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Catturiamo il sole!

Produzione di energia e cambiamenti climatici. Le piante sanno come catturare l’energia solare. Noi stiamo imparando.

Niamo quasi 7 miliardi in questo pianeta e consumiamo tanta energia come mai era stato prima. Non è vero che tutto torna e si ripete. Stiamo vivendo una singolarità della storia. Un inedito capitolo di cui non conosciamo il finale. L’aspetto più preoccupante è che assistiamo a una continua e folle crescita dettata dalle leggi del dio mercato, continuando a bruciare combustibili fossili che producono conclamati effetti sul clima. Quando i politici espongono alternative a questo sistema citano le cosiddette fonti rinnovabili e spesso mi pare che proprio di un elenco volutamente vago si tratti, di un esercizio retorico, quanto ipocrita, di sensibilità ecologica, senza progettualità, senza vera volontà.

Recentemente da noi si sente anche riproporre il nucleare, scelta di retroguardia, anacronistica e pericolosa per una nazione instabile come la nostra. E non di fonte rinnovabile si tratta, se è vero che l’uranio economicamente estraibile terminerà tra una quarantina di anni.

Idroelettrico, eolico, biomasse, solare: di queste forme alternative di energia si sente parlare, talvolta quasi fossero equivalenti e viene detto che tutte dovrebbero concorrere. Questo è in qualche misura fuorviante. Abbiamo in realtà una sola fonte rinnovabile, almeno per alcuni miliardi di anni: il sole. Le altre sono tutte suoi sottoprodotti dequalificati, come lo sono i non rinnovabili combustibili fossili che stiamo bruciando.

La selezione naturale ha dotato i vegetali di un processo che consente di catturare l’energia solare sotto forma di molecole organiche complesse. Frazionando queste molecole nel processo ossidativo di combustione si estrae l’energia solare immagazzinata. Petrolio e carbone non sono altro che depositi sepolti di questi materiali organici che un giorno furono piante fotosintetiche. Bruciarli oggi in enormi quantità sposta l’equilibrio gassoso dell’atmosfera con le note conseguenze sul clima.

L’energia idroelettrica deriva da una caduta di acqua per gravità che fa ruotare turbine. Ma è stato il sole a far evaporare l’acqua e a portarla coi moti convettivi sulle montagne, pronta a tornare al mare. Questa fonte è tuttavia importante rappresentando il 10% della produzione nazionale, ma di bacini utili ne esistono ormai pochi e l’impatto ambientale è alto.

L’energia eolica, cioè quella del vento che possiamo catturare con le eliche, non è altro che energia solare trasmessa a masse d’aria che scaldandosi divengono meno dense e salgono mentre altre masse più fredde prendono il loro posto con moti orizzontali.

Le biomasse sono materiali organici della più varia provenienza, soprattutto scarti di lavorazione e comunque accomunati dalla necessità di essere bruciati per restituire energia da quelle molecole che il sole ha costruito per fotosintesi. Con biomasse viene prodotto in Italia circa il 5% dell’energia totale.

Hai visto, caro lettore: tutte le energie alternative sono sottoprodotti dell’energia solare che hanno fatalmente perduto in vari passaggi la maggior parte del loro potere, molto meno efficienti rispetto al flusso diretto della radiazione elettromagnetica del nostro luminoso astro.

Mettere il solare accanto alle altri fonti è quindi improprio. Il sole sta nettamente in testa nella gerarchia delle fonti energetiche a nostra disposizione.

Einstein ricevette il premio Nobel nel 1921 per la spiegazione dell’effetto fotoelettrico, fenomeno per cui una lastra metallica conduttrice colpita dalla luce produce elettricità. Oggi il progresso tecnologico consente di produrre celle con materiali capaci di catturare circa il 15% della radiazione solare, una efficienza già molto superiore a qualsiasi altro sistema indiretto sopraelencato. Questa forma di energia viene più precisamente chiamata "fotovoltaica", per distinguerla dal solare "termico", forma pure interessante che consente di sfruttare la radiazione solare per scaldare acqua o, opportunamente concentrata con specchi, per far espandere dei gas che fanno ruotare turbine e dinamo. Il fotovoltaico è decisamente più versatile e universale. La corrente elettrica si raccoglie direttamente dai morsetti delle celle nei luoghi di fruizione, senza parti meccaniche in rotazione, senza emissione di gas-serra, senza radiazioni nocive, con manutenzione pressoché nulla. Tutto questo si traduce in una lunga durata senza alcuna forma di inquinamento, senza scavi e trasporti e senza militarizzazione dei siti. E senza pericolo alcuno di incidenti. Il sole riversa sul pianeta in 40 minuti l’energia che attualmente consumiamo in un anno.

Su un quadrato di 50 km di lato piove l’energia necessaria all’Italia intera (0,6% della superficie totale). In termini più comprensibili, questo si traduce nella possibilità che il tetto coperto di celle di una casa di medie dimensioni fornisce facilmente i 3 kw (circa 1 kw ogni 10 m2) di cui attualmente godiamo con l’allaccio alla rete.

Il problema è la discontinuità dovuta al fatto che il sole non è sempre presente, e mai di notte. Occorrono sistemi di accumulo dell’energia quando è in eccesso. Se per impianti isolati si possono caricare accumulatori, più in grande si può far risalire acqua nei bacini o, ad esempio, pompare aria in miniere abbandonate. Oltre alla energia ottenuta direttamente dai tetti delle case, dei capannoni industriali e da facciate e varie superfici esposte a sud, occorrono luoghi di produzione massiccia di elettricità. A questo scopo possono essere usate superfici incolte e altrimenti inutilizzabili, senza causare sottrazioni alla produzione agricola come avverrebbe ad esempio con la produzione di biodiesel. Tutta l’energia occorrente si potrebbe ad esempio ottenere coprendo di pannelli le principali strade extraurbane. Tutto ciò che prevede combustioni per la produzione di elettricità o trazione deve essere limitato. E mai dobbiamo usare campi fertili per produrre energia facendo aumentare il prezzo del pane. Col solare fotovoltaico a regime si potrebbero caricare auto elettriche, o farle andare ad idrogeno avendo come scarto acqua pura! L’idrogeno potrebbe essere il vettore di energia del futuro. Può essere prodotto in maniera pulita con energia solare e divenire esso stesso produttore di elettricità nelle celle a combustibile.

Occorre tener presente che, quando sia conveniente, le altre fonti rinnovabili come l’idroelettrico e l’eolico e altre più particolari come lo sfruttamento del moto ondoso, delle maree e quant’altro (penso anche al geotermico) possono continuare ad esistere o essere progettate e costruite, per integrare e far da volano alla discontinuità del solare. Non sto scrivendo fantasiose opinioni personali. Oggi leggiamo queste stesse cose su "Le scienze" di marzo appena uscito in edicola: vi apprendiamo che gli Stati Uniti hanno un progetto per essere completamente liberi dal petrolio importato e fruitori del solare per il 70% entro il 2050.

La Germania sta introducendo oltre un Gw (un miliardo di watt) di fotovoltaico all’anno, mentre in Italia ne abbiamo soltanto 83 Mw (83 milioni). La Spagna nell’ultimo anno ha potenziato del 300% le sue installazioni e ha costruito un impianto di 20 Mw, il più grande al mondo.

La controindicazione dei costi, attualmente più alti rispetto alle fonti tradizionali, è destinata a cadere in pochi anni con l’entrata decisa dei grandi paesi nell’uso e nella produzione delle celle fotovoltaiche, Cina in testa.

L’Italia è agli ultimi posti con appena lo 0,15% di energia da fotovoltaico. In proposito ricordiamo la gravissima decisione di aver dirottato i finanziamenti che avrebbero dovuto essere destinati esclusivamente alle fonti rinnovabili su fonti "assimilabili". Si sono cioè assimilati a fonti rinnovabili i termovalorizzatori, in realtà diseconomici e inquinanti. In Italia non abbiamo il petrolio, non il gas e abbiamo spento il nucleare: invece di far di necessità virtù e divenire pionieri delle energie alternative siamo arretrati anche in questo settore.

Stando così le cose, bisogna almeno che i cittadini conoscano le agevolazioni statali possibili. L’impianto fotovoltaico per una famiglia media che copra effettivamente il fabbisogno annuo di elettricità costa sui 20.000 euro. Questo costo, ancora alto, richiede un’assistenza dello Stato che si traduce in un importante provvedimento legislativo, purtroppo poco pubblicizzato, che si chiama "Conto energia". Si tratta di questo: installando dei pannelli fotovoltaici si può immettere nella rete l’energia quando è in eccesso usufruendo di vantaggi tariffari a seconda della tipologia dell’impianto.

L’investimento iniziale in questo modo si ammortizza in 7/10 anni. E questo tempo avrebbe potuto essere molto ridotto se per favorire interessi lobbystici il 76% dei fondi non fossero stati destinati, come abbiamo detto, alle "assimilate".