L’energia è legata a tutte le attività umane: quando pensiamo o ci muoviamo utilizziamo energia immagazzinata nel nostro corpo; tutti gli oggetti che ci circondano o di cui facciamo uso hanno bisogno di energia per funzionare o ne hanno avuto bisogno per essere costruiti; l’energia illumina e riscalda le nostre case, ci permette di spostarci, alimenta gli strumenti coi quali produciamo il cibo e così via. Pertanto l’uomo ha imparato, nel corso della storia, ad utilizzarla in maniera sempre più efficiente, poiché da ciò è dipeso, sin dai primordi della civiltà, il raggiungimento di un maggiore benessere materiale: il progresso umano è andato di pari passo con le scoperte di nuove fonti energetiche. L’umanità è riuscita a migliorare costantemente la propria qualità della vita grazie ad una crescente disponibilità di energia primaria (il fuoco, l’agricoltura, l’animale, il carbone, il petrolio, il gas, l’acqua, il vento, l’uranio). Tuttavia questo modello di sviluppo, ad alto consumo di materiali e di energia, ha mostrato negli ultimi decenni tutti i suoi effetti collaterali. Infatti l’attuale società vive la contraddizione tra i vantaggi che il progresso le assicura e il degrado dell’ambiente derivante dallo sfruttamento delle risorse, che non possono essere rinnovate con la stessa velocità con la quale sono utilizzate. Lo sviluppo economico e l’aumento dei consumi che si sono avuti nel XX secolo, se da una parte hanno portato benessere per larghi strati della popolazione, dall’altra hanno creato pressioni sull’ambiente. Problemi, quali il deterioramento delle risorse, la perdita della biodiversità, la produzione di rifiuti, l’inquinamento prodotto dall’impiego dei combustibili fossili, dimostrano che la questione ambientale ha una dimensione planetaria. Inoltre oggi circa il 20% della popolazione mondiale utilizza più dell’80% delle risorse naturali disponibili, mentre un altro 20% rimane in condizioni di assoluta povertà. Non vi è perciò alcun dubbio che i paesi più poveri dovranno in futuro poter accedere ad una maggiore quota di risorse per garantire ai propri cittadini più salute e prosperità. Ed è proprio per tutelare la sopravvivenza del pianeta, assieme alla necessità di assicurare una più equa crescita sociale ed economica, che gli Stati si sono impegnati a perseguire un nuovo modello di sviluppo. Negli anni ’70 si iniziò a parlare del conflitto tra crescita economica e demografica e ambiente; per molto tempo la contrapposizione sembrò non avere possibili soluzioni. Ma negli anni ’80 cominciò a farsi strada un’idea, quella dello sviluppo sostenibile, che individua una sintesi del conflitto suddetto. Nel 1987 tale concetto trovò un’adeguata espressione e diffusione con il “Rapporto Brundtland” della Commissione Mondiale per l’Ambiente e lo Sviluppo, che lo definì come “lo sviluppo che consente alla generazione presente di soddisfare i propri bisogni senza compromettere la capacità delle future generazioni di soddisfare i loro propri bisogni”. Pertanto il conseguimento di quest’obiettivo nel settore dell’energia implica le seguenti tre condizioni: per quanto riguarda le risorse rinnovabili, i tassi di consumo non devono superare i loro tassi di rigenerazione; per le risorse non rinnovabili i tassi di consumo non devono superare i tassi di sviluppo di risorse sostitutive rinnovabili; per quanto riguarda l’inquinamento, i tassi di emissione degli agenti inquinanti non devono superare la capacità di assorbimento e rigenerazione da parte dell’ambiente. D’altra parte, oggi, quasi il 90% dell’energia nel mondo viene prodotta bruciando combustibili fossili, quali petrolio, carbone e metano. Considerando che la domanda globale di energia sta aumentando ad un ritmo di circa il 2% l’anno, si pone il problema di far fronte ad una loro eventuale scarsità. Inoltre è ormai accertato che proprio le attività, che utilizzano combustibili fossili, generano quei gas inquinanti i quali, una volta immessi nell’atmosfera, danneggiano l’ambiente. Gli autoveicoli, gli impianti di riscaldamento, le centrali termoelettriche e le industrie sono i principali responsabili dell’aumento dell’effetto serra, la cui conseguenza più preoccupante è la possibilità che si verifichino cambiamenti globali di clima: la temperatura media della Terra potrebbe aumentare di almeno 2°C . Ciò determinerebbe per alcune regioni la riduzione delle risorse idriche e l’aumento della siccità, con conseguente rischio di desertificazione, mentre per altre significherebbe il fenomeno opposto, crescita delle piogge, degli uragani e delle inondazioni. La conferenza di Kyoto (1997), molto oltre l’effettivo valore degli impegni assunti, ha segnato il momento dell’acquisizione della coscienza collettiva planetaria della non sostenibilità dei fattori ambientali e climatici dell’attuale modello di sviluppo, in particolare per effetto del ciclo produzione, consumo dell’energia. Infatti il Protocollo, che ne è derivato, impegna i paesi industrializzati e quelli in economia di transizione (i paesi dell’est europeo), responsabili del 70% delle emissioni mondiali di gas serra, a ridurle complessivamente del 5.2% rispetto ai livelli del 1990. Inoltre sono state indicate le politiche e le misure che dovranno essere adottate per raggiungere tale traguardo: promozione dell’efficienza energetica; sviluppo delle fonti rinnovabili di energia e delle tecnologie innovative per la riduzione delle emissioni; protezione ed estensione delle foreste per incrementare la capacità del pianeta di assorbire l’anidride carbonica; promozione dell’agricoltura sostenibile; misure fiscali appropriate per disincentivare le emissioni di gas serra. Infatti è questo il settore dal quale dipende oltre il 90% delle emissioni di CO2: è necessario ridurre il consumo di combustibili fossili e utilizzare fonti di energia pulite ovvero “emission free”. Le fonti energetiche rinnovabili possiedono due caratteristiche fondamentali, che rendono auspicabile un loro maggiore impiego: la prima consiste nel fatto che esse rinnovano la loro disponibilità in tempi brevi; l’altra è che il loro utilizzo produce un inquinamento ambientale non del tutto trascurabile. Tuttavia il loro contributo al bilancio energetico mondiale continua a rimanere modesto rispetto al potenziale tecnico disponibile. La situazione sta cambiando, pur se lentamente. Alcune di esse, in particolare l’energia eolica e la geotermia, sono altamente competitive, soprattutto se paragonate ad altre applicazioni decentrate. L’energia solare fotovoltaica rimane più dipendente da condizioni favorevoli. Dunque, nonostante i costi comparati per molte energie rinnovabili stiano diventando sfavorevoli, il loro uso spesso è ancora ostacolato da elevati costi iniziali di investimento rispetto agli impianti convenzionali. Inoltre le tecnologie dell’energia rinnovabile, come molte altre innovazioni, risentono di un’iniziale mancanza di fiducia da parte degli investitori, dei governi e degli utilizzatori, dovuta a scarsa dimestichezza con il loro potenziale tecnico ed economico e ad una resistenza generale al cambiamento e a nuove idee. Pertanto una politica a favore delle rinnovabili è diventata indispensabile: il progresso tecnologico di per sé non può eliminare i numerosi ostacoli non tecnici che impediscono la loro diffusione sui mercati dell’energia. Senza una strategia chiara e generale il loro sviluppo sarà ritardato. Un quadro stabile a lungo termine per il sostegno delle fonti rinnovabili che copra gli aspetti legislativi, amministrativi, ed economici è infatti la priorità assoluta per gli operatori del settore. La crescita dei consumi energetici nei prossimi decenni, sia nei paesi industrializzati sia in quelli in via di sviluppo, si è manifestata soprattutto mediante l’incremento della domanda di elettricità; basti pensare che circa un terzo della popolazione mondiale non ha accesso ad essa. Pertanto si pone il problema di come soddisfare tale esigenza in modo sostenibile dal punto vista ambientale e delle risorse energetiche. Nel settore elettrico, per ridurre i costi di produzione, si è puntato in passato sull’effetto scala, con aumento delle dimensioni delle centrali fino a 1000 MW. D’altra parte oggi si fa largo l’alternativa della generazione distribuita, cioè l’installazione di sistemi di generazione elettrica, con taglie da qualche decina di kW fino ad alcune decine di MW, collegati alla rete di distribuzione e ubicati nelle vicinanze dell’utente finale. Ci sono vari fattori che incoraggiano tale scelta. Innanzitutto, la liberalizzazione del mercato elettrico in molte nazioni permette l’ingresso di nuovi produttori, i quali, per essere competitivi, non potranno affrontare gli investimenti necessari per la costruzione di una centrale tradizionale. Inoltre le fonti rinnovabili risultano più vantaggiose se sfruttate in prossimità del luogo dove la risorsa naturale è disponibile. Infine in alcuni paesi industrializzati, fra cui l’Italia, le infrastrutture elettriche si sono rivelate del tutto inadeguate a sostenere i crescenti consumi; ciò ha causato dei lunghi black-out. Pertanto la generazione distribuita può rappresentare sia un intervento integrativo per la rete di distribuzione che un modo per tutelarsi dalle inefficienze della fornitura elettrica. Nell’attuale società, altamente dipendente dalle apparecchiature elettroniche, i black-out risultano intollerabili tanto alle utenze commerciali quanto ai privati cittadini. A tale proposito, la tecnologia, che in futuro sembra più idonea per l’affermazione della generazione distribuita, è quella delle celle a combustibile alimentate ad idrogeno. Infatti le celle sono più efficienti dei gruppi elettrogeni costituiti da motori a combustione interna e l’acqua calda da esse prodotte appare ideale per usi termici e sanitari. La diffusione delle fuel cells presuppone la possibilità di approvvigionamento dell’ idrogeno.. E’ piuttosto un vettore energetico, cioè un buon sistema per accumulare o trasportare energia. L’idrogeno è un vettore ideale per un modello energetico sostenibile, dato che: può essere prodotto da una pluralità di fonti, sia fossili che rinnovabili, tra loro intercambiabili e disponibili su larga scala per le generazioni future; può essere impiegato per applicazioni diversificate, dal trasporto alla generazione di energia elettrica, con un impatto ambientale nullo o estremamente ridotto sia a livello locale che globale. Accanto ai vantaggi, l’introduzione dell’idrogeno presenta ancora numerosi problemi connessi allo sviluppo delle tecnologie necessarie per rendere il suo impiego economico ed affidabile. Quest’aspetto è oggi al centro dei programmi di ricerca di molti inoltre le particolari caratteristiche di questo gas condizionano pesantemente la scelta di sistemi opportuni che consentano di raggiungere facilità di stoccaggio e trasporto nel rispetto di requisiti quali la sicurezza, la tutela dell’ambiente e l’economicità di tali processi. Nonostante le complesse problematiche coinvolte nelle varie fasi della filiera tecnologica dell’idrogeno, al momento esso rappresenta la speranza più concreta per la realizzazione di un sistema energetico non incentrato sui combustibili fossili, ma sulle fonti rinnovabili. La condizione fondamentale, affinché ciò si verifichi, è che l’idrogeno si affermi al più presto come carburante nel settore dei trasporti. La crescente esigenza di mobilità di persone e merci è una caratteristica della società moderna. Ciò è dovuto non solo allo sviluppo economico, ma anche all’aumento del tempo libero, al decentramento delle attività produttive e delle residenze, a modelli di comportamento che percepiscono l’autovettura privata come simbolo di libertà e di affermazione individuale. L’attuale sistema di mobilità, imperniato sulla gomma, è tra le principali cause dell’inquinamento acustico e atmosferico, e della congestione del traffico; fattori che rendono sempre più insostenibile la vita nelle nostre città. Pertanto da qualche anno le aziende automobilistiche ritengono improrogabile lo sviluppo e la commercializzazione del veicolo elettrico. Fra le varie soluzioni, quella più promettente a medio-lungo termine è basata sull’uso dell’idrogeno in veicoli equipaggiati con celle a combustibile. Del resto il motore a combustione interna, ormai utilizzato da più di cento anni, sembra destinato ad un’inevitabile tramonto tuttavia vi sono diversi impedimenti che si oppongono alla penetrazione del veicolo ad idrogeno e che richiedono un notevole sforzo per far sì che la tecnologia si affermi definitivamente su larga scala e non rimanga a lungo nella sua attuale fase sperimentale. Infatti il successo dell’idrogeno nel campo dell’autotrazione esige la predisposizione di una vasta gamma di infrastrutture integrate: occorre sviluppare non solo le celle a combustibile più adatte, ma anche serbatoi per equipaggiare i veicoli, sistemi di trasporto e reti di distribuzione paragonabili a quelli dei carburanti tradizionali. Tutto ciò, ovviamente, costituisce una grossa sfida per i prossimi anni. Una strategia vincente potrebbe essere quella di adeguare l’intero sistema energetico, e non i suoi settori disgiuntamente, alle esigenze necessarie per la transizione ad un’economia all’idrogeno. In altri termini è possibile pensare ad una società in cui le fonti rinnovabili, la generazione distribuita, e le celle a combustibile siano implementate in modo sinergico per il benessere dell’umanità.
Le fonti rinnovabili di energia possiedono un notevole potenziale per incrementare la sicurezza dell’approvvigionamento energetico e per contenere le emissioni nocive di CO2 in Europa. Tuttavia lo sviluppo del loro utilizzo dipenderà soprattutto da sforzi politici ed economici, che avranno successo solo se accompagnati da un controllo della domanda allo scopo di razionalizzare e stabilizzare i consumi. Nel medio termine le fonti rinnovabili sono l’unica risorsa energetica di cui l’UE ha un certo margine di manovra per aumentare i propri rifornimenti. Gli Stati Membri devono considerare questi obiettivi come propri e attuare, di conseguenza, una politica energetica in sintonia con quella dell’Unione; purtroppo ciò non avviene ancora dappertutto. Il problema dell’incremento di fornitura energetica da parte delle fonti rinnovabili sarà reso ancora più pressante dall’allargamento dell’UE, data la dipendenza dei paesi candidati dai combustibili tradizionali. D’altra parte l’allargamento potrebbe anche essere un’opportunità favorevole: la necessità di sostituire vecchie centrali e la richiesta di tecnologie ecocompatibili rendono le risorse rinnovabili particolarmente attraenti. Fra il 1985 e il 1998 l’aumento di produzione energetica da fonti rinnovabili è stato significativo in termini relativi (+30%), ma trascurabile in termini assoluti. La quota globale di energia rinnovabile è strettamente legata alle tendenze del consumo e del risparmio energetico.
Alcuni paesi, come la Germania, hanno adottato la domanda energetica 44 provvedimenti legislativi a sostegno del settore, mentre altri lo trascurano del tutto. Eppure non è solo una questione di politica energetica, ma anche una possibilità per uno sviluppo economico sostenibile d’altronde ci sono delle sfide socio-economiche da affrontare, infatti bisogna tener presente innanzitutto l’esistenza di ostacoli di natura strutturale al diffondersi delle fonti rinnovabili. Il sistema economico e sociale è basato su uno sviluppo centralizzato intorno alle sorgenti tradizionali di energia e soprattutto intorno alla produzione di elettricità. Però il problema più importante è finanziario: l’energia rinnovabile necessita di ingenti investimenti. Una possibile soluzione potrebbe essere quella di tassare le fonti energetiche più redditizie (nucleare, petrolio, metano) per finanziare un fondo regionale o nazionale. Inoltre prima che le fonti rinnovabili raggiungano un margine di profitto, esse avranno bisogno di aiuti statali per periodi relativamente lunghi. Infine leggi nazionali, regionali, e locali devono essere adottate per regolamentare la destinazione e l’uso del territorio in modo da stabilire un’assoluta priorità all’installazione di centrali elettriche basate sulle tecnologie rinnovabili. Infatti è alquanto paradossale che, quando l’energia nucleare incominciò a diffondersi, l’opinione pubblica non era in grado di opporsi all’installazione di un reattore, mentre adesso può ostacolare la costruzione di una centrale eolica. In altri termini il mercato dell’energia rinnovabile non potrà espandersi all’interno dell’UE senza una forte volontà politica da parte delle autorità pubbliche. Chiaramente i problemi della dipendenza esterna variano secondo i prodotti energetici. Per il carbone non vi sono problemi, poiché il mercato mondiale è molto fluido, ben distribuito geograficamente e senza tensioni sui prezzi. Per il petrolio o il gas è molto fragile e le riserve sono ripartite in modo diseguale. Le fluttuazioni di prezzo possono incidere gravemente sull’economia. I futuri fornitori dell’Unione non saranno numerosi, sostanzialmente si dipenderà dal Medio Oriente per il petrolio; dal Nord Africa per il gas. Si tratta di una questione urgente e complessa. Il prossimo inverno non sappiamo se sarà freddo o mite, ma di sicuro sappiamo che le bollette della luce e del gas subiranno nuovi rincari a causa della situazione congiunturale dei mercati energetici e del rialzo dei prezzi del gas naturale.
Una situazione non solo italiana, ma che riguarda l’Europa intera, con stime a dir poco allarmanti di un trend che tra la fine dell’anno in corso ed il prossimo potrebbe veder salire a 80 milioni gli europei in povertà energetica. È questo lo scenario di massima che ci attende, secondo l’Autorità di regolazione per energia, reti e ambiente, nonostante gli interventi del Governo dei mesi scorsi, tesi ad evitare un impatto troppo pesante di questa situazione sulle famiglie e le imprese. i prezzi dell’energia elettrica in Europa e in particolare in Italia stanno seguendo l’andamento del mercato del gas naturale, che è al rialzo negli ultimi tempi. Una situazione dominata dall’instabilità e l’incertezza, che prefigura secondo l’Autorità un primo quadrimestre del 2022 potenzialmente caratterizzato da rialzi dei prezzi e quindi da bollette più care per gli italiani. Dovrebbe migliorare con l’arrivo della prossima buona stagione, ma è pur vero che molto dipenderà anche dalle condizioni climatiche, che in quel periodo potrebbero colpire molte regioni con i celebri colpi di coda dell’inverno (che significa impennata dei consumi e della domanda di energia). Il costo dell’energia per le imprese, in particolare per le piccole e medie imprese, inoltre, sta prendendo la dimensione di una vera e propria emergenza. In quest’ottica, la riduzione del costo dell’energia è fondamentale per proseguire con maggiore fluidità verso la decarbonizzazione del Paese, andrebbe semmai operata una riforma strutturale in grado di alleggerire il peso della bolletta, per imprese e cittadini, con la rimozione anche parziale degli oneri generali. Una soluzione da tempo sollecitata dalle associazioni delle Pmi e che oggi potrebbe trovare una opportunità anche grazie alle risorse del Piano nazionale di ripresa e resilienza o PNRR.
Ma deduciamo che all’inizio fu la materia, e questa materia fu idrogeno, anche perché possiede la struttura chimica più semplice che si possa immaginare: un protone e un elettrone. A 14 miliardi di anni da quell’evento, ancora oggi, la materia dell’universo è composta per il 71% da idrogeno. Da lui discendono tutti gli elementi chimici, per fusione nucleare nelle stelle.
Ma è anche l’elemento più leggero e sulla Terra, come sulla maggior parte dei pianeti rocciosi a bassa gravità, non ce n’è traccia. O meglio, lo troviamo legato ad altri elementi, come l’ossigeno nell’acqua e il carbonio nel metano. La sua semplicità lo rende un ottimo strumento per stoccare elettroni, ma dato che non lo si trova libero sulla Terra, se lo si vuole usare occorre produrlo apposta. Una volta risolti i problemi per produrlo e impiegarlo comodamente, l’idrogeno può diventare uno stoccaggio di energia rinnovabile che attiva un favoloso “ciclo dell’acqua energetico” con emissioni zero: dall’acqua all’idrogeno per accumulare energia rinnovabile, dall’idrogeno all’acqua per utilizzare l’energia raccolta e trasportata a destinazione d’uso.
Come tutti gli accumulatori di energia, può essere pericoloso se tale energia si libera improvvisamente. Quindi… “maneggiare con cura”. L’efficienza di conversione dei sistemi a idrogeno, la sicurezza, gli investimenti necessari per modificare le tecnologie energetiche sono i principali scogli verso lo sviluppo di una “economia dell’idrogeno”. Ciò nonostante, negli ultimi vent’anni sono stati fatti passi da gigante e comunque, probabilmente, nel lungo periodo, sarà l’unica opzione possibile, sia per la gestione delle risorse naturali terrestri sia per l’espansione dell’uomo nel cosmo. Sembra fantascienza? no, non lo è; è solo Scienza”.
Maria Ragionieri
