenti e flessibili. Sistemi, cioè, che permettono una migliore gestione dell'energia e una maggiore integrazione delle fonti green. Una smart grid è l'insieme di una rete di informazione e di una rete di distribuzione tale da consentire di gestire la rete elettrica in maniera "intelligente" sotto vari aspetti. Ovvero gestendola in maniera efficiente per la distribuzione di energia elettrica e per un uso più razionale dell'energia, minimizzando, al contempo, eventuali sovraccarichi e variazioni della tensione elettrica intorno al valore nominale.

Energia geotermica avanzata

Sistemi geotermici migliorati, compresi quelli che sfruttano le risorse geotermiche a basse e medie temperature, stanno diventando più diffusi. È un ulteriore impulso alle rinnovabili e alla transizione ecologica. In alcuni paesi l'energia geotermica la si utilizza da migliaia di anni per la cucina e il riscaldamento. Si tratta di energia pura e semplice ricavata dal calore interno della Terra. Come ricorda National Geographic, l'energia geotermica è contenuta nelle rocce e nei fluidi nel sottosuolo terrestre. È reperibile sia a basse profondità che fino a vari chilometri al di sotto della superficie terrestre e persino oltre. La si trova anche nelle rocce fuse incandescenti note come magma. I bacini di vapore e acqua calda nel sottosuolo possono essere sfruttati per generare elettricità o per riscaldare e raffreddare direttamente gli edifici.

Materiali avanzati per celle solari

Lo sviluppo di materiali più economici e sostenibili per la produzione di celle solari è essenziale per ridurre i costi e aumentare l'efficienza. La richiesta di energie rinnovabili è in continua crescita e una delle soluzioni chiave per soddisfarla è sviluppare un fotovoltaico più efficiente. Per far questo occorre utilizzare materiali avanzati come il grafene e altri materiali bidimensionali (2D), tra cui le perovskiti. Ci sono poi alcuni materiali flessibili organici e materiali nano strutturati.

Integrazione delle rinnovabili in città intelligenti

La progettazione e l'implementazione di tecnologie per l'integrazione delle energie rinnovabili negli edifici e nelle città stanno diventando sempre più importanti per ridurre l'impronta ecologica. La città intelligente (smart city) è una locuzione che indica un insieme di strategie di pianificazione urbanistica. L'obiettivo è di ottimizzare e innovare i servizi pubblici così da mettere in relazione le infrastrutture materiali delle città "con il capitale umano, intellettuale e sociale di chi le abita".

Innovazioni nei biocarburanti

Ricerche sulla produzione di biocarburanti avanzati, come quelli da alghe o rifiuti organici, potrebbero offrire alternative più sostenibili ai carburanti fossili che vanno per la maggiore. Queste sono solo alcune delle molte innovazioni che stanno contribuendo a plasmare il futuro delle energie rinnovabili. L'adozione su larga scala di queste tecnologie è fondamentale per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e mitigare l'impatto dei cambiamenti climatici. La COP28 di Dubai ha per la prima volta esplicitamente parlato di "transitare" fuori dalle fonti di energia fossile "entro il 2050". Un obiettivo non abbastanza stringente ma comunque finalmente stabilito in modo esplicito. Adesso comincia a corsa: le energie rinnovabili costituiscono anche un appetibile mercato economico del futuro prossimo.