Il Programma Nazionale della Ricerca 2011-2013 individua tra le tematiche prioritarie sia le tecnologie per la generazione distribuita di energia, sia la mobilità sostenibile. Esse rappresentano gli ambiti entro cui si muovono le attività del Dipartimento di Energia e Trasporti del CNR.
Negli ultimi anni, la stabilità del sistema energetico è venuta meno a causa di numerosi fattori: l’evidente ed elevato impatto ambientale generato dalle risorse energetiche di origine fossile, la loro riconosciuta esauribilità e la conseguente minore garanzia nell’approvvigionamento delle stesse. Nel contempo, l’incremento della domanda energetica mondiale proveniente da Paesi in crescita (Cina, India, Brasile, Messico) e la liberalizzazione del mercato energetico.
Le conseguenze più evidenti di questo nuovo quadro di riferimento sono rappresentate da due azioni che costituiscono i punti essenziali delle strategie energetiche di tutte le Nazioni sviluppate:
– Ricorrere a risorse energetiche legate al territorio e, possibilmente, rinnovabili;
– Intervenire sul sistema delle utenze per ottimizzare le strutture in modo tale da utilizzare al meglio l’energia, risparmiando lo sfruttamento delle risorse.
Con queste azioni, cambiano gli attori delle strategie politiche legate all’energia: non solo lo Stato, nei suoi vertici, ma anche le Regioni, le Province, i Comuni. Lo Stato continuerà ad operare scelte sulla produzione centralizzata di energia (olio combustibile, nucleare, carbone, gas), ma dovranno essere gli enti locali a favorire il ricorso alle risorse energetiche territoriali e al più razionale utilizzo dell’energia. La conseguenza più importante, da un punto di vista tecnico, è però lo sviluppo della generazione distribuita di energia. Accanto alle grandi centrali di produzione di energia elettrica, si affiancheranno, infatti, sistemi di produzione di piccola potenza, diffusi sul territorio, che diventeranno sempre più competitivi rispetto alla produzione centralizzata, non solo da un punto di vista economico, ma, soprattutto, da un punto di vista ambientale. Tale sistema di generazione decentralizzata rivoluzionerà ed innoverà anche la rete elettrica di distribuzione, che non sarà più solo un canale di trasmissione dell’energia elettrica dalle grandi centrali agli utenti finali, ma diventerà una “Smart Grid”, una rete intelligente in grado di mettere in comunicazione produttori e consumatori, soddisfare le crescenti esigenze di flessibilità, economia ed affidabilità, e anche assorbire l’energia da qualsiasi punto venga prodotta, trasferendola ad altre aree in deficit. Una rete costituita da tante mini-reti tra loro collegate, in grado di comunicare e scambiare informazioni sui flussi di energia come una rete informatica, gestendo in maniera efficiente i picchi di richiesta, evitando black-out e riducendo il carico, ove necessario. Si tratta, quindi, di un polmone-accumulatore, capace di sopperire alla mancanza o all’alternanza di una fonte energetica, facendo in modo che i piccoli produttori, come le nostre case, diventino parte del sistema produttivo globale, che diventerà più vicino all’utente. Inoltre, quando la produzione sarà esuberante rispetto alla richiesta, si potrà produrre del combustibile pulito come l’idrogeno per disporre di una mobilità sostenibile e ad emissioni zero. Tornando alle due azioni strategiche in chiave energetica, l’eolico, il fotovoltaico, il solare termico, il solar cooling (raffreddamento ad energia solare), le celle a combustibile, le caldaie a condensazione, le pompe di calore, i biocombustili, rappresentano, oggi, le nuove tecnologie di produzione. Le nuove modalità costruttive nell’edilizia, la ristrutturazione del parco edilizio esistente, la domotica, l’utilizzo di elettrodomestici a basso consumo, rappresentano, invece, alcuni fra gli interventi di risparmio energetico. Per quanto riguarda le rinnovabili, queste rappresentano una realtà importante nel nostro Paese, già prima degli eventi tragici di Fukushima che hanno innescato un processo di rivalutazione dei programmi nucleari italiani. Infatti, senza dimenticare che in Italia il 17,4% dell’energia elettrica è prodotto dal potenziale idraulico dei nostri fiumi alpini, in questi ultimi anni, gli impianti eolici e fotovoltaici hanno beneficiato di un incremento di installazione risultato finalmente significativo anche per l’economia complessiva del Paese. L’energia elettrica prodotta da impianti eolici in Italia ha superato il 2,9%, mentre la potenza degli impianti fotovoltaici installati ha quasi raggiunto i 5.000 MW.
La figura mostra in dettaglio l’evoluzione della potenza e della numerosità degli impianti fotovoltaici in Italia negli ultimi anni. È evidente il forte incremento, dovuto al programma di incentivazioni previsto dal decreto “Conto Energia”, dedicato alla promozione della produzione di elettricità mediante pannelli solari fotovoltaici. In particolare, si osserva come, dal 2008 ad oggi, la potenza fotovoltaica installata in Italia sia più che decuplicata, passando da 431 MW a circa 5.000 MW (corrispondenti a quasi 200.000 impianti). Tale programma di incentivazione non ha solo promosso la diffusione degli impianti fotovoltaici, ma ha permesso anche di creare un nuovo comparto industriale, sviluppare nuove tecnologie fotovoltaiche ed attivare processi specifici di ricerca e sviluppo. Per quanto riguarda il risparmio energetico, questo può attuarsi soprattutto nel settore civile. Insieme ai comparti dell’industria e dei trasporti, il settore civile risulta particolarmente energivoro per effetto, in particolare, della diffusione degli impianti di climatizzazione avvenuta negli ultimi anni. Gli edifici dovranno diventare delle vere e proprie macchine, dotate di parti passive (isolamento, elementi ombreggianti, tetti verdi, ecc.) che avranno il compito di ridurre i consumi, e parti attive (impianti fotovoltaici, microeolici, solar heating/cooling, ecc.) che produrranno energia. Tali tecnologie non si inseriranno come corpi estranei nell’involucro edilizio, ma si integreranno architettonicamente in una nuova concezione di green building. In particolare, si passerà dalle “Low Energy Houses”, case a basso consumo con prestazioni energetiche sensibilmente migliori rispetto a quelle minime previste dalle normative vigenti, alle “Passive Houses”, case passive che dovranno rispettare specifici criteri definiti dal Passivhaus Institut di Darmstadt (Germania), fino ad arrivare agli “Zero Energy Buildings”, edifici ad energia zero in cui il consumo annuo totale di energia primaria dovrà essere uguale o inferiore alla produzione energetica ottenuta in loco con le energie rinnovabili, e ai “Plus Energy Buildings”, edifici con prestazioni energetiche talmente spinte che l’energia prodotta risulterà superiore a quella consumata, rientrando attivamente nel sistema di produzione energetica distribuita. Le nuove tecnologie, oltre a garantire la fornitura di un servizio più efficiente, possono costituire anche un’opportunità per individuare e favorire sul territorio lo sviluppo di nuove imprenditorialità industriali, a cui si offre un mercato in crescita, con le conseguenti ricadute in termini di vantaggi economici ed occupazionali per lo stesso territorio. L’inserimento delle nuove tecnologie energetiche rappresenta un momento cruciale anche per il mondo scientifico e per la ricerca. In una strategia europea prioritariamente finalizzata allo sviluppo della conoscenza (Lisbona, marzo 2000), la capacità di mettere in campo il risultato della ricerca rappresenta l’esame finale, la verifica di anni di studio e di investimenti. Devono essere le imprese, incentivate dallo Stato, ma anche dalle Regioni, a non perdere l’occasione irripetibile di industrializzare il risultato della ricerca per offrire la tecnologia al mercato che non attende altro che innovazione e risparmio. Per questo ci sono tanti programmi di sostegno. Diverse opportunità derivano dai Programmi Operativi Regionali e Nazionali (POR e PON). Sono stati avviati i nuovi programmi 2007-2013 ed in tutti i documenti strategici di programmazione delle Regioni l’energia ed i trasporti costituiscono una priorità. Il Programma Nazionale della Ricerca 2011-2013, appena uscito, mette in relazione le priorità di interesse nazionale con lo sviluppo di tecnologie dotate di valenza abilitante nei confronti dell’attività umana del futuro. In particolare, individua tra le tematiche prioritarie sia le tecnologie per la generazione distribuita di energia, sia la mobilità sostenibile. Esse rappresentano da anni gli ambiti entro cui si muovono le attività del Dipartimento di Energia e Trasporti del CNR, le cui azioni, quindi, ben si orientano al perseguimento degli obiettivi ministeriali proposti. Entrambi i settori, energia e trasporti, si combinano tra loro allo scopo di promuovere e sviluppare una mobilità sostenibile, non solo nel settore automobilistico, ma anche navale ed aerospaziale. Basti pensare alle automobili elettriche che possono ricaricarsi collegandosi a colonnine alimentate da fonti rinnovabili, alle automobili alimentate ad idrogeno che sfruttano la tecnologia delle celle a combustibile, ai servizi ausiliari di bordo delle navi alimentati da fotovoltaico o ai biofuels per la propulsione. Il settore energetico ed il settore dei trasporti sono caratterizzati da grandi investimenti, ma non possono modificarsi in tempi rapidi. L’inserimento delle nuove tecnologie è già iniziato e procederà lentamente, ma inesorabilmente. È guidato dalle esigenze primarie dell’ambiente, dall’esaurimento delle risorse petrolifere e dalle strategie politiche legate anche agli accordi internazionali. Fra questi, la direttiva europea che prevede la produzione energetica derivante da fonti rinnovabili in quantità pari al 20% a livello europeo, entro il 2020. È proprio da questi accordi che originano i programmi nazionali di sostegno come il “conto energia”. Per quanto riguarda la ricerca nel settore energetico, infine, questa agisce sul lungo termine, con soluzioni che potranno essere pronte tra 10 o 20 anni. Oggi è però impegnata anche a fornire risposte a breve, che possano trovare applicazione industriale in 3-4 anni. Accanto a questi ruoli tradizionali, il mondo della ricerca pubblica è oggi chiamato anche a rispondere alle domande provenienti da cittadini ed istituzioni circa le strategie e le azioni di accompagnamento per l’inserimento delle nuove tecnologie energetiche. Fra queste, la consulenza all’emanazione di norme di sostegno, la progettazione degli impianti di dimostrazione e di indirizzo, la formazione tecnica e manageriale e la divulgazione, a partire dalle prime classi scolastiche. Perché i grandi cambiamenti, per essere coronati da successo, devono coinvolgere sempre le nuove generazioni.
Gaetano Cacciola
Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
Presidente Istituto di Tecnologie Avanzate per l’Energia “Nicola Giordano” (ITAE)
