Energie rinnovabili spiegate: Come funzionano il solare, l'eolico, l'idroelettrico, la geotermia e la biomassa

Le cinque principali fonti di energia rinnovabile

L'U.S. Energy Information Administration (EIA) identifica cinque principali fonti di energia rinnovabile utilizzate per l'elettricità e il calore: biomassa, geotermia, idroelettrico, solare ed eolico. Ognuna converte una diversa risorsa naturale — la luce solare, l'aria in movimento, l'acqua che scorre, il calore sotterraneo o la materia organica — in energia utilizzabile.

Energia solare

L'EIA descrive tre tecnologie solari: celle fotovoltaiche (PV) che convertono la luce solare direttamente in elettricità, sistemi solari termici che riscaldano l'acqua o l'aria per gli edifici e collettori solari concentrati che riscaldano un fluido utilizzato per generare elettricità.

Energia eolica

Le turbine eoliche convertono l'aria in movimento in elettricità e sono solitamente raggruppate in parchi eolici. Secondo l'EIA, la maggior parte dei parchi eolici degli Stati Uniti opera attualmente nella regione centrale del paese, con l'espansione dell'eolico offshore pianificata.

Energia idroelettrica

L'energia idroelettrica genera elettricità dall'acqua che scorre. L'EIA distingue tra l'energia idroelettrica convenzionale, che utilizza dighe o il flusso dei fiumi per far girare le turbine, e l'energia idroelettrica da accumulo per pompaggio, che sposta l'acqua tra due serbatoi a diverse elevazioni per immagazzinare e rilasciare energia.

Energia geotermica

L'energia geotermica è il calore dall'interno della Terra. L'articolo esplicativo dell'EIA sulla geotermia elenca tre usi: bagnarsi in sorgenti calde, riscaldare gli edifici e generare elettricità.

Energia da biomassa

L'energia da biomassa proviene da materiale vegetale non fossilizzato. L'EIA la raggruppa in tre categorie: biocarburanti come etanolo e biodiesel per i trasporti, rifiuti solidi urbani e biogas bruciati per produrre elettricità, e legno — residui della silvicoltura e pellet di legno utilizzati per il riscaldamento e la cucina. L'EIA nota che il legno è la seconda fonte di energia rinnovabile più grande negli Stati Uniti.

Capacità globale rispetto al mix di elettricità negli USA

Le due metriche sottostanti non sono direttamente comparabili: i dati globali misurano la capacità installata (la produzione massima che una tecnologia potrebbe produrre), mentre i dati USA misurano la quota effettiva di elettricità generata nel 2023. I dati sulla capacità globale per la fine del 2024 provengono dall'Agenzia Internazionale per le Energie Rinnovabili (IRENA), come riportato da Balkan Green Energy News; le quote di generazione negli USA provengono dall'EIA.

A livello mondiale, la capacità totale di energia rinnovabile ha raggiunto 4,49 TW entro la fine del 2024, in aumento di 585 GW (+15,1%) rispetto al 2023 — il più grande aumento annuale mai registrato, secondo i dati IRENA citati da Balkan Green Energy News. Il solare e l'eolico insieme hanno rappresentato la maggior parte di questa crescita, mentre l'idroelettrico, la bioenergia e la geotermia si sono espansi più lentamente. Negli Stati Uniti, le energie rinnovabili nel complesso hanno fornito il 21,4% della generazione di elettricità su scala di servizi pubblici nel 2023, dietro ai combustibili fossili (60,0%) e davanti al nucleare (18,6%), secondo l'EIA; l'eolico è stato il singolo maggiore contributore alle energie rinnovabili.

Lo stesso rapporto ha notato che la Cina ha rappresentato il 63,8% di tutta la capacità di energia rinnovabile aggiunta a livello mondiale nel 2024, incluso il 70,5% della nuova capacità eolica e il 61,5% della nuova capacità fotovoltaica solare, e che il paese ora detiene più della metà della capacità solare globale a 888 GW.

Come verificare quale fonte rinnovabile si adatta a una posizione

Basato su come ogni tecnologia funziona secondo l'EIA, questi sono i controlli di base utilizzati per giudicare se una fonte rinnovabile è adatta a un determinato sito:

1. Controllare l'esposizione alla luce solare: i sistemi fotovoltaici e solari termici si basano sulla conversione diretta della luce solare in elettricità o calore, quindi un'esposizione solare consistente è il requisito fondamentale.
2. Valutare i modelli di vento locali: le turbine eoliche richiedono venti sufficienti e coerenti; negli USA, la maggior parte dei parchi eolici esistenti sono concentrati nella regione centrale, mentre i siti offshore vengono sviluppati separatamente.
3. Cercare acqua che scorre: l'energia idroelettrica convenzionale ha bisogno di una diga o di un flusso fluviale abbastanza forte da far girare una turbina, mentre l'energia idroelettrica da accumulo per pompaggio ha bisogno di due serbatoi a diverse elevazioni.
4. Identificare il calore geotermico: l'EIA elenca le sorgenti calde, il riscaldamento degli edifici e la generazione di elettricità come i principali usi del calore geotermico, quindi le sorgenti calde locali o le risorse di calore sotterraneo indicano il potenziale per questi usi.
5. Garantire una fornitura di materia prima di biomassa: la disponibilità di residui di legno, rifiuti solidi municipali, fonti di biogas o colture per biocombustibili determina se la produzione di energia da biomassa è praticabile, poiché ognuna richiede un approvvigionamento costante di materiale organico.

Perché il mix è importante

Nessuna singola fonte rinnovabile domina entrambe le misure. Il solare guida la capacità installata globale, l'idroelettrico è la più grande fonte rinnovabile per capacità dopo il solare, e l'eolico fornisce la quota più grande della generazione effettiva di elettricità rinnovabile negli USA. Le differenze riflettono come la capacità (quello che una centrale potrebbe teoricamente produrre) differisce dalla generazione (quello che è effettivamente prodotto).