Top 5 CommercialRenewable Energy Sources

Renewable Energy is Good for Business

2020 è stato senza dubbio un anno di prime volte. Ma sapevate che ha anche segnato un anno di successi senza precedenti nell’industria dell’energia pulita?
Per la prima volta, la generazione di energia rinnovabile non solo ha superato la produzione di energia da carbone, ma si è anche saldamente posizionata come l’opzione energetica più economica, su scala e provata disponibile.
I fondi di investimento aziendali e ambientali, sociali e di governance (ESG) hanno stimolato gran parte di questa crescita. Dimostrando che l’energia rinnovabile è un bene per gli affari, gli accordi di acquisto di energia elettrica (PPA) sono aumentati mentre gli impegni aziendali pubblici, come il RE100, per passare al 100% di energie rinnovabili hanno anche superato il mercato.
Cosa rende una fonte di energia rinnovabile e perché sono così popolari?

Che cosa è l’energia rinnovabile?

Ci sono due fattori chiave che rendono l’energia rinnovabile. Primo, è generata da risorse naturali che si rigenerano facilmente. Secondo, l’energia rinnovabile crea anche poche o nessuna emissione di gas serra (GHG).
Molte persone pensano all’energia rinnovabile come a qualcosa di nuovo. In realtà, l’energia disponibile attraverso le risorse naturali è qualcosa su cui l’umanità ha fatto affidamento da quando ha imparato a cucinare su un fuoco di legna, a navigare verso nuovi luoghi grazie alla potenza del vento, o ad alimentare le prime fabbriche con ruote ad acqua.

L’energia rinnovabile è l’opzione energetica più economica

I soldi parlano. E si dice che sfruttando una varietà di fonti, l’energia rinnovabile è spesso l’opzione energetica più economica – anche senza sussidi governativi.
L’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (IRENA) ha pubblicato un rapporto nel maggio 2020 che mostra che il costo del solare fotovoltaico su scala industriale – la tecnologia di pannelli solari più diffusa, versatile e conveniente oggi sul mercato – o l’energia solare fotovoltaica è diminuita dell’82% dal 2010. Durante lo stesso periodo di tempo, i costi per l’eolico onshore e offshore sono diminuiti rispettivamente del 39% e del 29%.
Quindi la decarbonizzazione del settore energetico non solo è fattibile, ma è conveniente – il che spiega perché l’energia rinnovabile sta sostituendo i combustibili fossili. Secondo la U.S. Energy Administration, le rinnovabili costituivano più del 17% del mix energetico degli Stati Uniti nel 2019 – quasi il doppio della quota del 9% nel 2000. Le proiezioni conservative sono che possiamo superare il 30% nei prossimi 10 anni, entro il 2030.

Le prime 5 fonti commerciali di energia rinnovabile, classificate per quota di mercato e crescita, sono:

1. Eolico
2. Idroelettrico
3. Solare
4. Geotermico
5. Emergente &Potenziatori di emissioni

#1: Energia eolica

“Per ora, il vento è una forza indomita e non imbrigliata; e molto probabilmente una delle più grandi scoperte che saranno fatte in futuro sarà quella di domarlo e imbrigliarlo.”
– Abraham Lincoln
Nel suo rapporto 2019 Wind Powers America, l’American Wind Energy Association identifica il vento come la principale fonte di energia rinnovabile e senza emissioni dell’America.
L’energia eolica fornisce il 7% di tutta l’elettricità degli Stati Uniti con quasi 60.000 turbine eoliche su larga scala che operano in 41 stati e due territori – controlla la mappa del vento degli Stati Uniti per vedere dove viene generata l’elettricità vicino a te. L’energia eolica include l’elettricità generata da siti onshore (come il Frontier II da 350 MW in Oklahoma e il Maryneal da 182 MW in Texas), torri massicce offshore e turbine più piccole situate su e tra proprietà commerciali. Nel 2020, l’Energy Information Administration prevede che il vento diventerà la fonte di generazione numero 1, comprendendo il 44% di tutta la nuova capacità di generazione elettrica.
Non è sorprendente che la generazione eolica sia la numero 1, considerando che l’uso del vento come energia da parte dell’umanità risale fino alle prime navi a vela, tra il 3000 e il 1500 a.C. In funzione da oltre 1.000 anni, i mulini a vento di Nashtifan, Iran, sono tra i più antichi del mondo, e hanno resistito a venti fino a 74 miglia all’ora. Che sia usata come energia per il trasporto o convertita in energia meccanica per pompare l’acqua, macinare il grano o alimentare i motori a vapore, l’energia eolica è pulita, abbondante e disponibile in tutto il mondo.
Qual è il prossimo passo del vento? Grazie ai grandi progressi nelle prestazioni onshore e alla creazione di enormi torri eoliche offshore, la più grande turbina è attualmente alta più di 722 piedi e genera individualmente 9,5 MW di elettricità. Le turbine future potrebbero essere ancora più alte, in volo, e includere aquiloni di tipo militare, microgeneratori che lavorano in ambienti con poco vento e persino turbine senza pale.

#2: Hydropower

“L’acqua è per me, lo confesso, un fenomeno che risveglia continuamente nuovi sentimenti di meraviglia ogni volta che la vedo.”
– Michael Faraday, 1853 Inventore del primo generatore elettrico.
Il numero 2 (in precedenza il numero 1 fino a quando il vento lo ha superato nel 2020) è quello che dà la vita: l’acqua e la sua alternativa di generazione di energia, l’energia idroelettrica. Secondo la National Hydropower Association, l’energia prodotta dalle acque in movimento – fiumi, torrenti e maree oceaniche – rappresenta il 7% della produzione totale di elettricità.

L’energia idroelettrica è una delle fonti di energia più antiche del pianeta. I contadini dell’antica Grecia usavano l’acqua in movimento per far girare le turbine e completare compiti come la macinazione del grano. Durante la rivoluzione industriale degli Stati Uniti, l’energia idroelettrica ha fornito l’energia meccanica necessaria per produrre tessuti e altre attrezzature. E nel 1882, la prima centrale idroelettrica degli Stati Uniti fu costruita ad Appleton, Wis. Una delle più grandi holding energetiche commerciali del paese, Duke Energy (società madre di Duke Energy Renewables), ha iniziato le sue operazioni come azienda idroelettrica nel 1900. L’azienda continua a possedere e gestire 31 impianti idroelettrici e due impianti di accumulo con pompaggio.
Oggi, 2.500 dighe in 41 stati e due territori forniscono 78 gigawatt (GW) di energia idroelettrica convenzionale e 22 GW di accumulo con pompaggio. In confronto, ci sono più di 80.000 dighe in tutta la nazione che non producono elettricità. Anche se non tutte queste dighe sono adatte alla produzione di energia, uno studio del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti suggerisce che l’aggiunta di capacità di generazione di energia a solo 100 di queste dighe potrebbe potenzialmente aggiungere fino a 8 GW di nuova capacità rinnovabile – abbastanza energia per alimentare circa 3,2 milioni di case e aumentare la dimensione del parco idroelettrico convenzionale esistente del 10%.
Come ogni fonte di generazione di energia creata dagli uomini, l’energia idroelettrica ha lati positivi e negativi. Il ben noto impatto negativo sui pesci e sugli ecosistemi naturali sta causando la demolizione di molte vecchie dighe. Un progresso è il potenziale per combinare l’energia idroelettrica come immagazzinamento di energia per lavorare insieme al solare quando il sole non splende e/o al vento quando l’aria è ferma. La generazione ibrida di energia rinnovabile è discussa maggiormente nel numero 5 della nostra lista.

#3: Solare

“Punterei i miei soldi sul sole e sull’energia solare. Che fonte di energia! Spero che non dovremo aspettare che il petrolio e il carbone si esauriscano prima di affrontarlo. Vorrei avere più anni a disposizione!”
– Thomas Edison
Il sole è un’altra fonte naturale di energia, emette abbastanza energia ogni secondo per soddisfare la domanda globale di energia per oltre due ore. Quindi non è sorprendente che la generazione di energia solare, come il solare fotovoltaico, sia una delle risorse commerciali di energia rinnovabile in più rapida crescita.

La generazione solare funziona ovunque splenda il sole con otto stati americani che già generano più del 5% della loro elettricità dal solare. La California è in testa con circa il 19% e nella Carolina del Nord, dove ha sede Duke Energy Renewables, il 6% dell’energia proviene dal solare. Il mercato solare statunitense dovrebbe raggiungere i 3 milioni di installazioni nel 2021 e i 4 milioni di installazioni nel 2023.
Sfruttare il sole per l’energia ha una storia antica, che risale al 7 a.C. quando gli uomini lo usarono per la prima volta per accendere il fuoco. Il primo fotovoltaico in silicio e le prime celle solari in grado di convertire abbastanza energia del sole in energia per far funzionare le apparecchiature elettriche di tutti i giorni sono state sviluppate nel 1954 da Daryl Chapin, Calvin Fuller e Gerald Pearson nei laboratori Bell. L’impianto solare in funzione da più tempo al mondo, Solar Energy Generating Systems (SEGS), ha iniziato a generare energia solare su scala commerciale negli anni ’80 dal deserto del Mojave.
Oggi, la generazione solare spazia da caricatori solari ultra-leggeri e portatili adatti per il backpacking a operazioni solari su larga scala come il più grande tetto solare di Amazon in Colorado, e dal solare nelle università e nelle scuole a progetti su scala industriale come il progetto Holstein Solar da 200 MW in Texas. I ricercatori stimano che con tutti i progressi nelle tecnologie solari, potremmo raggiungere un miglioramento della produzione di energia del 700% entro il 2050 (o prima).

#4 Geotermico

“Nella vecchia economia, l’energia veniva prodotta bruciando qualcosa… La nuova economia energetica sfrutta l’energia del vento, l’energia del sole e il calore della terra stessa.”
– Lester R. Brown
L’energia geotermica (il calore della terra) è la numero 4 della nostra lista delle migliori fonti di energia rinnovabile commerciale. L’acqua calda esiste naturalmente a diverse temperature e profondità sotto la superficie terrestre. Pozzi molto profondi di un miglio o più possono essere perforati in questi serbatoi sotterranei per attingere e portare il vapore in superficie per l’uso in una varietà di applicazioni, compresa la generazione di elettricità, il riscaldamento e il raffreddamento, e altri usi diretti. Negli Stati Uniti, la maggior parte dei serbatoi geotermici si trova negli stati occidentali. Il più grande gruppo di centrali geotermiche del mondo si trova a The Geysers, un campo geotermico nel nord della California che utilizza anche acque reflue bonificate come fonte d’acqua aggiuntiva.

La prima centrale geotermica situata in Toscana, Italia, ha iniziato a funzionare nel 1904. Generava solo 10 kilowatt di elettricità, sufficienti ad alimentare cinque lampadine. Un grande vantaggio dell’energia geotermica è che non richiede combustibile, rendendola immune alle fluttuazioni del costo del combustibile. Tuttavia, i costi di capitale – principalmente il costo della perforazione – tendono ad essere alti. C’è anche un alto rischio finanziario associato alla localizzazione di risorse geotermiche vitali.
Il futuro della geotermia potrebbe essere nei suoi sottoprodotti – in particolare, il prezioso minerale litio. Il litio è un componente critico delle tecnologie delle batterie su larga scala utilizzate nei sistemi di stoccaggio dell’energia e nei veicoli elettrici. Per creare nuove fonti per il ricercato minerale, lo stato della California sta finanziando un progetto di estrazione del litio per creare un sottoprodotto redditizio e senza emissioni dalla produzione di energia geotermica esistente.

#5 Energie rinnovabili emergenti & Riduttori di emissioni

“Se vuoi trovare i segreti dell’universo, pensa in termini di energia, frequenza e vibrazione.”
– Nikola Tesla
Il numero 5 della nostra lista include tecnologie emergenti di energia rinnovabile e innovazioni che, da sole, non generano strettamente energia. Invece, aumentano altre risorse di energia rinnovabile. I “booster”, come li chiameremo, mirano a superare l’intermittenza delle energie rinnovabili come l’eolico e il solare e ad abbassare i costi e le emissioni.

I booster dell’energia rinnovabile includono:

• Stoccaggio di energia – Catturando l’energia prodotta in un momento e immagazzinandola per usarla in un altro, lo stoccaggio di energia è visto come un mezzo critico per assicurare che le nuove fonti di energia non vengano sprecate (per esempio, la decurtazione dell’eolico e del solare quando c’è troppa energia sulla rete) e siano disponibili quando le fonti non stanno producendo (per esempio, di notte quando i pannelli solari non stanno catturando l’energia dal sole). I sistemi di immagazzinamento dell’energia a batteria (BESS) sono di gran lunga l’immagazzinamento dell’energia in più rapida crescita e più ampiamente distribuito, aggiungendo resilienza energetica e significativi risparmi sui costi quando sono accoppiati a progetti solari ed eolici. Esempio: il Notrees Battery Storage Project da 36 MW, il più grande progetto americano di stoccaggio a batteria in un parco eolico. Altri sistemi di immagazzinamento dell’energia sono l’energia idroelettrica a pompaggio (PSH) e l’immagazzinamento dell’energia per gravità, che è un sistema meccanico emergente che si vedrà molto di più in futuro.
• Celle a combustibile e idrogeno verde – Le celle a combustibile funzionano come le batterie, ma non si scaricano o hanno bisogno di essere ricaricate. Producono elettricità e calore finché viene fornito il combustibile. Oggi, quel combustibile è tipicamente l’idrogeno ottenuto dal processo di elettrolisi dell’acqua utilizzando combustibili fossili. Per raggiungere l’assenza di emissioni, una variante di fonte di combustibile chiamata “idrogeno verde” è creata dallo stesso processo di elettrolisi, ma è alimentata dal vento e/o dal sole senza emissioni. Le celle a combustibile sono usate per fornire in loco, potenza di carico di base.
• Efficienza energetica – Man mano che gli edifici, i veicoli e i dispositivi diventano più efficienti, meno energia è usata o necessaria per essere prodotta. Meno energia viene usata, meno generazione è necessaria. Assicurare alti livelli di efficienza energetica ridurrà il bisogno di ogni fonte di generazione di energia.
• Elettrificazione – Questa è la conversione di una macchina o sistema in energia elettrica. Dal riscaldamento e raffreddamento degli edifici alle automobili, agli autobus, ai camion, alle navi e agli aerei, l’elettrificazione sposta i bisogni energetici verso fonti di energia più pulite e aiuta a raggiungere più velocemente le emissioni nette zero. Molti indicano che il futuro dell’energia è la decarbonizzazione e l’elettrificazione dei veicoli. Questo significa tutto, dalle biciclette elettriche agli enormi camion da 45 tonnellate per la raccolta e l’estrazione mineraria che sono grandi come un edificio di tre piani.

Le tecnologie emergenti di energia rinnovabile da tenere d’occhio includono:

• Energia di marea – Una fonte rinnovabile di energia tratta dal flusso e riflusso degli oceani. Nella sua forma più semplice, le turbine sotto la superficie dell’oceano ruotano quando le maree salgono e scendono per produrre elettricità che viene poi riportata sulla costa tramite cavi sottomarini. L’energia di marea è prodotta anche attraverso grandi strutture costruite attraverso un fiume, di solito vicino alla sua foce dove incontra l’oceano, chiamate sbarramenti. Poiché non abbiamo ancora capito come limitare gli impatti negativi sugli ecosistemi sensibili dell’oceano e delle spiagge, e i costi rimangono alti, gli Stati Uniti non hanno impianti di generazione di energia dalle maree su scala industriale. Ma il successo in Asia e l’interesse a combinarsi con gli impianti di desalinizzazione per creare acqua dolce potabile dall’acqua di mare potrebbe cambiare la situazione in un futuro non troppo lontano.
• Biogas – Il biogas è prodotto dalla degradazione batterica anaerobica dei rifiuti animali e vegetali. Questo differisce dalle biomasse/biocombustibili, che alcuni chiamano rinnovabili perché combustibili come il legno o la canna da zucchero si rigenerano, ma sono stati omessi da questa lista perché attualmente sono considerati fonti di combustibile “ad alta emissione”. I batteri non sono schizzinosi. Questi microrganismi divorano i rifiuti agricoli, il letame, i rifiuti urbani, i liquami, i rifiuti verdi o i rifiuti alimentari. Il biogas risultante è il metano, chiamato anche gas naturale, che viene poi combusto o bruciato per generare elettricità. Un esempio è Duke Energy che lavora con i caseifici nei suoi territori di servizio per convogliare il metano dal letame attraverso i suoi gasdotti di gas naturale agli impianti di generazione. Staples statunitensi come il Connecticut stanno anche mettendo tempo e investimenti significativi per combinare solare, eolico e biogas nelle discariche di rifiuti e in altri siti “brownfield” per fornire una fonte consistente di generazione di energia.
• Energia radiante – Come energia trasmessa in moto ondoso, specialmente moto ondoso elettromagnetico (ad esempio, magneti più movimento), questa forma di energia naturale può essere raccolta direttamente dall’ambiente o estratta dall’elettricità ordinaria con il metodo chiamato frazionamento. Uno dei primi telefoni senza fili basati sull’energia radiante è stato inventato da Nikola Tesla nel 1916. Oggi, il 99% del costo della normale elettricità può essere risparmiato grazie all’uso dell’energia radiante. Esiste un certo numero di piloti di dispositivi autoalimentati che sfruttano l’energia radiante. Non c’è bisogno di una centrale elettrica. L’energia rinnovabile definitiva è quella che avviene nel dispositivo stesso. Restate sintonizzati!
• Future energie rinnovabili – Nei laboratori di tutto il mondo, ci sono molte innovazioni che vengono esplorate. Alcune, come il carburante dall’aria e i miglioramenti esponenziali nelle capacità delle celle solari, sembrano estremamente promettenti. Resta da vedere quali future fonti di energia rinnovabile raggiungeranno la scala, la sicurezza e l’affidabilità necessarie per alimentare un mondo che ha bisogno di elettricità.

Quale fonte di energia rinnovabile è meglio per te?

Anche in tempi incerti, la domanda di energia pulita continua a crescere. La vera grande notizia è che nell’ultimo decennio, l’innovazione dell’energia rinnovabile è uscita dalla categoria “energia alternativa” ed è entrata nel mainstream essendo molto conveniente, sempre più affidabile, e generalmente disponibile per un vasto pubblico. Sarà divertente confrontare le liste nel 2030 con quelle delle principali fonti di energia rinnovabile nel 2020. Non vediamo l’ora di fare un aggiornamento per voi allora!

Su Duke Energy Renewables

Imparare le basi dell’energia rinnovabile, compresi i principali tipi di energia rinnovabile è il primo passo nello sviluppo di soluzioni energetiche sostenibili per il vostro business. Ottenere queste informazioni da una fonte affidabile con un’esperienza nella fornitura di servizi e soluzioni di energia rinnovabile è altrettanto importante.
Siamo Duke Energy Renewables e lavoriamo con i professionisti della sostenibilità di grandi aziende come The Home Depot, Sprint e la Ball Corporation per integrare soluzioni sostenibili nelle loro operazioni per produrre risparmi energetici e raggiungere gli obiettivi di riduzione del carbonio. Siamo esperti nel guidarvi verso il risparmio energetico e l’indipendenza energetica e siamo qui per aiutarvi.