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Sulla strada verso l’elettrificazione

15/03/2023
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Articolo di Morand Fachot tratto da IEC e-tech

A causa di un riscaldamento globale che provoca condizioni atmosferiche avverse sempre più frequenti, che spesso mettono in pericolo gli esseri umani e i loro mezzi di sostentamento, è assolutamente necessario trovare soluzioni che mitighino tali effetti. Un’elettrificazione sempre più basata sull’uso delle energie rinnovabili (RE) su scala globale è parte essenziale di questa soluzione.

Generazione di energia elettrica – cosa è possibile fare?

Secondo la International Energy Agency (IEA), la produzione di energia elettrica si basa ancora pesantemente sulla combustione di combustibili fossili nelle centrali termiche: il carbone è la principale risorsa per la produzione di energia elettrica e la maggiore e unica sorgente di emissioni di CO2, mentre il gas naturale rappresenta circa un quarto della produzione globale di energia elettrica. La combustione di questi combustibili fossili emette gas a effetto serra (GHG).

Il nucleare fornisce circa il 10% dell’elettricità mondiale e dovrebbe essere una soluzione per garantire una maggiore decarbonizzazione e il passaggio ad una più ampia adozione delle energie rinnovabili, ma questo implica diverse questioni da affrontare. Molte centrali nucleari esistenti (NPP) stanno invecchiando e la costruzione di nuovi grandi impianti NPP richiede decenni e spesso si scontra con l’opposizione dell’opinione pubblica. Una soluzione potrebbe essere l’introduzione dei cosiddetti piccoli reattori modulari (SMR), che costano una minima parte rispetto alle centrali nucleari e che, secondo quanto riferito, possono essere costruiti e messi in funzione entro 36 mesi dalla loro progettazione.

Secondo l’IEA, nel 2020 la generazione di energia elettrica proveniente da un ampio uso delle energie rinnovabili (energia idroelettrica, eolica, solare, marina, geotermica, biomassa) ha fornito il 29% della produzione globale di elettricità. Le rinnovabili sono il settore in cui è più probabile che si realizzino rapidamente progressi importanti.

Si prevede che nel 2025 le fonti rinnovabili supereranno il carbone e diventeranno la principale fonte di produzione di elettricità, con l’energia idroelettrica che ne fornirà un terzo e costituirà quasi la metà della produzione di elettricità da fonti rinnovabili.

I Comitati Tecnici della IEC, con il contributo dei rispettivi Comitati nazionali mirror (in Italia, CEI)* sviluppano Norme per le seguenti fonti rinnovabili:

  • TC 4: Turbine idrauliche
  • TC 5: Turbine a vapore (utilizzate nella geotermia, nella generazione di elettricità da combustibili fossili e nucleari, negli impianti solari termici e nella cogenerazione di energia elettrica e termica – CHP)
  • TC 82: Sistemi per la conversione fotovoltaica (FV) dell’energia solare
  • TC 88: Sistemi di generazione da fonte eolica
  • TC 114: Energia marina – Convertitori  di energia da onde, maree e altre correnti d’acqua
  • TC 117: Centrali solari termodinamiche.

La produzione di energia elettrica da alcune fonti rinnovabili (principalmente eolico e solare) è intermittente e non può essere sempre utilizzata quando è necessaria, quindi è essenziale immagazzinarla per utilizzarla successivamente. Le batterie sono considerate una soluzione promettente. Tuttavia, l’immagazzinaggio di una quantità di energia elettrica sufficiente si basa ancora principalmente su soluzioni rinnovabili come l’accumulo idroelettrico con pompaggio (PHS), in cui l’acqua viene pompata, quando disponibile e a basso costo, da un bacino più in basso verso uno più in alto, per poi essere utilizzata nelle ore di picco della domanda. I sistemi di accumulo con pompaggio rappresentano oltre il 94% della capacità di stoccaggio di energia installata a livello globale. Il TC 4 IEC, Hydraulic turbines, sviluppa Norme Internazionali sia per le apparecchiature idroelettriche che per i sistemi di accumulo PHS .

Trasporti più green

Secondo il Gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico delle Nazioni Unite IPCC, l’uso di combustibili fossili nei trasporti (via terra, aria, mare), ripreso nel 2021 per tornare a livelli di crescita pre-pandemici, ha significato che i trasporti fossero responsabili di circa il 23% delle emissioni di CO2 totali legate all’energia. Tuttavia, i trasporti costituiscono un settore in cui si possono raggiungere in tempi abbastanza rapidi progressi significativi per una elettrificazione pulita, utilizzando svariate tecnologie quali ad esempio la recente introduzione dell’idrogeno per alimentare camion, ferrovie e trasporti marittimi.

Le cosiddette gigafactories sono in costruzione in molti paesi e continenti per la produzione su vasta scala delle batterie necessarie alla prevista crescita massiccia del numero di veicoli elettrici (VE) e per l’accumulo stazionario di energia. Tuttavia, la produzione su scala delle batterie agli ioni di litio, necessarie per questi usi, richiede una fruizione e una lavorazione delle materie prime (come litio e rame) e delle cosiddette terre rare. Il TC 21 IEC, Secondary cells and batteries, sviluppa Norme Internazionali inerenti a questo ambito.

Decarbonizzazione

Secondo l’IPCC i settori dell’energia e dell’industria insieme influiscono sulle emissioni totali di CO2 correnti con una quota pari al 60%. Questi due settori sono uno dei principali responsabili del riscaldamento globale. La decarbonizzazione nell’industria può essere applicata a molti ambiti quali l’edilizia, dove il settore cemento, il secondo maggior responsabile delle emissioni di gas serra, potrebbe essere un obiettivo primario, oppure l’elettrotermia industriale o i processi elettromagnetici utilizzati per forni a induzione, o il riscaldamento a infrarossi e a radiazione, tra gli altri, con Norme sviluppate dal TC 27 IEC.

Il lavoro della IEC

Al fine di aiutare i Comitati Tecnici IEC ad adottare soluzioni ad alta efficienza energetica nell’attività normativa e sostenere tecnologie ad alta efficienza energetica attraverso le loro Norme, la IEC ha istituito l’ Advisory Committee on Energy Efficiency (ACEE) – Comitato Consultivo per l’Efficienza Energetica – che ha sviluppato due Guide, la Guida 118 e la Guida 119.

Lavorare per una sempre maggiore elettrificazione e per garantire un futuro connesso e sostenibile è un obiettivo prioritario per l’attività normativa e il lavoro di valutazione di conformità della IEC ed un tema centrale del piano strategico della IEC.

Traduzione dell’articolo di Morand Fachot tratto da IEC e-tech, 06/2022


Il contributo del Comitato Elettrotecnico Italiano

Il CEI è uno dei primi Comitati Nazionali ad aver aderito alla IEC nei primi del ‘900 e ha seguito fin dagli esordi i lavori normativi a livello internazionale e lo sviluppo della normativa nazionale del settore.

Per quanto riguarda i “Comitati mirror” CEI tra quelli citati in questo articolo, possiamo riportare i seguenti:

Inoltre, il CEI dispone di 4 Tavoli di confronto che seguono a livello di sistema i temi legati all’elettrificazione e alla transizione energetica:


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