Nel panorama della transizione energetica, è fondamentale comprendere le sfide e le soluzioni proposte per un futuro più sostenibile. Il libro “Energia per l’astronave Terra” offre una visione chiara e pragmatica su come accelerare questo processo. Attraverso le parole dell’autore Nicola Armaroli, dirigente di ricerca del CNR e membro dell’Accademia Nazionale delle Scienze detta dei XL, emerge un percorso ben definito che punta sull’efficienza, l’elettrificazione e l’innovazione tecnologica. In particolare, la ricerca scientifica, pur non dovendo inventare tutto da zero, ha il compito cruciale di migliorare le tecnologie esistenti, ottimizzare i sistemi di accumulo stagionale e sostenere un’economia circolare basata sul riciclo.
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Il Futuro Energetico: elettrificazione e sostenibilità. Parla Nicola Armaroli
19/11/2025
8 minuti
Il dirigente di ricerca del CNR e membro dell’Accademia Nazionale delle Scienze detta dei XL, in un'intervista a Lightbox delinea un percorso ben definito per un futuro più sostenibile.
Professor Armaroli, nel suo libro “Energia per l’astronave Terra”, quali soluzioni innovative e modelli propone per accelerare la transizione energetica?
«Il punto di partenza è il cambiamento climatico. Se questo problema non esistesse, non ci preoccuperemmo di cambiare il sistema energetico, che per l’80% si basa ancora sui combustibili fossili. Non possiamo più permetterci di continuare così, non solo per il clima, ma anche per la nostra dipendenza dalla volatilità dei prezzi di petrolio e gas, un fattore di rischio per l’economia. La crisi del gas del 2022 (dovuta al conflitto russo-ucraino, ndr) ne è un esempio lampante. L’obiettivo è quello di uscire da questo sistema, la cui principale inefficienza risiede nel fatto che, su 100 unità di combustibili fossili estratte, ne sprechiamo almeno due terzi in calore disperso nell’ambiente. Per superare questa inefficienza, la soluzione principale da mettere in atto è elettrificare il più possibile i consumi finali. I motori elettrici sono infatti più efficienti e abbiamo già le tecnologie rinnovabili per produrre elettricità senza bruciare nulla».
«Sarà un processo molto lungo. Da dove iniziare? Dai settori dove le soluzioni esistono già. I trasporti consumano l’80% del petrolio, e di questi, il 70% circa riguarda i veicoli leggeri per i quali l’unica alternativa realmente efficace e già disponibile è l’auto a batteria. Pertanto, è essenziale elettrificare prima di tutto il trasporto leggero. Anche i mezzi pesanti su strada (bus, camion) si stanno muovendo verso soluzioni elettriche, mentre per aerei e navi, sulle lunghe distanze, la soluzione a batteria non è disponibile e potrebbe non esserlo mai, per limiti fisici.
Un altro punto cruciale è l’utilizzo del gas nel settore residenziale, che in Italia costituisce quasi il 40% dei consumi complessivi di metano. Le pompe di calore elettriche rappresentano una soluzione chiave per soddisfare i fabbisogni di calore a bassa temperatura nelle case (30-70 °C). Non è possibile ovunque, ma è già applicabile in milioni di edifici.
Quindi, per sostituire progressivamente il petrolio nei trasporti su strada e il gas negli edifici, abbiamo già due opzioni concrete: l’auto elettrica e la pompa di calore.
La conversione totale verso queste opzioni richiederà 20-30 anni, ma bisogna accelerare. Chi ha una casa indipendente e un garage, magari con un impianto fotovoltaico, dovrebbe essere tra i primi a passare alla mobilità elettrica. Le pompe di calore, pur avendo un costo di acquisto maggiore, offrono un risparmio significativo nel tempo, in termini sia di manutenzione che di consumi.
Passare all’elettrico significa abbattere il consumo di energia a parità di servizio. Un motore elettrico ha un’efficienza che può arrivare al 90%, mentre un motore a combustione si ferma mediamente al 25%. Il superamento dell’auto tradizionale e della caldaia a metano non sono imposizioni, ma percorsi obbligati dettati dal buon senso e dalle leggi della fisica, con cui non possiamo negoziare».
In che modo le innovazioni tecnologiche nel campo delle reti intelligenti (smart grid) e dei sistemi di accumulo di energia (storage) possono rappresentare, nei prossimi anni, opportunità di business e di sviluppo per le reti di trasmissione elettrica?
«L’elettrificazione dei consumi richiede investimenti massicci per modernizzare e rafforzare le reti elettriche. Questi investimenti sono una priorità assoluta. L’Italia ha una buona rete di trasmissione, gestita da Terna, e distribuzione, in capo a più operatori, migliorate dopo il blackout del 2003, ma è fondamentale continuare a investire.
È importante sottolineare che i dispositivi come auto elettriche e pompe di calore non saranno solo consumatori passivi, ma parte attiva della rete. Un’auto rimane ferma per il 95% del tempo, e in futuro potrà non solo assorbire elettricità dalla rete, ma anche cederla.
Immaginiamo il parcheggio di un aeroporto con migliaia di auto costantemente in sosta, anche per periodi lunghi. Le loro batterie potranno funzionare come una power bank, erogando elettricità e venendo remunerate per il servizio. Lo stesso vale per le pompe di calore, che possono essere temporaneamente spente durante i picchi di consumo, per alleggerire il carico sulla rete. Il proprietario viene pagato per il servizio senza subire alcun disagio per il breve distacco dell’impianto.
Questo dimostra che la gestione della rete elettrica non sarà solo un problema, ma anche una grande risorsa. La transizione energetica e quella digitale devono andare di pari passo per creare un sistema largamente elettrificato, moderno ed efficiente».
Qual è il contributo della ricerca scientifica nel rendere le infrastrutture energetiche più sostenibili e indipendenti dai combustibili fossili?
«Per il 90% le tecnologie per la transizione sono già disponibili. Il fotovoltaico al silicio, inventato nel 1954, è una tecnologia matura e con costi bassi di installazione e gestione, tanto che in Cina in un solo mese (maggio 2025) sono stati collegati alla rete 92 gigawatt, oltre il doppio di quanto l’Italia ha installato in 20 anni.
Il ruolo della ricerca scientifica è soprattutto quello di migliorare l’esistente. Si lavora sull’evoluzione delle batterie, passando ad esempio da quelle al litio a quelle al sodio, per ridurre le restrizioni sulle materie prime, aumentarne la durata e migliorarne la riciclabilità.
Un altro aspetto chiave della ricerca è proprio il riciclo. È fuorviante la diffusa opinione che l’impatto ambientale delle estrazioni minerarie riguardi solo le batterie o i pannelli fotovoltaici. L’attuale sistema energetico, basato sui fossili, richiede un’estrazione colossale e ininterrotta di petrolio, gas e carbone, che vengono convertiti in CO2, che a sua volta è scaricata in atmosfera, distruggendo la stabilità climatica. I materiali usati per i dispositivi rinnovabili e di accumulo, invece, si estraggono solo una volta, poi possono essere riciclati.
Infine, la ricerca deve concentrarsi sullo stoccaggio. Le batterie risolvono in gran parte il problema dell’accumulo giornaliero, ma cosa fare con l’eccesso di energia solare prodotta in estate che non viene utilizzata? Una soluzione è usare quest’energia per alimentare elettrolizzatori e produrre idrogeno, da stoccare e usare nei mesi invernali, Servono però soluzioni innovative per lo stoccaggio stagionale dell’idrogeno, che ancora non abbiamo a disposizione».
Quali sono le sue previsioni per l’uso dell’energia solare nei prossimi decenni?
«Il fotovoltaico diventerà la prima tecnologia di produzione elettrica. Ne è prova la California, dove questa tecnologia copre già gran parte del fabbisogno diurno. Il successo è dovuto ai costi bassi e alla sua semplicità di gestione. Inoltre, la tecnologia dei semiconduttori, su cui si basa il fotovoltaico, ha beneficiato delle sinergie industriali sviluppate in altri settori come i chip, abbassando di molto i costi complessivi di produzione».
«Il sole dominerà la produzione elettrica, ma dobbiamo concentrarci di più anche sull’accumulo termico. È inconcepibile che per molti mesi l’anno i nostri tetti vengano “bruciati” dal sole, e poi per fare una doccia calda si bruci gas, anche in estate. Dobbiamo sviluppare tecnologie per concentrare e accumulare il calore solare e usarlo, sia a basse che ad alte temperature, anche nel settore industriale.
Infine, l’energia solare sarà cruciale per produrre combustibili sintetici. Questi saranno necessari per mezzi di trasporto pesanti che non possono essere facilmente elettrificati, (aerei, navi), e per i quali servono carburanti liquidi sintetici non fossili con un’elevata densità di energia».
In considerazione della crescente elettrificazione dei consumi e della transizione verso un sistema energetico a basse emissioni di carbonio, in che modo, secondo lei, si evolverà la gestione della rete elettrica nei prossimi decenni?
«Possiamo imparare molto dal blackout spagnolo (aprile 2025, ndr). La causa principale del collasso del sistema è stata la scarsità di interconnessioni con altri Paesi e di sistemi di stoccaggio.
Per evitare situazioni simili, dobbiamo costruire un sistema più robusto. L’Italia, pur essendo una penisola, è già all’avanguardia nelle interconnessioni con i Paesi limitrofi e questo è un aspetto fondamentale, ma da rafforzare ulteriormente.
Un altro punto critico è l’accumulo di elettricità. Servono più impianti di stoccaggio, non solo gestiti da grandi operatori come Terna, ma integrati nella rete fino al livello domestico. Milioni di batterie casalinghe e di veicoli elettrici potranno sostenere il sistema, fornendo potenza istantanea in caso di necessità e aiutando a gestire la frequenza e la tensione di rete.
La rete sarà sempre più basata su un sistema distribuito con milioni di produttori e consumatori. La digitalizzazione
sarà essenziale per gestire questa complessità, trasformando le rinnovabili da potenziale problema a risorsa, e rendendo il sistema più stabile e sicuro. Questo è il futuro della gestione della rete: più interconnessioni, più accumuli e una gestione sempre più intelligente di milioni di produttori-consumatori».