Nuova energia dall'elettronica di potenza

Attualmente il fabbisogno energetico è sodisfatto per circa un terzo dall'energia elettrica. Adottando moderni circuiti di conversione e incentivando l'uso di dispositivi Led per l'illuminazione, si potrebbe ottenere un risparmio sino al 20% dell'energia utilizzata, con conseguente riduzione della presenza di Co2 in atmosfera. Ad affermarlo è Gianpaolo Vitale dell'Istituto di studi sui sistemi intelligenti per l'automazione (Issia) del Cnr e professore incaricato di Elettronica di potenza presso l'Università di Palermo, che nel suo intervento all'edizione 2016 dell''International Conference on Renewable Energy and Power Quality' (Madrid, 6-8 maggio) ha dimostrato come l'elettronica di potenza possa significativamente contribuire ad aumentare l'efficienza e risparmiare energia.

Oggi, nonostante l'energia generata da fonti rinnovabili sia in aumento, la richiesta mondiale è ancora soddisfatta prevalentemente da combustibili fossili: nel 2013 sono stati prodotti oltre 23 mila Terawatt-ora di energia elettrica contro i 1.329 generati da rinnovabili, idroelettrico escluso (cioè circa il 5,7% del fabbisogno). Una quantità enorme, distribuita tra azionamenti elettrici come motori industriali, pompe e condizionamento dell'aria che complessivamente rappresentano il 60% del totale, illuminazione (20%), alimentazione di apparecchiature per l'elettronica di largo consumo (10%) e per alimentazione di calcolatori (10%).

L'intervento del ricercatore Cnr si è concentrato sul percorso che va dalla generazione di energia al suo utilizzo tramite circuiti di conversione. “Una volta prodotta, l'energia elettrica viene via via convertita nella forma più opportuna per i vari usi: azionamenti elettrici, apparecchi per l'illuminazione, apparati elettronici eccetera. Ciò avviene, già da circa un trentennio, mediante circuiti elettronici di potenza”, afferma Vitale. “Negli ultimi cinque anni, nel mercato dell'elettronica di potenza sono arrivati nuovi dispositivi, cosiddetti a larga energia di gap, che utilizzano materiali innovativi quali carburo di silicio o nitruro di gallio al posto del silicio, e sono stati messi a punto circuiti che consentono di migliorare notevolmente l'efficienza di conversione”.

Tanti i vantaggi che derivano dal loro utilizzo. “Adottando tali dispositivi, ad esempio per l'alimentazione dei motori, si può conseguire un risparmio sino al 20% dell'energia utilizzata, cui si aggiungono un risparmio del 50% utilizzando i nuovi Led a scopo di illuminazione”, prosegue il ricercatore. “Un ulteriore 10% può essere conseguito nell'alimentazione delle apparecchiature elettroniche, per cui, sommando i vari contributi, si può risparmiare fino al 20% dell'energia attualmente utilizzata. Un risparmio che, tradotto in Terawatt-ora, consentirebbe di ottenere un'energia poco inferiore a tutta l'energia prodotta nel 2013 dalle fonti rinnovabili compreso l'idroelettrico, cioè circa 4.900 Terawatt-ora. In pratica, utilizzare le tecnologie disponibili per la conversione di energia elettrica avrebbe l'effetto di raddoppiare virtualmente l'energia da rinnovabile”.

Notevole anche il risparmio in termini di emissione di Co2. “Considerando che nel 2013 con il carbone sono stati prodotti 9.631 Terawatt-ora, con un'emissione di oltre 14 mila milioni di tonnellate di Co2, il risparmio di 4.900 Terawatt-ora avrebbe evitato la dispersione di qualcosa come 7.000 milioni di tonnellate, corrispondenti a una riduzione del 22,6% delle emissioni totali. Inoltre, il costo dell'ammodernamento dei circuiti di conversione si ripaga in poco tempo, da uno a tre mesi circa”, conclude Vitale. Numeri che dimostrano come un uso consapevole dell'energia, che punti sulle tecnologie disponibili per evitare gli sprechi e su comportamenti virtuosi, possa contribuire significativamente anche alla salvaguardia dell'ambiente. 

Fonte: Gianpaolo Vitale, Istituto di studi sui sistemi intelligenti per l'automazione, Palermo, tel. 091/6113513 , email vitale@pa.issia.cnr.it

Per saperne di più: - https://www.icrepq.com/icrepq'16/PL1.pdf