L’energia luminosa del Sole viene catturata dalle piante con la fotosintesi e viene immagazzinata nelle molecole degli zuccheri sotto forma di energia chimica. Le piante verdi costituiscono, proprio per questo, la base di tutta le catene alimentari della Terra. Inoltre è sempre l’energia solare che mantiene in funzione il ciclo dell’acqua: il calore che proviene dal Sole fa evaporare l’acqua dalle superfici dei mari e dei laghi e ne consente quindi il ritorno nell’atmosfera. Anche l’energia chimica contenuta nei combustibili fossi deriva dal Sole, perché carbone, petrolio e gas naturale sono i resti di organismi viventi vissuti milioni di anni fa. Il Sole è dunque la nostra primaria fonte di energia. Da essa derivano quasi tutte le fonti di energia che utilizziamo per sostenere la nostra società industriale. Le fonti di energia si possono classificare in fonti non rinnovabili e fonti rinnovabili. Con il termine fonti non rinnovabili di energia, indichiamo tutte quelle che fonti che sono consumate con tanta rapidità che è impossibile che si ricostituiscano seguendo gli stessi lentissimi processi naturali che le hanno prodotte. Appartengono a questo gruppo i combustibili fossili, come il carbone, il  gas naturale e il petrolio e l’uranio. 

Con il termine fonti rinnovabili di energia, si intendono delle fonti che si rigenerano in tempi brevi se confrontati con i tempi caratteristici della storia umana. Le fonti di tali forme di energia sono dette risorse energetiche rinnovabili, di queste fanno parte per esempio l’energia solare e l’energia geotermica.

FONTI NON RINNOVABILI

Le fonti non rinnovabili sono quelle più sfruttate dall’umanità perché in grado di produrre le maggiori quantità di energia con impianti tecnologicamente semplici e collaudati. Spesso, l’utilizzo di tali fonti porta con sé problemi di inquinamento ambientale quali la produzione di gas serra o scorie radioattive.

Sono fonti di energia non rinnovabile:

• i combustibili fossili:
  • carbone;
  • petrolio;
  • gas naturali.
• elementi usati per la produzione di energia nucleare, quali l’uranio ed il plutonio.

  I COMBUSTIBILI FOSSILI

Si definiscono fossili quei combustibili derivanti dalla trasformazione di sostanza organica, seppellitasi sottoterra nel corso delle ere geologiche, in forme molecolari via via più stabili e ricche di carbonio.

L’utilizzo dei combustibili fossili risale alla fine del XVIII secolo con l’inizio della rivoluzione industriale in Europa e America del Nord, con il forte incremento di richiesta energetica da parte delle industrie; fino agli anni cinquanta il fabbisogno energetico era principalmente soddisfatto dall’utilizzo del carbone. La nascita stessa della rivoluzione industriale inglese venne favorita dalla presenza di numerosi giacimenti carboniferi, minerariamente sfruttabili, nel territorio nazionale e l’uso del carbone per il trattamento dei minerali ferrosi iniziò all’inizio del XVIII secolo. L’utilizzo dei combustibili fossili come principale risorsa di energia è incrementata notevolmente nel XX secolo, nella seconda metà del quale si è osservata l’affermazione del petrolio come principale fonte energetica, rispetto al carbone troppo inquinante e in molti casi economicamente più gravoso nell’assieme dei costi di estrazione e trasporto all’utilizzatore finale; si stima che nel 1955 i combustibili fossili contribuissero al 52% del fabbisogno energetico mondiale, ed il loro apporto crebbe al 64% nel 1970.

Oggi i combustibili fossili provvedono a poco più dell’85% del fabbisogno energetico mondiale: di questo il petrolio contribuisce per il 40%, il carbone per il 26% e il gas naturale (in forte crescita di consumo) per il 23%. Un ulteriore 7% viene ricavato dall’energia nucleare; a questo proposito si osserva che per quanto l’uranio non possa essere considerato un combustibile fossile, come fornitore di energia faccia parte delle risorse naturali limitate e non rinnovabili

 FONTI RINNOVABILI

Grazie alla loro capacità di rigenerarsi, molte risorse energetiche rinnovabili sono considerate “inesauribili”, nel senso che si rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono consumate oppure non sono “esauribili” nella scala dei tempi di “ere geologiche”. Fanno eccezione alcune risorse energetiche che pur essendo rinnovabili sono esauribili; ad esempio le foreste sono considerate rinnovabili ma possono esaurirsi a causa di un eccessivo sfruttamento di tali risorse da parte dell’uomo. Le energie rinnovabili sono forme di energia alternative alle tradizionali fonti fossili e molte di esse hanno la peculiarità di essere “energie pulite”, ovvero di non immettere nell’atmosfera sostanze inquinanti e/o climalteranti (quali ad esempio la CO₂); per tale motivo, sono alla base della cosiddetta “politica verde”. Inoltre questo tipo di energia permette l’uso di metodi sostenibili per il loro sfruttamento; in tal caso, il loro utilizzo non pregiudica le stesse risorse naturali per le generazioni future. Le risorse rinnovabili, siano esse materiali o energetiche, sono risorse naturali che, per caratteristiche naturali o per effetto della coltivazione dell’uomo, si rinnovano nel tempo e possono essere considerate inesauribili, ovvero possono risultare disponibili per l’utilizzo da parte dell’uomo pressoché indefinitamente. Per quanto attiene alle risorse “coltivabili” (foreste, pascoli e generalmente suoli agricoli), il mantenimento delle caratteristiche di rinnovabilità può dipendere anche dalle tecniche di coltivazione e dal tasso di sfruttamento del suolo. Una risorsa rinnovabile si dice anche “sostenibile”, se il tasso di rigenerazione della medesima è uguale o superiore a quello di utilizzo. Tale concetto implica la necessità di un uso razionale delle risorse rinnovabili ed è particolarmente importante per quelle risorse – quali, ad esempio, le forestali – per le quali la disponibilità non è indefinita, rispetto ai tempi d’evoluzione della civiltà umana sulla Terra, quali invece, ad esempio, le fonti solari o eoliche. Le risorse rinnovabili presentano numerosi vantaggi, di cui i maggiori sono senza dubbio l’assenza di emissioni inquinanti durante il loro utilizzo (fatta eccezione per le biomasse) e la loro inesauribilità (nella maggioranza dei casi). L’utilizzo di queste fonti non ne pregiudica dunque la disponibilità nel futuro e sono preziose per ottenere energia riducendo al minimo l’impatto ambientale.

Per quanto riguarda le fonti rinnovabili di tipo energetico, si considerano tali:

• l’irraggiamento solare (per produrre energia chimica, energia termica ed energia elettrica);
• il vento (fonte di energia meccanica ed energia elettrica);
• le biomasse (combustione, in appositi impianti per generazione termica e cogenerazione di calore ed elettricità);
• le maree e le correnti marine in genere;
• le precipitazioni utilizzabili tramite il dislivello di acque (fonte idroelettrica).

Le fonti di energia rinnovabili associate a tali risorse sono l’energia idroelettrica, solare, eolica, marina e geotermica. L’utilizzo di tali fonti è spesso sostenibile. Al contrario, le energie “non rinnovabili” (in particolare fonti fossili quali petrolio, carbone, gas naturale) possono esaurirsi nel giro di poche generazioni umane, da una parte a causa dei lunghi periodi di formazione e dall’altra parte a causa dell’elevata velocità alla quale vengono consumati. È utile sottolineare come le forme di energia presenti sul nostro pianeta (ad eccezione l’energia nucleare, l’energia geotermica e quella delle maree) hanno quasi tutte origine dall’irraggiamento solare, infatti:

• senza il Sole non esisterebbe il vento, che è causato dal non uniforme riscaldamento delle masse d’aria, e con esso l’energia eolica;
• l’energia delle biomasse può essere considerata energia solare immagazzinata chimicamente, attraverso il processo della fotosintesi clorofilliana;
• l’energia idroelettrica, che sfrutta le cadute d’acqua, non esisterebbe senza il ciclo dell’acqua dalla vaporizzazione alla pioggia, innescato dal Sole;
• i combustibili fossili (carbone, petrolio e gas naturale) derivano dall’energia del sole immagazzinata nella biomassa milioni di anni fa attraverso il processo della fotosintesi clorofilliana.

Se la definizione in senso stretto di “energia rinnovabile” è quella sopra enunciata, spesso vengono usate come sinonimi anche le locuzioni “energia sostenibile” e “fonti alternative di energia”. Esistono tuttavia delle sottili differenze:

• Energia sostenibile è una modalità di produzione ed uso dell’energia che permette uno sviluppo sostenibile: ricomprende dunque anche l’aspetto dell’efficienza degli usi energetici.
• Fonti alternative di energia sono in genere fonti di energia alternative a fossili e nucleari da fissione; rientra tra queste, anche l’energia nucleare da fusione, considerata alternativa all’uso di idrocarburi e carboni, ed all’uso di fonti energetiche che sfruttano la fissione nucleare. Comprendono dunque anche le energie rinnovabili.

La normativa europea (Direttiva 2009/28/CE) ha provveduto a fare chiarezza circa quali fonti siano effettivamente considerate rinnovabili, in modo da evitare classificazioni opinabili o poco scientifiche.

La legge italiana ha recepito, attraverso il Decreto Legislativo 28 del 03/03/2011, i contenuti della Direttiva 2009/28/CE, compresa la parte relativa alle definizioni. A tutti gli effetti di legge quindi, anche in Italia le fonti di energia rinnovabile sono: l’energia eolica, solare, aerotermica, geotermica, idrotermica e oceanica, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas.

• energia solare
  • solare termico e termodinamico
  • solare fotovoltaico
• energia eolica
• energia idroelettrica
• energia geotermica
• energia da biomasse
  • biocarburanti, gassificazione, biogas
  • oli vegetali
  • olio di alghe
  • cippato
• energia marina
  • energia delle correnti marine
  • energia a gradiente salino (osmotica)
  • energia mareomotrice (o delle maree)
  • energia del moto ondoso
  • energia talassotermica (OTEC)
• energia o cogenerazione da acqua di falda
• energia aerotermica
• gas di discarica
• gas residuati dai processi di depurazione.

Una distinzione che spesso viene fatta in tale ambito è quella tra fonti rinnovabili “classiche” (essenzialmente energia idroelettrica e geotermica) e fonti rinnovabili “nuove” (anche dette “NFER“), tra cui vengono generalmente incluse l’energia solare, eolica e da biomassa.

Nell’ambito della produzione di energia elettrica le fonti rinnovabili vengono inoltre classificate in “fonti programmabili” e “fonti non programmabili‘, a seconda che possano essere programmate in base alla richiesta di energia oppure no. Secondo la definizione del Gestore dei Servizi Energetici (GSE, anche conosciuto come GRTN), nel primo gruppo rientrano “impianti idroelettrici a serbatoio e bacino, rifiuti solidi urbani, biomasse, impianti assimilati che utilizzano combustibili fossili, combustibili di processo o residui”, mentre nel secondo gruppo (non programmabili) si trovano “impianti di produzione idroelettrici fluenti, eolici, geotermici, fotovoltaici, biogas”

Talvolta, in alcuni ambiti, anche risparmio energetico ed efficienza energetica sono considerate – per estensione – “fonti rinnovabili”, sebbene a rigore tali tematiche facciano parte dell’utilizzo razionale dell’energia, e non della loro produzione. Taluni, ancora, considerano questi due aspetti, legati all’uso piuttosto che alla produzione, all’interno della categoria dell’energia sostenibile.

La tematica si intreccia anche con il problema del riscaldamento globale e delle emissioni di CO₂: una definizione parallela di energie rinnovabili riguarda quindi anche il fatto che esse non contribuiscano all’aumento dell’effetto serra (pur fra difficoltà di effettiva verifica delle emissioni effettive e reali di tutta la filiera energetica/produttiva), sebbene anche in questo caso sia più rigoroso parlare di energia sostenibile, essendo l’accento posto sugli effetti ambientali della produzione di energia, piuttosto che sulle fonti da cui viene ottenuta.