Idrogeno, solare e vento sono le nuove frontiere dell’energia green

Un’analisi di IdTechEx illustra come idrogeno, solare e nuove tecnologie eoliche possano ridefinire la produzione e la distribuzione dell’energia nei prossimi decenni. L’obiettivo è un sistema sempre più decentralizzato, pulito e capace di sostenere la decarbonizzazione globale

La transizione energetica globale sta vivendo una fase di profonda trasformazione tecnologica. L’adozione di fonti rinnovabili non si limita più a sostituire i combustibili fossili nella generazione elettrica, ma punta a ridisegnare l’intero ecosistema energetico, integrando mobilità, produzione e consumo.

In questo contesto, IdTechEx – società di ricerca internazionale specializzata in tecnologie emergenti – analizza le principali traiettorie che stanno ridefinendo il settore delle energie pulite: idrogeno, solare e nuove forme di energia eolica.

Lo studio sottolinea come queste soluzioni, fino a pochi anni fa considerate di frontiera, stiano oggi entrando nella fase della maturità tecnologica e dell’applicazione commerciale, sostenute dagli obiettivi globali di neutralità climatica fissati per il 2050.

Il ruolo della mobilità nella rivoluzione rinnovabile

Il comparto dei trasporti si conferma il terreno d’adozione più dinamico per le tecnologie energetiche pulite. La spinta alla decarbonizzazione, unita alla necessità di ridurre la dipendenza dalle reti elettriche convenzionali, ha portato alla sperimentazione di sistemi di ricarica autonomi alimentati da fonti rinnovabili.

Tra le soluzioni più promettenti identificate da IdTechEx figurano le stazioni fotovoltaiche indipendenti dalla rete (solar canopy charging); i sistemi di ricarica alimentati da generatori a idrogeno; le tecnologie di ricarica tramite energia eolica d’alta quota (airborne wind energy).

Si tratta di modelli che, oltre a ridurre le emissioni complessive, potrebbero contribuire a decentralizzare la produzione di energia, rendendo più resiliente la mobilità elettrica anche in contesti off-grid o in aree rurali.

Solar canopy charging: la ricarica dal cielo

Le stazioni fotovoltaiche indipendenti, o solar canopy carport, rappresentano una delle innovazioni più concrete nel panorama della ricarica sostenibile. Il principio è semplice: un veicolo elettrico può ricaricarsi semplicemente sostando sotto una tettoia di pannelli solari collegata a un punto di ricarica.

Secondo IdTechEx, il solare è oggi la fonte rinnovabile a più rapida crescita a livello globale, capace di fornire energia a costi inferiori rispetto a molti progetti fossili.

L’idea di una ricarica continua e distribuita – definita top-up charging – consente di ridurre la dipendenza dalle infrastrutture centralizzate e di mantenere i veicoli costantemente operativi, eliminando l’ansia da autonomia.

Restano, tuttavia, alcune criticità tecniche: la variabilità dell’irraggiamento solare e la mancanza di sistemi di accumulo efficienti limitano la stabilità del servizio. Ma, se impiegate come soluzioni di ricarica ausiliaria, le canopy solari possono offrire un contributo significativo alla riduzione dell’impronta carbonica della mobilità elettrica.

Energia eolica d’alta quota: un potenziale ancora inesplorato

L’energia eolica tradizionale, pur rappresentando una delle principali risorse rinnovabili, rimane poco adatta all’alimentazione diretta di veicoli elettrici a causa dei costi e delle dimensioni delle infrastrutture.

Una possibile alternativa arriva dall’airborne wind energy (Awe): sistemi vincolati da cavi che catturano l’energia del vento in quota, dove la velocità e la stabilità delle correnti sono maggiori.

Queste tecnologie, ancora in fase di sviluppo, offrono vantaggi rilevanti in termini di riduzione dei materiali necessari, minore impatto a terra e operatività anche in assenza di luce solare.

Aumentare la superficie aerodinamica dei dispositivi senza ampliare l’impronta al suolo consente di generare energia in modo più efficiente e flessibile, aprendo prospettive interessanti per l’autonomia delle infrastrutture energetiche locali.

Idrogeno, il vettore che unisce elettricità e mobilità

L’idrogeno rimane uno degli assi portanti della transizione energetica, grazie alla sua versatilità come vettore di accumulo e fonte di elettricità. Lo studio di IdTechEx distingue due direzioni di sviluppo: l’uso dell’idrogeno come fonte esterna di ricarica per veicoli elettrici a batteria, tramite generatori alimentati da celle a combustibile; l’impiego diretto nelle celle a combustibile a bordo (fuel cell electric vehicles).

Nel primo caso, la ricarica avverrebbe grazie a un generatore a idrogeno dotato di batteria integrata o di serbatoi di idrogeno compresso. Una soluzione ideale per situazioni off-grid, eventi temporanei o aree dove la rete elettrica è debole.

Il limite principale resta il costo elevato dell’idrogeno verde, prodotto tramite elettrolisi dell’acqua alimentata da fonti rinnovabili. Tuttavia, con la progressiva riduzione dei costi dell’energia rinnovabile e l’espansione delle infrastrutture di produzione, la ricarica a idrogeno potrebbe diventare competitiva nel medio periodo.

Dall’auto all’aereo: l’idrogeno conquista i cieli

Un ambito in cui la ricerca sta accelerando è quello dell’aviazione a idrogeno. Secondo i rapporti, i futuri aerei a celle a combustibile con idrogeno liquido potrebbero coprire tratte fino a 2.000 chilometri, un raggio d’azione che rappresenta oltre la metà della domanda mondiale di viaggi aerei per numero di posti.

Il vantaggio ambientale è evidente: l’unica emissione prodotta in volo sarebbe vapore acqueo. Sebbene la densità energetica dell’idrogeno liquido sia inferiore rispetto al cherosene, quindi le prestazioni restino limitate a viaggi di medio raggio, questa tecnologia potrebbe rivoluzionare il trasporto aereo regionale entro il 2040.

La sostenibilità dell’intera filiera dell’idrogeno dipende dalla produzione. L’idrogeno verde si ottiene tramite elettrolisi dell’acqua, un processo che separa idrogeno e ossigeno utilizzando energia elettrica rinnovabile.

Oggi esistono diverse tecnologie di elettrolizzatori, ciascuna con vantaggi specifici. I Proton Exchange Membrane (Pem) offrono sistemi compatti e ad alta densità energetica, con tempi di risposta rapidi e maggiore adattabilità alla variabilità delle rinnovabili.

Gli elettrolizzatori a ossidi solidi (Soec) operano ad alta temperatura e risultano i più efficienti dal punto di vista termodinamico, grazie alla riduzione della tensione necessaria per scindere l’acqua.

Entrambe le tecnologie sono oggi al centro dei programmi di sviluppo europeo e statunitense per la produzione su larga scala di idrogeno verde, destinato a settori industriali e alla mobilità pesante.

Celle a combustibile: energia continua per un mondo elettrico

Le celle a combustibile rappresentano il punto di convergenza tra produzione e utilizzo dell’idrogeno. Attraverso una reazione elettrochimica tra idrogeno e ossigeno, generano elettricità, calore e acqua.

Le Solid Oxide Fuel Cells (Sofc), grazie alla loro elevata efficienza e alla possibilità di funzionare in modo continuo, trovano applicazione stabile nei settori industriale e commerciale, come fonte di energia distribuita o di riserva.

Le Proton Exchange Membrane Fuel Cells (Pemfc), più leggere e compatte, si stanno invece affermando nel trasporto e nei sistemi mobili e, in prospettiva, potrebbero sostituire i generatori diesel in applicazioni di emergenza o nei cantieri temporanei.

Un’adozione su larga scala di celle a combustibile – alimentate da idrogeno verde – potrebbe fornire una fonte stabile e rinnovabile di energia per infrastrutture sempre attive come data center, ospedali e reti di telecomunicazione, riducendo drasticamente le emissioni rispetto ai generatori fossili.

Lo scenario delineato da IdTechEx mostra un sistema energetico in evoluzione verso la decentralizzazione, in cui solare, eolico e idrogeno agiscono in sinergia. La chiave sarà la flessibilità tecnologica: utilizzare ciascuna fonte nel contesto più adatto, combinando produzione, accumulo e consumo locale.

In questa prospettiva, la transizione energetica non si limiterà a sostituire le fonti, ma a riprogettare l’intero modello di approvvigionamento e utilizzo dell’energia.

Un modello che, se ben governato, potrà ridurre la dipendenza dalle reti centralizzate e rendere la società europea più resiliente di fronte alle crisi climatiche ed energetiche.

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