Alla scoperta delle nuove fonti energetiche

Cogenerazione fotovoltaica

Il termine cogenerazione fotovoltaica viene utilizzato per indicare quei sistemi che riescono ad utilizzare una quota dell'energia solare non sfruttata nei processi fotovoltaici. È noto che le celle fotovoltaiche (moduli PV o pannello fotovoltaico) convertono in elettricità solo una piccola frazione della radiazione solare (tra il 6% e il 15%) il resto si disperde o viene nuovamente re-irradiato nello spazio. Si tratta quindi di energia termica che può essere recuperata. Si possono distinguere tre tipologie di sistemi:

Daylighting: celle trasparenti che costituiscono parte integrante del tetto o della facciata dell'edificio, permettendo l'illuminazione diurna degli ambienti (viene recuperata radiazione luminosa).


PV ventilato: sistemi molto semplici in cui il lato posteriore del modulo fotovoltaico viene interessato da un flusso d'aria che assorbe calore dal modulo (raffreddandolo e migliorandone anche l'efficienza), e che viene poi utilizzato per il riscaldamento degli edifici.

Moduli ibridi PV/T (PhotoVoltaic/Thermal): sistemi in cui i moduli fotovoltaici sono strettamente accoppiati con l'assorbitore di calore. Generalmente raffreddati a liquido possono essere di tipo piano o a concentrazione.

Attualmente sono state avviate le applicazioni commerciali. Sono in corso diverse ricerche su prototipi e progetti pilota di impianti sperimentali.

 

 

Energia geotermica

L'Italia rappresenta una zona straordinaria dal punto geologico e vulcanologico, per la presenza della crosta terrestre più sottile e perché al di sotto di essa si inabissa la piattaforma ionica, molto antica e pesante, sospinta dalla grande zolla africana. La piattaforma, inabissandosi, brucia ed emette bolle di magma che risalgono in superficie, creando l'arco vulcanico delle Eolie e degli altri vulcani sottomarini. In sintesi, la penisola italiana e i suoi mari sono caratterizzati da almeno quattro grandi aree di calore sotterraneo:

- la prima è la Toscana, con i suoi campi geotermici di Larderello ma che si estende fino alla caldera di Bolsena e poi in mare per diversi chilometri;

-la seconda è quella dei Campi Flegrei, in Campania;

-la terza, molto grande (e ancora in parte poco conosciuta) è quella del Tirreno meridionale;

-la quarta è il canale di Sicilia, nell'area del vulcano sommerso Empedocle e di Lampedusa.

L'Italia è un Paese geotermicamente caldo ed ha un potenziale talmente vasto da giustificare una scommessa tecnologica e di ricerca unica al mondo. In ballo c'è una fonte energetica continua e praticamente inesauribile che potrebbe fruttare l'indipendenza energetica della nazione ("The Future of Geothermal Energy" (PDF, 14.1 MB). del MIT di Boston dimostra che solo con la geotermia profonda e con tecnologie oggi disponibili avremmo energia per coprire i consumi di tutta la terra per 4000 anni a consumi costanti).

 

 

Energia da biomasse e agroenergie

Oltre ai vegetali coltivati, anche i rifiuti vegetali (segatura dalle segherie, scarti dalla lavorazione del legno) e liquami di origine animale possono essere sottoposti a fermentazione anaerobica (la biomassa viene chiusa in un digestore nel quale si sviluppano microorganismi che con la fermentazione dei rifiuti generano il biogas).

La pirolisi permette invece di ottenere dalla biomassa un gas (syngas) con un potere calorifico pari a quello del GPL che può essere utilizzato in processi produttivi che necessitino di calore (ad es.: essiccazione), per il riscaldamento dei locali o per essere trasformato in energia elettrica. Il sottoprodotto della pirolisi è il biochar (90% di carbonio) che, se applicato sui suoli, è un potente ammendante. La sua alta porosità permette infatti lo stoccaggio di acqua ed elementi nutritivi che restano più a lungo disponibili per le piante; migliora inoltre la struttura del terreno e le sue proprietà meccaniche. Diversi studi hanno dimostrato l'impatto positivo che l'applicazione del biochar ha sulle rese agricole, diminuendo il fabbisogno di acqua e fertilizzanti.

Non risulta conveniente che in Italia si sviluppi un'agricoltura finalizzata alla produzione di biocarburanti (più salutare e razionale seguitare a consumare ancora i nostri saporiti prodotti ortofrutticoli ed i nostri eccezionali vini!).

Conseguentemente in Italia anche le biomasse, che oggi rappresentano il 30% delle nostre energie rinnovabili, dovranno essere impiegate in fase di recupero di scarti di lavorazione piuttosto che attraverso una produzione ad hoc.

 

 

Energia dal mare

In linea di principio è possibile convertire almeno cinque tipi di energia presenti nel mare: quella delle correnti, delle onde, delle maree, delle correnti di marea e del gradiente termico tra superficie e fondali. Esiste poi la possibilità di recuperare, per osmosi, l'energia dissipata quando l'acqua dolce dei fiumi si versa in mare miscelandosi all'acqua salata. Attualmente esiste solo un impianto per lo sfruttamento delle maree in Francia, mentre sono in corso di sperimentazione operazioni di sfruttamento del potenziale energetico delle onde nel Regno Unito, in Norvegia e in Giappone e del gradiente termico negli Stati Uniti. L'Unione Europea ha di recente concluso uno studio che identifica circa 100 siti suscettibili di essere utilizzati per la produzione di energia elettrica dalle correnti marine. In Italia è lo stretto di Messina ad essere stato identificato tra i siti più promettenti.

 

 

Energia dalle onde

Sfruttare il moto delle onde del mare per ottenere energia elettrica, nonostante le difficoltà tecniche, non smette di solleticare la fantasia degli ingegneri. Sono allo studio ipotesi per concentrare e focalizzare le onde in modo da aumentarne l'altezza e il potenziale di conversione in energia elettrica. Altre ipotesi prevedono invece di utilizzare le variazioni di pressione che si riscontrano al di sotto della superficie del mare, altre utilizzano dei galleggianti che "seguono" il moto ondoso trasferendolo ad opportuni generatori per mezzo di pistoni idraulici.

 

 

Solare a concentrazione

I pannelli solari a concentrazione sono sistemi in grado di concentrare i raggi solari verso un ricevitore di dimensioni contenute tramite un sistema di specchi riflettenti. L'energia termica ottenuta dalla concentrazione dei raggi solari è utilizzata per riscaldare un liquido termovettore, generare forza vapore, e quindi energia elettrica. I sistemi a concentrazione sono conosciuti anche come Concentrating Solar Power (CSP). Rispetto ai collettori solari i pannelli solari a concentrazione (CSP) presentano alcuni vantaggi:

- costi inferiori (il costo di produzione si sposta sulle superfici riflettenti, più economiche rispetto al fotovoltaico o alla microtecnologia dei collettori)

-rendimenti maggiori (le perdite convettive nella conversione solare-termico sono proporzionali alla superficie del ricevitore, che essendo più contenuta nella tecnologia a concentrazione rispetto a quella dei collettori, consente di raggiungere rendimenti maggiori)

 

 

Minieolico

Quando si parla di eolico pensiamo istintivamente ai parchi eolici, torri gigantesche, pale e rumore. Le applicazioni delle tecnologie eoliche, in effetti, mal si coniugano ancora con la generazione distribuita se non prendessimo in considerazione il minieolico. Un impianto minielico completo sino a 5 kW costa 5-7.000 euro/kW. Un investimento di questo tipo connesso alla rete di trasmissione nazionale consente, a seconda del regime di connessione, di evitare l'acquisto di energia o di creare reddito dalla vendita di quest'ultima. Nella tabella qui sotto riportiamo una stima approssimativa dell'energia che potrebbe produrre la turbina eolica per vari valori medi della velocità del vento, del risparmio rispetto alla bolletta ENEL e del tempo necessario per ripagare l'investimento iniziale.


Il ritorno economico diventa interessante per velocità medie superiori a 5 m/sec, ovvero per producibilità specifiche superiori a 1750 h/anno. I conti sono stati fatti considerando solo il prezzo di mercato del kWh, senza cioè tenere conto degli incentivi pubblici. Con il nuovo conto energia il GSE (Gestore Servizi Energetici) dovrebbe pagare 0,3 € per ogni kWh prodotto. Il risparmio complessivo raggiungerebbe quindi 0,3 €/kWh.

 

 

La Decrescita Energetica

"Quando le quantità di bit e di watt - cioè di informazione e di energia - incorporate nelle merci industriali prodotte in massa superano una certa soglia, inevitabilmente generano un'abbondanza che impoverisce. Quest'abbondanza è spesso troppo limitata per essere condivisa, oppure distrugge le libertà e i diritti dei più deboli". Da quando Ivan Illich scrisse queste parole molta attenzione critica è stata dedicata alla crescita dell'energia consumata dall'umanità. La consapevolezza dei danni sociali e ambientali dovuti alla crescita eccessiva dei consumi di energia si sta lentamente diffondendo. Per più di un secolo le ciminiere e le locomotive fumanti furono il simbolo stesso del progresso. Anche oggi si ritiene che non vi possa essere un alto livello di benessere senza un alto consumo di energia primaria e che siamo ancora lontani dalla soglia critica dove consumo energetico e benessere entrano in conflitto. Eppure già nel 1896 il premio Nobel Svante Arrhenius aveva calcolato molto realisticamente le possibili conseguenze climatiche del rapido trasferimento nell'atmosfera delle nostre miniere di carbone sotto forma di CO2 (aumento dell'effetto serra naturale). Successivamente é stato rilevato che anche le tecniche energetiche nucleari e idroelettriche comportano notevoli, anche se diversi, costi umani e ambientali. Anche i parchi di generatori eolici che si diffondono in Italia cominciano a incontrare la resistenza di alcuni cittadini e amministratori perché producono inconvenienti. Pannelli fotovoltaici e termosolari generano direttamente meno problemi, ma i loro costi economici ed ambientali di produzione e di smaltimento nonchè la superficie che richiedono, ne rendono impossibile un uso illimitato. Sta così emergendo un'attenzione critica non solo verso la qualità, ma soprattutto verso la quantità assoluta dell'energia impiegata. Anche nella cultura tecnica e nelle sue implicazioni sociali emerge così un principio ben noto a chi studia i viventi e il loro habitat: "there is no free meal in nature" (trad.: in natura non esistono pasti gratuiti). Per quanto oggi indispensabile, diventa quindi insufficiente limitarsi a distinguere tra energie più sporche o più "pulite". Diffondere inoltre l'illusione che possano davvero esistere energie pulite sembra il modo migliore per eludere il vero problema. Si veda per esempio l’intensa campagna pubblicitaria "Il metano è natura". Per l'economista Jeremy Rifkin l'eventuale futura accessibilità di fonti energetiche pulite, sicure, a buon mercato o addirittura gratuite altererebbe in modo incalcolabile numerosi equilibri biogeofisici su cui si basa la vita sulla Terra, compresa la vita umana. Secondo il fisico tedesco Hans-Peter Dürr, occorre orientarsi presto verso una società da 1,5 kW, dove un adeguamento delle strutture tecnologiche ma anche di quelle sociali consenta di creare benessere consumando meno di 1,5 kW di energia primaria pro capite al giorno. Si tratta di una quantità relativamente modesta se si considera che equivale al solo consumo elettrico attuale di un frigorifero oppure che un kW è l'energia necessaria per sollevare una persona di 75 kg dal livello del mare alla cima del Monte Bianco.

 

 

Qualità dell'informazione

Una facoltà antica di ogni collettività, quella di distinguere gerarchicamente tra disinformazione, informazione, sapere, cultura e saggezza, sembra oggi venirci meno. Sappiamo sempre di più, capiamo sempre di meno, ha osservato qualcuno. Eppure i sistemi industriali di comunicazione e la loro concentrazione stanno moltiplicando l'emissione indiscriminata di qualunque informazione, prescindendo da ogni gerarchia qualitativa o, più spesso, invertendo addirittura le priorità della sequenza gerarchica che abbiamo indicato. Spesso più un messaggio è inutile o dannoso e più viene diffuso. Le nostre informazioni cercano di fare chiarezza su molti luoghi comuni, cerchiamo di dare indicazioni su che cosa sia veramente utile alle persone e su cosa sia invece frutto di manipolazione e fonte di profitto per chi fa dell'energia pulita il suo cavallo di troia per continuare a speculare.

 

1: senza batterie, 2: con batterie.

 

16/01/2011

Fonte: http://www.reteingegneri.it

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