Le tecnologie energetiche del futuro

La sempre crescente domanda mondiale di energia, unita alle preoccupazioni per il cambiamento climatico e alla limitata disponibilità di combustibili fossili, ha portato a un crescente interesse per lo sviluppo di tecnologie energetiche in grado di rispondere alle necessità del presente e del futuro, ovvero:

• basso impatto ambientale
• rinnovabili, quindi senza bisogno di materia prima
• sostenibili a lungo termine

Quali sono quindi le tecnologie più promettenti per produrre energia nei prossimi 100 anni? Vediamo i loro principi di funzionamento e le loro potenziali applicazioni.

Energia solare

Tra le fonti più abbondanti, costanti e già sfruttate sul pianeta abbiamo l’energia solare. La sua rapida e costante crescita la mette in cima tra le tecnologie energetiche del futuro.

I pannelli fotovoltaici che tutti conosciamo consentono di catturare l’energia del sole e di convertirla in elettricità utilizzabile. Il principio alla base del loro funzinamento si basa sull’effetto fotovoltaico del silicio, che genera naturalmente una corrente elettrica quando viene esposto alla luce solare.

Nel corso degli anni però sono state sviluppate diverse tecnologie alternative e complementari al silicio, che hanno portato a una maggiore efficienza e a una riduzione dei costi. Una delle tecnolgie più utilizzata ad esempio sono le celle solari con uno strato in perovskite. Queste hanno dimostrato di avere un’efficienza superiore del 15-30% e bassi costi di produzione, il che da subito le ha rese una tecnologia promettente.

Le applicazioni pratiche dell’energia solare sono ben note:

• dai dispositivi portatili a energia solare come caricabatterie e lampadine
• a sistemi solari residenziali e commerciali sui tetti
• fino a impianti solari su larga scala con pannelli o torri solari  

Energia nucleare

In passato l’energia nucleare è stata la fonte energetica più controversa in assoluto, principalmente a causa dei problemi di sicurezza e del rischio di incidenti, ma oggi?

I progressi tecnologici hanno reso l’energia nucleare una fonte decisamente sicura e promettente per il futuro.

Tra le novità più significative ci sono:

• l’uso estensivo di contenimenti primari di sicurezza
• l’implementazione di protocolli di sicurezza in fase progettuale
• l’uso di tecnologie di con maggiore stabilità termica e meccanica
• l’inserimento di discpositivi di sicurezza passiva

Tutte queste componenti hanno ridotto drasticamente il rischio di incidenti, e si può dire del tutto gli incidenti reali.

La tecnolgia energetica però continua a migliorare ed è arrivata oggi allo sviluppo di piccoli reattori modulari (SMR: Small Modular Reactors) trasportabili via camion. Questi reattori di nuova generazione possono essere utilizzati in luoghi remoti o per fornire energia di riserva durante le emergenze.

In generale le scorie nucleari e il rischio di esposizione alle radiazioni sono problemi già ampiamenti affrontati e risolti, con misure di sicurezza in grado di reggere a catastrofi di livello “terremoto”.

Stoccaggio dell’energia

Un aspetto sottovalutato ma forse altrettanto importante delle tecnologie energetiche future è proprio lo stoccaggio di energia, la cui efficienza migliora i consumi e incentiva le rinnovabili.

Ma cosa sono i sistemi di stoccaggio? Essenzialmente delle batterie: consentono di immagazzinare l’energia quando è abbondante e di rilasciarla quando è necessaria.

Per questo tra le tecnolgie più utilizzate troviamo proprio le batterie agli ioni di litio, ma anche l’accumulo di acqua nelle centrali idroelettriche o altre forme di stoccaggio termico.

Le batterie agli ioni di litio sono di uso comune nell’elettronica portatile e ormai nei veicoli elettrici, ma Tesla ha dimostrato la loro utilità anche nell’accumulo di energia dalle fonti rinnovabili.

L’accumulo idroelettrico consiste invece nel pompare l’acqua in salita verso un serbatoio di grandi dimensioni nei periodi di eccesso di energia e di rilasciarla attraverso turbine per generare elettricità quando la domanda di energia è elevata. 

Le tecnologie di stoccaggio termico, come il riscaldamento di sali fusi che mantengono la loro temperatura a lungo, prevedono l’immagazzinamento del calore generato da fonti di energia rinnovabili e il suo utilizzo per generare elettricità quando necessario. Questa tecnologia è utilizzata principalmente nelle torri solari.

L’efficienza di questi processi determinerà quanta energia viene sprecata, quindi ridurla al minimo è una priorità.

Le tecnologie di stoccaggio dell’energia sono quindi fondamentali per l’integrazione delle fonti di energia rinnovabili, in quanto possono contribuire a risolvere il problema dell’intermittenza. Invece quindi di bloccare le centrali eoliche in periodi di scarsa domanda, ha decisamente più senso immagazzinare l’energia prodotta dalla natura per utilizzarla quando serve. 

Impatto ambientale e sociale delle future tecnologie energetiche

Alla base dei ragionamenti sulle tecnologie energetiche del futuro c’è una considerazione dei potenziali impatti ambientali e sociali che possono avere.

Sebbene molte di queste tecnologie siano progettate per essere pulite e sostenibili, possono comunque avere conseguenze indesiderate.

Ad esempio, i parchi solari su larga scala possono avere un impatto negativo sulla biodiversità e sugli habitat naturali. Le centrali nucleari richiedono quantità significative di acqua per il raffreddamento, il che può essere un problema in aree con scarsità idrica. E i sistemi di accumulo di energia possono avere un impatto ambientale, come l’uso di materiali tossici nella produzione delle batterie, o lo stravolgimento della fauna locale in caso di dighe.

Per mitigare questi impatti, è importante sviluppare e implementare le future tecnologie energetiche in modo responsabile e sostenibile. Non con idealismi irraggiungibili, ma includendo valutazioni di impatto ambientale e coinvolgendo le comunità locali per prendere decisioni più futuribili e sane.