Impianto solare integrato nella copertura di una casa unifamiliare a Rovio. Castello di Doragno, deltaZERO. Autore: L. Carugo.

La corsa verso le fonti energetiche rinnovabili

Dalle tecnologie “tradizionali” alle nuove sperimentazioni.

di Maria Mazza

architetto

La Strategia energetica 2050 della Confederazione prevede che entro il 2050 il 100% dell’energia necessaria a coprire il fabbisogno del paese provenga da fonti energetiche rinnovabili.

Quest’importante obiettivo, considerando la prevista dismissione delle centrali nucleari che oggi producono il 35% della nostra energia elettrica, richiederà nei prossimi anni un notevole sforzo da parte di tutti i cittadini.

In Svizzera gli impianti che forniscono energia grazie a fonti energetiche rinnovabili sono principalmente: le centrali idroelettriche, gli impianti solari, gli impianti eolici e gli impianti geotermici.

Per ora, la fonte energetica rinnovabile più importante è rappresentata dall’oro blu, l’acqua, in quanto fornisce il 55% dell’energia prodotta nel nostro Paese.  Con le sue 677 centrali idroelettriche (considerando solo quelle con una potenza al generatore di minimo 300 kW) e la loro possibilità d’accumulazione, funzionando come una sorta di grande batteria, la Svizzera ricopre infatti un ruolo molto importante nel sistema di rete non solo svizzero, ma anche europeo.

Il sole come fonte di energia

Se l’acqua è da considerarsi come vero oro, il sole è ritenuto la fonte di energia ecologica per eccellenza.
Gli impianti fotovoltaici e gli impianti solari termici consentono di ricavare rispettivamente elettricità e calore dall’energia solare.

Secondo i dati di Svizzera Energia, un impianto fotovoltaico con una superficie di circa 20 m² arriva a coprire mediamente l’80% del fabbisogno di energia elettrica di una casa unifamiliare abitata da 4 persone, mentre un impianto solare termico di 4 m² fornisce più della metà del fabbisogno annuo di acqua calda.

L’ufficio Federale dell’Energia ritiene che, se dovessimo installare un impianto solare sulle facciate e i tetti di ogni immobile svizzero che abbia le caratteristiche per lo sfruttamento dell’energia solare, la Svizzera sarebbe in grado di produrre fino a 67 TWh all’anno, con la conseguente copertura del fabbisogno annuo di elettricità del paese.

Il cambiamento è nell’aria

In Ticino Il Consiglio di Stato, in linea con quanto programmato dalla Confederazione, ha stabilito la propria politica energetica attraverso il Piano Energetico Cantonale (PEC), che ha per obiettivo non solo quello di ridurre i consumi e le emissioni nocive, ma anche la diversificazione della produzione e dell’approvvigionamento.

Il Parco Eolico del Gottardo rientra a pieno titolo in questo programma, in particolare per quel che concerne la diversificazione. L’impianto del Gottardo è costituito da cinque aerogeneratori, che si prevede avranno una produzione media annua dai 16 ai 20 GWh. Tale quantità di energia sarebbe sufficiente per coprire il fabbisogno energetico annuale delle economie domestiche di tutta la Leventina.

Uno dei 5 aerogeneratori del Parco Eolico del Gottardo.

La produzione di energia dell’impianto eolico avviene più che altro durante la stagione invernale, fatto che permette di controbilanciare la produzione degli impianti fotovoltaici che producono soprattutto durante la stagione estiva.

D’altro canto la produzione non è programmabile, in quanto l’impianto produce energia solo in presenza di vento; per questa ragione l’impianto è concepito come complementare alle centrali elettriche.

Dalla terra, per la Terra

Nella Strategia energetica 2050, un ruolo importante è giocato dalla geotermia che sfrutta l’energia termica presente nel sottosuolo.

A una profondità di circa 15 metri la temperatura del suolo rimane costante durante tutto l’anno e più si va in profondità, più la temperatura aumenta; in genere nel sottosuolo svizzero si calcola che ogni km di profondità la temperatura aumenti di 30° C.

È possibile sfruttare quest’energia in diversi modi, per esempio con una o più sonde geotermiche abbinate a una termopompa. Le sonde geotermiche consistono in una serie di tubi inseriti nel terreno grazie a un’operazione di trivellazione. In questa rete di tubi che viene creata tra terreno ed edificio, viene immessa acqua a circuito chiuso.

L’acqua assorbe l’energia termica dal terreno e, collegando le sonde a una termopompa reversibile, saremo in grado di estrarre calore per il riscaldamento durante l’inverno e di smaltire calore per raffrescare durante l’estate.

A temperature superiori ai 100° C è possibile produrre anche energia elettrica grazie alla tecnologia EGS (Enhanced Geothermal Systems); in Svizzera, pur avendo secondo gli esperti un elevato potenziale in tal senso, non ci sono ancora impianti che producano elettricità tramite la geotermia. L’ostacolo principale è dovuto alle scarse conoscenze riguardo alla profondità del sottosuolo.

Energia di frenata, per accelerare il progresso

Un esempio di efficienza e creatività nel settore del recupero di energia è alla base di una nuova concezione di sfruttamento degli ascensori per produrre elettricità. L’energia “di frenata”, invece di essere sperperata, viene convertita in energia elettrica.

Una ditta svizzera è pioniera nell’implementazione di questa tecnologia: per tutti gli ascensori della Schindler la funzione di recupero diventerà di serie senza variazioni di prezzo.

L’idea sottesa è quella di trasformare gli ascensori di tutti gli edifici in piccole centrali elettriche.

Accumuliamo energia

Torre della Energy Vault a Castione.
Posa di sonde geotermiche a Paradiso.

Un limite importante delle fonti energetiche rinnovabili è quello relativo allo stoccaggio dell’energia, in particolare quella elettrica, per la difficoltà ad accumularla.

A Castione è stato recentemente installato un impianto sperimentale per risolvere la problematica dello stoccaggio e dell’accumulo di energia (“effetto batteria”) sviluppato dalla società californiana Energy Vault; tale impianto consiste in un sistema robotico, abbinato a gru alte 60 metri, che trasforma l’energia cinetica prodotta dalla movimentazione di blocchi di cemento in energia elettrica.

Le gru impilano questi blocchi in modo tale da formare una sorta di torre che funziona sulla base dello stesso principio, delle centrali idroelettriche a pompaggio, che accumulano l’energia riportando l’acqua nel bacino nel momento della giornata in cui l’elettricità costa meno.

Secondo lo stesso principio la torre solleva i blocchi di cemento quando il costo della corrente è basso o quando l’energia non viene richiesta e li riporta a terra quando l’energia è richiesta.

Nel settore della tecnologia dell’accumulo si stanno eseguendo diversi studi e sono già presenti sul mercato sistemi di accumulo estremamente efficienti, ma ancora troppo costosi, come per esempio le batterie a idrogeno.

Auto alimentate e auto che alimentano

Sul tema delle batterie ci si sta muovendo anche in Ticino: la start-up sun2wheel, per esempio, ha sviluppato un’applicazione che, nel caso di edifici dotati di impianti per la produzione di energia, consente di sfruttare le macchine elettriche per lo stoccaggio di quella prodotta in esubero. Le macchine elettriche con la carica bidirezionale, quando non sono in uso e sono posteggiate in garage, possono infatti essere utilizzate per accumulare l’energia e per fornirla alla casa qualora sia richiesta per alimentare gli impianti, i vari elettrodomestici o quant’altro.

La nuova start-up sun2wheel prevede una stazione di ricarica bidirezionale: grazie a questa, infatti, le macchine elettriche (quando posteggiate in garage e non in uso) possono essere utilizzate per accumulare l’energia utile all’abitazione.

Verso un obiettivo comune

Nel settore delle fonti energetiche rinnovabili e dello sviluppo di nuove tecnologie per produrre e stoccare energia c’è dunque grande fermento. Parallelamente rimangono comunque problematiche non risolte, in particolare quelle relative alla discontinuità dell’approvvigionamento e all’impossibilità di garantire costantemente la fornitura di energia già in un futuro prossimo.

Secondo gli esperti del settore una possibilità per ridurre la portata di queste incognite è quella di puntare in maniera sinergica su tecnologie consolidate e alternative,
su informatica, domotica e intelligenza artificiale per gestire fabbisogno e produzione in modo efficiente e senza sprechi.

Il raggiungimento degli obiettivi di Strategia energetica 2050 sarà dunque subordinato non solo allo sforzo di ciascun cittadino, ma anche allo sviluppo di nuove tecnologie e all’ottimizzazione di quelle esistenti.

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