Energie Alternative

Non si vuole fare un trattato accademico ma un momento di riflessione su come poter rendere questo mondo più vivibile, con l'apporto di energie alternative, l'argomento è aperto ad idee di vario genere e tipo. La mia intenzione è di dare il “la” a proposte che ognuno di noi potrà presentare, inizio parlando di ciò che ad oggi è la mia conoscenza sull'argomento:

Il sole
Non tutti sanno che è il sole la fonte principale di quasi tutte le forme di energia più visibili ed utilizzabili sul pianeta, da luogo al riscaldamento di ampie superfici creando evaporazione quindi nuvole, piogge che alimentano bacini che rendono energia elettrica tramite le condotte forzate.

Il vento
Il vento è un altro effetto determinato dalle dinamiche di temperatura presenti sul suolo, le brezze ne sono la testimonianza più visibile, i venti continentali sono causati normalmente da ampie zone con differenza di pressione dovuta a fenomeni meteorologici, determinati a loro volta da umidità e temperatura. I nostri avi sfruttavano il vento per i mulini per pompare acqua da pozzi per l'irrigazione. Oggi si possono installare dei generatori eolici che pur non avendo il fascino di quelli antichi possono dare un apporto di energia elettrica considerevole. L'impatto ambientale non è dei migliori ma in compenso non producono inquinamento ed i costi energetici per la loro produzione non sono elevati.

Le maree
Non abbiamo in Italia grandi maree ma abbiamo in compenso il moto ondoso che è associato a grande quantità di energia. In Giappone sono state create delle strutture che sfruttano il moto ondoso mediante grandi masse oscillanti che trasformano le oscillazioni in energia elettrica tramite appropriati alternatori.

Il corso dei fiumi
Da tempi remoti il corso dei fiumi è stato sfruttato per produrre energia meccanica, si pensi ai mulini ad acqua, anche ai nostri tempi un fiume quale è il Tevere è in grado, tramite salti contenuti entro i 10-20 metri di generare lungo tutto il suo corso tanta energia elettrica da alimentare una città delle dimensioni di Perugia.

I bacini idroelettrici
Un ulteriore regalo da parte dell'energia del sole è la pioggia che alimenta fiumi, laghi e bacini artificiali. In particolare questi ultimi oltre a garantire riserve idriche, producono attraverso salti di quota con condotte forzate, turbine ed alternatori quantità notevoli di energia e non producono inquinamento, tranne che per la loro realizzazione e per l'ambiente circostante che subisce modificazioni.

Geotermia
Questo tipo di energia è poco sfruttabile a meno di avere delle zone particolarmente attive. Uno sfruttamento possibile risiede nell'accumulo di calore in estate ad esempio il calore generato da sistemi di condizionamento a pompa di calore, per poi riprendere questo calore in inverno per il riscaldamento di edifici. Tuttavia la realizzazione di pozzi geotermici è costosa ed il rapporto costo /efficacia derivante è spesso poco remunerativo.

Trasformazione delle suddette energie
L'energia non si crea ma si trasforma, in ogni caso un bacino che è posizionato in quota così come un carburante o lo stesso materiale fissile sono fonti di energia potenziale, infatti l'energia che possono offrire non viene affatto creata, allo scopo infatti nel caso di un bacino l'energia potenziale viene trasformata in energia cinetica da una cascata o meglio da una cascata imbrigliata (condotte forzate). Nel caso del combustibile fossile attraverso una reazione chimica tipicamente la combustione viene creata energia termica che poi viene trasformata in energia cinetica e poi energia meccanica che fa girare gli assi di alternatori, oppure nei motori che abbiamo nelle nostre vetture.
I materiali fissili anch'essi sono contenitori di grande energia potenziale infatti trasformando parte della materia in energia di fissione si liberano quantità di energia elevatissime. La fissione nucleare esiste da oltre mezzo secolo non è stata ancora sfruttata a pieno per motivi di sicurezza. Un incidente nucleare è terribile non è recuperabile e le conseguenze per l'umanità sono disastrose. Tuttavia la attuale tecnologia elimina la quasi totalità dei problemi perché la fissione non avviene più in un reattore contenente barre fissili e moderanti, che a causa di un eventuale guasto o manovra errata può fondere il nocciolo ma il carburante fissile è contenuto in sfere di materiale moderante, una volta innescata la reazione a catena tra le sfere che sono contenute nel forno di reazione, la temperatura massima raggiungibile è contenuta ad un valore che non è in grado di fondere ciascuna delle sfere. In questo modo il forno che genera energia Termica viene caricato dall'alto, mentre in basso fuoriescono le sfere esauste. Il costo di questa tecnologia è elevato soprattutto per la produzione di questa forma di carburante ma la sicurezza è garantita.
Oltre a queste forme di energia ottenibili estraendo l'energia da elementi derivati da elementi presenti in natura opportunamente lavorati e/o gestiti esistono sistemi per sfruttare l'energia che ci proviene dal sole. Più precisamente l'energia che il sole ci offre si manifesta sotto forma di una radiazione a larghissimo spettro, essendo filtrata dalla nostra Atmosfera a Terra giungono radiazioni luminose in campo sia visibile che invisibile ovvero infrarossi ed ultravioletti che purtroppo con i danni che l'uomo ha procurato ala Ionosfera non sono più tanto filtrati creando grossi problemi e causando il tumore della pelle, i raggi infrarossi, per via della loro lunghezza d'onda non sono visibili ma sono avvertiti dalla nostra pelle e dai corpi che in genere li assorbono, sotto forma di calore, l'energia associata ai raggi infrarossi è comunque bassa, si possono sfruttare bene per generare acqua calda con costi veramente contenuti.
L'altro sfruttamento dei raggi solari avviene raccogliendo le radiazioni luminose su dei pannelli realizzati con il silicio, come fossero antenne raccolgono l'energia luminosa e la rivelano sotto forma di corrente continua. Questo è i fenomeno Fotovoltaico.
Esistono tre tipologie di pannelli fotovoltaici, monocristallino, policristallino, amorfo. Cosa vuol dire? Il silicio presente massicciamente nel pianeta per poter essere utilizzato come semiconduttore subisce delle lavorazioni. In base alla attuale tecnologia si possono ottenere dei pani di silicio per realizzare delle celle solari che compongono i pannelli mediante sistemi diversi.
Quali sono le differenze? Di certo il monocristallino è quello migliore perché offre rendimento del pannello più elevato, i costi per converso sono molto elevati e l'energia spesa per produrre questo tipo di silicio è veramente molta. Il policristallino costa meno si produce con resa elevata il costo energetico e medio il rendimento che si ottiene è 25-30%. La vita di questi pannelli è stimata in 25-30 anni. Il silicio amorfo è molto economico il rendimento è al di sotto del 20%, ne consegue che la scelta viene fatta in base all'effettiva necessità.
Infatti se è pensabile utilizzare del silicio Monocristallino per impieghi spaziali allo scopo di alimentare un satellite o una stazione orbitante dove i pesi e gli ingombri fanno salire vertiginosamente i costi, allo stesso modo è pensabile l'utilizzo del Silicio Policristallino per realizzare un impianto fotovoltaico commerciale per utilizzo domestico o industriale ed infine il silicio amorfo per impieghi commerciali a basso costo, caricabatterie per cellulare, calcolatrici solari ed in genere le applicazioni che richiedono correnti di modestissima entità
In ogni caso si deve tenere in conto che produrre un pannello fotovoltaico richiede una spesa in termini energetici che non lo pone ancora oggi in condizione di ammortamento a breve termine.

Idrogeno
Una delle cose che fa gonfiare la Bocca a moltissime persone è l'idrogeno, non perché è un gas ma perché molta gente confonde probabilmente l'Idrogeno con il Metano. Il Metano è presente in natura, forse non per molto ancora, l'idrogeno invece allo stato libero non c'è ma bisogna estrarlo da elementi esistenti in natura, il più semplice è l'acqua H2O (2 atomi di Idrogeno ed uno di ossigeno). Il legame che c'é tra detti atomi è moto forte, la scissione può avvenire tramite un fenomeno elettrochimico, l'Elettrolisi, per surriscaldamento estremo dell'acqua repentino ad oltre 2000°C, per cavitazione in questi ultimi due casi è difficilissimo recuperare i due elementi perché essendo molto vicini si ricombinano quasi subito quindi ad oggi il rendimento di questi sistemi e infinitesimale. L'elettrolisi resta l'unico sistema valido ma l'energia elettrica necessaria a separare l'idrogeno dall'ossigeno e superiore all'energia che otterremo dall'idrogeno e dall'ossigeno ottenuti poiché un fenomeno spurio è la produzione di calore che è energia persa.
Diverso è ottenere l'Idrogeno dal metano infatti esistono dei reattori catalitici, “Reformer” che attraverso reazioni chimiche e catalitiche rendono ingenti quantità di idrogeno, vapore acqueo ed anidride carbonica, comunque consumano metano trasformandolo in idrogeno che offrirà una quantità di energia inferiore a quella che il metano che è stato utilizzato poteva dare.
La verità è che comunque l'idrogeno è utilizzabile nei motori a scoppio senza inquinamento conseguente (il metano non avrebbe comunque inquinato di più se teniamo conto di tutto il processo).

Celle a combustibile “Fuel Cells”
L'idrogeno è utilizzabile con grande successo nelle celle a combustibile, “Fuel Cells” che sono come delle batterie (molto costose per via dei materiali preziosi utilizzati) ma trasformano l'Idrogeno in Energia Elettrica, con pesi ed ingombri contenuti.
Allo stesso modo con carburante molto povero esistono delle Fuel Cells a Metanolo (o alcool metilico che dir si voglia), attualmente esistono dei prototipi di batterie di questo tipo in grado di far funzionare un PC portatile per una decina di ore con solo 20cc di Alcool Metilico.

Conclusione
In buona sostanza metodi per produrre o meglio trasformare energia ne esistono diversi, ognuno di essi ha aspetti positivi ma anche aspetti pesanti legati al costo energetico o monetario per la realizzazione dei vari sistemi.
Tutti dobbiamo essere più analitici quando ci dicono che un sistema “salva il pianeta”, per carità ben vengano iniziative volte a sensibilizzare e quindi a creare un mercato che nel tempo possa far scendere i prezzi per via dell'economia di scala ma al momento i miracoli non li può fare nessuno.
Il sacrificio di iniziare con il fotovoltaico e/o con l'eolico va fatto per sostenere gli sviluppi che sicuramente ci saranno in questo settore ma non facciamoci illusioni, per ripagarci un sistema in grado di alimentare i fabbisogni di una famiglia di 4 persone, occorrono oltre agli spazi da dedicare investimenti dell'ordine di 30k Euro che per recuperarli occorrono almeno 10-15 anni, se poi si tiene conto che i pannelli vivono 20-25 anni (salvo danni dovuti a fenomeni meteo eccezionali, fulmini, grandine, vento ecc.), Le batterie per l'accumulo dell'energia non durano così tanto e pesano molto nel bilancio dei costi.
L'investimento ad oggi è poco proponibile a meno che lo stato ci permetta di recuperare almeno il 60% della spesa ed a tempi comunque brevi.
Non ultimo qualcuno si immagina quanto può costare in termini di inquinamento raffinare del silicio, quanti di noi conoscono i processi “drogaggi” del silicio? Anche questo è un aspetto da non sottovalutare. Non è un caso che si stia sempre di più parlando del Nucleare a basso impatto ecologico.
Una provocazione, chi sa quante mucche sono utilizzate per produrre latte o carne? E se si trovasse il modo i farle camminare su dei tappeti collegati a dei generatori? Sarebbero di sicuro più magre e potrebbero dare un contributo in energia cinetica significativo.

Ruggero FELIZIANI

(07 Gennaio 2008)