Come le aziende energetiche producono elettricità da 6 principali fonti di energia alternativa

Nel 2001, l'86% dell'energia consumata negli Stati Uniti proveniva da combustibili fossili, mentre le fonti di energia rinnovabile generavano solo il 5,3%. Avanzando al 2022, la quota dei combustibili fossili è scesa al 79%, mentre le fonti rinnovabili sono cresciute al 13%, tramite Statista. Mentre il mondo affronta gli impatti dei cambiamenti climatici e delle emissioni di gas serra, la ricerca di fonti di energia sostenibili e alternative diventa sempre più critica.   Lo sfruttamento dell'energia da combustibili fossili ha storicamente consistito nell'estrazione di carbone e nella perforazione per il petrolio, entrambe risorse limitate. Le tecnologie di raccolta di energia alternativa sono ora un'alternativa promettente. Questo articolo esplora le varie forme di metodi di raccolta di energia sostenibile e alternativa, comprese fonti familiari come solare, eolica e idroelettrica, nonché fonti alternative emergenti come energia geotermica, delle onde e delle vibrazioni.

L'energia idroelettrica è, di gran lunga, la fonte di energia rinnovabile più produttiva. Nel 2020, l'energia idroelettrica ha prodotto oltre 4000 terawatt-ore, rappresentando il 17% della generazione elettrica globale. L'energia idroelettrica sfrutta l'energia potenziale gravitazionale dell'acqua per generare elettricità facendo passare l'acqua immagazzinata attraverso turbine idroelettriche. Per ulteriori informazioni su come funzionano le dighe idroelettriche, leggi il nostro articolo sui vantaggi dell'elettricità idroelettrica.   Oggi, la Cina domina il mercato dell'energia idroelettrica. L'energia idroelettrica fornisce quasi l'8% del consumo energetico totale della Cina, rappresentando quasi il 40% della capacità idroelettrica globale, secondo la IEA. La più grande diga idroelettrica del mondo, la Diga delle Tre Gole, si estende sul fiume Yangtze in Cina. Inoltre, quasi il 70% dei progetti di espansione dell'energia idroelettrica pianificati nell'Africa subsahariana, nel sud-est asiatico e in America Latina sarà costruito, finanziato o posseduto da aziende idroelettriche cinesi. Nel prossimo decennio, l'energia idroelettrica continuerà a crescere il suo contributo globale alla generazione di elettricità rinnovabile ben oltre la sua capacità attuale.

I generatori di energia eolica convertono l'energia cinetica dell'aria in movimento in elettricità e possono esistere sia su scala localizzata che vasta. La raccolta di energia eolica è così ampiamente adottata in tutto il mondo che rappresenta una produzione di energia superiore a quella dei sistemi solari.   I generatori su piccola scala, come il Thames Kosmos Wind Power Kit, possono generare abbastanza elettricità per alimentare un LED o caricare una piccola batteria. Nel frattempo, la turbina eolica più grande al mondo, alta come un edificio di 50 piani, ha appena stabilito un nuovo record di energia eolica per un singolo giorno, generando 384,1MWs. Questa singola turbina eolica ha generato abbastanza energia per quasi 170.000 case in 24 ore. A livello globale, l'energia eolica rappresenta la seconda produzione di energia dopo l'energia idroelettrica.

I generatori di energia solare convertono la radiazione solare in elettricità DC utilizzabile. Il sole è ormai una fonte di elettricità affermata, con pannelli solari presenti sui tetti di edifici commerciali, case e in vasti array indipendenti. Sebbene sia probabilmente la fonte rinnovabile più visibile per la maggior parte degli americani, il solare attualmente si classifica terzo a livello mondiale tra le fonti rinnovabili di elettricità.   Le celle solari come il AM-5610CAR-T di Panasonic possono essere utilizzate su piccola scala per generare energia per alimentare piccoli assemblati elettronici. Siamo più abituati a vedere le celle solari combinate in pannelli solari. Questi pannelli possono poi essere connessi a reti solari fotovoltaiche (PV) che possono essere scalate per competere con la generazione di energia da combustibili fossili. A convertire tutta quella energia solare in rete elettrica ci sono gli inverter solari che utilizzano semiconduttori di potenza come il NTH4L022N120M3S di onsemi.   La Cina è leader mondiale nell'adozione di energia solare, rappresentando il 37,5% della produzione globale secondo l'IEA. La Cina rappresenta anche più generazione solare rispetto ai sette paesi principali dietro di essa: Stati Uniti, Giappone, India, Germania, Australia, Spagna, Italia.

La produzione di energia geotermica utilizza il calore interno della Terra per generare energia elettrica. Le centrali geotermiche pompano acqua in profondità nel sottosuolo, dove viene naturalmente riscaldata, convertita in vapore e passata attraverso una turbina a vapore. Questo metodo di raccolta dell'energia emette quantità minime di gas serra, ma è limitato alle località con attività geotermica.   Gli Stati Uniti sono leader mondiali nella produzione di energia geotermica, con la California al primo posto tra gli stati per la raccolta di energia geotermica. La geotermia rappresenta una quota significativa della domanda totale di elettricità in paesi diversi come Islanda, El Salvador, Nuova Zelanda, Kenya e Filippine. In Islanda, l'energia geotermica soddisfa oltre il 90% della domanda di riscaldamento, sebbene non attraverso la produzione di elettricità. Tuttavia, l'energia geotermica non è mainstream e rappresenta solo lo 0.5% della generazione di elettricità basata su fonti rinnovabili in tutto il mondo.

Nei paesi costieri, la raccolta di energia dalle onde oceaniche rappresenta una frontiera più recente per la generazione di energia rinnovabile. L'energia marina, che può utilizzare sia turbine subacquee che boe di marea, ha visto solo 524 MW di produzione nel 2022. Francia e Corea del Sud hanno guidato il mondo, producendo rispettivamente 211 e 256 megawatt.   Tuttavia, l'Unione Europea prevede di aumentare la sua produzione di elettricità da onde e maree a 1GW entro il 2030, con la speranza di raggiungere i 40GW entro il 2050. Alcuni esperti ritengono che l'energia generata dalle onde e dalle correnti di marea potrebbe fornire oltre il 10% della domanda di elettricità mondiale, ma ci sono molte preoccupazioni riguardo a questi dispositivi che potrebbero impattare negativamente sugli ecosistemi oceanici. Altri ritengono che i generatori di elettricità da onde e maree possano contemporaneamente fungere da micro-ecosistemi per le alghe che possono raccogliere CO2 dall'atmosfera e per i molluschi che puliscono gli oceani.

La transizione dai combustibili fossili a fonti di energia alternative e sostenibili è ben avviata, con il panorama di adozione che varia ampiamente da paese a paese. Paesi con un'abbondanza di una risorsa — calore geotermico in Islanda, onde in Francia — sviluppano tecniche che vengono imitate e adottate altrove. L'evoluzione dei metodi di raccolta dell'energia può essere osservata nell'impegno globale a ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili finiti e dannosi per l'ambiente. Una più ampia adozione delle tecnologie di raccolta dell'energia alternativa crescerà nei prossimi decenni, aprendo la strada a un futuro energetico più sostenibile.