Il futuro delle energie rinnovabili: sfide e nuove tecnologie

Nonostante il momento storico di grande tensione, che sembra aver ridefinito alcune priorità dell’agenda politica, il campo delle energie rinnovabili resta uno dei settori più in espansione.

Un ambito fortemente tecnico in cui nuove tecnologie vengono messe al servizio di un efficientamento energetico sempre più sostenibile e ottimale.

È una sfida che riguarda il settore pubblico, ma anche il mondo delle aziende, con l’elaborazione di sistemi che garantiscano livelli di produzione elevati servendosi di energia pulita.

Le figure e i settori chiave sono tanti: si può lavorare nelle energie rinnovabili come tecnico progettista, in ambiti amministrativi e nel finanziamento di progetti sostenibili, ma anche in mansioni puramente manuali, come per esempio l’installatore di pannelli fotovoltaici.

Di certo, quello delle rinnovabili rappresenta un settore con tante possibilità di impiego e di carriera per le generazioni future e per l’ingegneria elettrica di domani.

Da anni nel settore della formazione, Mekhan offre attrezzature laboratoriali -marchio proprio, Gunt e LN– per formarsi in questo settore e in molti altri, con un approccio basato sul learning by doing.

Ma quali sono le sfide più importanti per il futuro delle energie rinnovabili?

In quest’articolo vedremo le più decisive, insieme a tutte le tecnologie impiegate.

Il futuro delle energie rinnovabili: a che punto siamo arrivati?

Si parla di futuro delle energie rinnovabili proprio perché i progressi fatti sinora permettono di ipotizzare un’ulteriore espansione tecnologica.

Gli esperti in rinnovabili sanno che i modelli di conversione dell’energia sono perfezionabili: lasciano intuire la possibilità di ottimizzare i sistemi tecnologici fino a migliorarne potenza ed efficienza.

La cosa è evidente già analizzando i risultati raggiunti con i sistemi più popolari basati sulle energie rinnovabili.

Tecnologie che, fra l’altro, possono essere installate in modo facilitato, grazie a incentivi e bonus previsti a livello statale e comunitario.

• Impianto eolico: più antico di quanto si possa pensare. Nessuno avrebbe mai pensato che la sola forza del vento potesse essere impiegata per generare energia a scopi industriali. Eppure, oggi, con gli impianti eolici orizzontali siamo arrivati praticamente a questo.
• Pannelli fotovoltaici: anche questi sempre più impiegati sia in contesti industriali che in ambito privato e domestico.
• Celle a combustibile: rappresentano una grandissima svolta dal punto di vista della generazione di energia pulita. L’energia si ottiene grazie a una reazione elettrochimica fra due reagenti: di solito idrogeno e ossigeno. Inizialmente si trattava di un modello sperimentale di produzione dell’energia, ma oggi viene applicato con grande successo in settori industriali come logistica e trasporti.

Mekhan offre strumenti didattici laboratoriali per formarsi in ognuna di queste tecnologie basate sull’energia pulita. Scopri gli strumenti e il modello didattico per formare gli ingegneri energetici di domani.

Tutti i limiti delle energie rinnovabili di oggi

Potenzialmente -ma anche nel concreto- ognuna di queste tecnologie è applicabile a livello industriale.

Vi sono contesti in cui questi sistemi vengono impiegati da anni con grande successo; ma sempre con alcuni limiti.

E chi è nell’industria, ovviamente, ci tiene ad avere una produzione stabile, che non sia suscettibile di rallentamenti.

• Nel campo dell’eolico e del fotovoltaico non tutta l’energia cinetica e solare può essere convertita in energia elettrica. Questo non soltanto per motivi strutturali legati alla tecnologia -potenza, capacità di conversione, dispersioni elettriche, ecc…- ma anche per motivi connessi alla fonte di energia naturale. Una parte significativa dello spettro di luce solare non possiede l’energia sufficiente per essere convertita in elettricità dalle celle fotovoltaiche.
• Per quanto riguarda le celle a combustibile, anche se si sono realizzati progressi notevoli -come l’alimentazione di semirimorchi- i sistemi modulari pensati per l’aumento di potenza sono in fase di sviluppo e si sta lavorando a una loro diffusione.

Le sfide delle energie rinnovabili: il fabbisogno energetico dei motori IA

Benché le politiche di questi ultimi anni possano aver dato l’impressione di una minore urgenza di implementare modelli energetici sostenibili, l’avvento dell’IA ci dice che non è così.

La nuova sfida per le rinnovabili è data proprio dai motori IA. Strumenti la cui resa rivoluzionaria sembra destinata a sconvolgere completamente il mercato del lavoro come lo conosciamo oggi; ma con un costo energetico davvero elevato.

Non solo le intelligenze artificiali basano le loro performance su un flusso costante di dati che circola in colossali data center; ma il fabbisogno energetico di questi motori generativi aumenta esponenzialmente all’aumentare delle funzionalità e delle esigenze dell’utente.

Vista la domanda crescente, le aziende stanno sviluppando data center sempre più grandi, con infrastrutture elettriche dalle proporzioni di enormi impianti industriali e sistemi di raffreddamento ultratecnologici.

Secondo alcune stime recenti, il consumo annuale potrebbe arrivare a una cifra fra gli 85 e i 134 terawattora.

L’IA richiede energia in ogni settore

L’uso dell’IA non è una questione che riguarda soltanto l’uso domestico e aziendale.

I motori generativi sono largamente impiegati anche nel settore pubblico, nell’industria dell’intrattenimento e, benché tutti ci auguriamo che i conflitti possano risolversi al più presto, per scopi militari.

Si pensi per esempio al drone kamikaze Switchblade sviluppato dagli Stati Uniti: capace di individuare i propri obiettivi sulla base di reti neurali.

Perché servono gli ingegneri elettrici e le energie rinnovabili per alimentare i motori IA?

Molti imprenditori di successo –Elon Musk su tutti- prevedono crisi energetiche globali se i modelli IA dovessero continuare ad alimentarsi con i sistemi energetici tradizionali.

Le tecnologie energetiche di oggi non coprirebbero il fabbisogno.

Inoltre, il nostro Pianeta possiede una capacità di resilienza, ossia la capacità di rigenerare le proprie risorse in un dato periodo.

Ma questa finestra temporale non viene più rispettata da molto tempo e, con le necessità energetiche dei modelli IA, mantenerla sarà sempre più difficile.

Implementare sistemi capaci di generare energia elettrica da fonti naturali o ricavarne di nuovi è la sfida degli ingegneri elettrici del futuro.

Sfida delle energie rinnovabili: i problemi dati dallo scenario geopolitico

Le tensioni in Medio Oriente sembrano rendere meno urgente la questione delle rinnovabili, ma in realtà vi è direttamente collegata.

Come abbiamo visto con il conflitto in Ucraina, per paesi vulnerabili come il nostro, i quali dipendono dalle esportazioni energetiche, la guerra significa soprattutto una cosa: impennata dei prezzi dell’energia.

Capiamo non soltanto quanto dipendiamo da altri paesi per i nostri fabbisogni energetici, ma anche quanto siamo legati ai combustibili fossili, primo su tutti il petrolio.

La necessità di modelli energetici basati su fonti diverse, che possano permetterci di rialzarci anche in certe situazioni drammatiche, mai come in questo momento si pone con tanta urgenza.

Le energie rinnovabili sono una sfida anche per le istituzioni: nuove crisi energetiche si affacciano

A ogni modo, sebbene investire nelle rinnovabili rappresenti una strada auspicabile per il futuro energetico del nostro Paese, la direzione politica intrapresa dagli ultimi governi sembra in qualche modo incrinare questa possibilità.

Nuovi urgenti obiettivi hanno rimpiazzato quelli sostenibili, e le politiche di alcuni leader fanno pensare che l’abbandono dei combustibili fossili non occupi proprio un posto di rilievo nella loro agenda.

Le direttive stabilite al livello europeo, il Green deal e tutti gli incentivi previsti per l’uso di energia rinnovabile, sebbene esistano ancora, stanno subendo alcune revisioni e ridimensionamenti.

Tuttavia, la crisi energetica che pare affacciarsi, a fronte degli ultimi eventi bellici, sembra rendere necessarie alcune misure per non dipendere in modo così esclusivo dai combustibili fossili.

Servono figure che sappiano promuovere le rinnovabili e che comunichino con le istituzioni

Ovviamente, questo prevede che le figure che si occuperanno delle rinnovabili sappiano comunicare con istituzioni e società civile.

Questi dovranno:

• sensibilizzare la società civile rispetto all’importanza dell’energia pulita;
• attivare canali comunicativi con le istituzioni per l’erogazione di incentivi e programmi ad hoc.

I promotori delle energie rinnovabili: intermediari fra istituzioni e società civile

I tecnici possono essere formati adeguatamente, ma perché attrezzature così sofisticate, capaci di produrre energia in modo sostenibile, possano essere progettate e migliorate, serve terreno fertile anche dal punto di vista culturale e istituzionale.

L’utilizzo di certi macchinari richiede un cambiamento di sensibilità prima di tutto da parte dei cittadini.

La spinta dovrebbe arrivare dalla società civile e da figure intermediarie che farebbero da promotori per questo nuovo modo di generare energia.

Siamo abituati a una cultura consumistica, che vede la produzione come a un motore in perenne movimento che produce materiale di scarto: i rifiuti.

Questa è l’idea di economia lineare su cui si fonda tutta la nostra produzione dall’avvento della società industriale.

Per l’abbandono dei combustibili fossili, dovremmo abbracciare un modello economico di tipo circolare, basato sul riciclo continuo a partire da fonti di energia naturale.

Progettualità e manutenzione predittiva: le skill più importanti per il futuro delle energie rinnovabili

Progettualità e manutenzione predittiva sono sicuramente le competenze più importanti per determinare il futuro delle rinnovabili.

Le nuove figure si occuperanno di implementare la potenza e l’efficienza di sistemi fotovoltaici, eolici e delle celle a combustibile, e per questo serviranno competenze di progettualità e soprattutto di manutenzione predittiva.

La manutenzione predittiva è un tipo di approccio ai macchinari industriali che permette di anticipare i guasti ancor prima che si verifichino, servendosi di un monitoraggio continuo.

Apparecchi così sofisticati andranno poi progettati da ingegneri esperti, capaci di sfruttarne a pieno le loro capacità.

Ingegneria meccanica ed elettrica: le basi per le energie rinnovabili del futuro

Dal punto di vista tecnico, la formazione dovrà derivare da discipline come ingegneria elettrica e meccanica.

L’ingegneria elettrica servirà per migliorare i sistemi di conversione dell’energia pulita in elettricità, elaborandone di sempre più efficienti.

Quella meccanica servirà perché la transizione energetica è, innanzitutto, un momento di passaggio da vecchie a nuove tecnologie.

Pensiamo al settore dei trasporti e dell’automotive.

Camion sostenibili e anche auto elettriche sono mezzi di trasporto che partono da modelli meccanici tradizionali.

Conoscerli permetterà di capire come migliorarli in una prospettiva sostenibile.

Sistemi AI e IOT per migliorare l’efficientamento energetico

Conoscenze relative all’informatica serviranno poi per realizzare e progettare quelle commistioni IOT e AI che tanto funzionano in una società sostenibile: pensiamo a sistemi di domotica per l’efficientamento energetico e a droni controllati con intelligenza artificiale.

Le batterie dei motori elettrici sono di fatto degli accumulatori di energia: una volta esauriti serviranno figure capaci di prepararli per un loro riutilizzo.

Com’è evidente, il futuro delle energie rinnovabili è pieno di sfide tecnologiche che possono essere affrontate soltanto da figure ben formate.

Strumenti didattici Mekhan per i professionisti delle rinnovabili: la formazione laboratoriale per costruire la sostenibilità

Il passo decisivo verso le rinnovabili possono farlo solo professionisti ben formati.

Le basi storiche e culturali per la transizione energetica ci sono tutte; ma per cavalcarla, serve una formazione di alto livello.

Nulla più di una didattica laboratoriale, basata sul learning by doing, può formare gli ingegneri green di domani.

Mekhan offre un catalogo di strumenti didattici che permette di simulare il funzionamento di modelli di conversione sostenibile dell’energia, unendo la pratica alla teoria.

Simulatori di impianti eolici, fotovoltaici e celle a combustibile -marchio Gunt e LN– e anche laboratori didattici customizzati progettati secondo le proprie esigenze formative.

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