Il clima che cambia spiegato ai ragazzi (7)


Energia senza carbonio, il sole

Il sole fornisce alla terra un’enorme quantità di energia, in un’ora quel che tutta l’umanità consuma in un anno. Catturare anche solo una piccola parte di questo flusso inarrestabile risolverebbe tutti i nostri problemi energetici, e di conseguenza anche quelli climatici. Per il momento le soluzioni principali individuate dagli scienziati e dagli ingegneri sono il pannello solare e il pannello fotovoltaico, due attrezzi completamente diversi tra loro.

Esempio di pannello o collettore solare per riscaldare l'acqua

Il primo converte la luce solare in calore, in pratica si scalda dell’acqua che passa in un tubo verniciato di nero. È un sistema abbastanza economico e molto utilizzato nei paesi soleggiati come per esempio Israele, dove quasi ogni palazzo ospita sul tetto uno schieramento di pannelli solari e l’acqua calda per uso domestico si genera praticamente tutta in questa maniera.

Un pannello solare di un paio di metri quadrati può fornire circa la metà dell’acqua calda necessaria alla famiglia media italiana in un anno. È evidente che lo stato dovrebbe agevolare al massimo l’installazione di questo semplice apparecchio sopra a ogni edificio abitato, in particolare al sud.

Molto importante sarebbe anche che questa acqua pre-riscaldata dal sole venisse utilizzata nelle lavatrici domestiche, che invece scaldano acqua fredda con grandi quantità di energia elettrica, con notevoli sprechi non solo di energia ma anche di soldi.

Collegamento del pannello fotovoltaico alla rete elettrica

Il pannello fotovoltaico (fv) è molto più costoso e sofisticato di quello solare perché sfrutta le proprietà del silicio, che, opportunamente manipolato negli stabilimenti di produzione, converte la luce solare direttamente in corrente elettrica, che può facilmente essere trasferita dove serve per mezzo della rete nazionale cui si allaccia l’impianto.

Non tutta l’energia che “picchia” sul pannello diventa elettricità, anzi solo una frazione piuttosto piccola. I tecnici definiscono questa frazione “rendimento”: un buon pannello fv ha un rendimento di 0,15 cioè solo il 15% della radiazione solare che lo raggiunge diventa corrente elettrica. Si tratta comunque di un’efficienza molto superiore a quella delle piante, che convertono l’energia solare in energia chimica (fotosintesi clorofilliana) con rendimenti inferiori  all’1% (minori di 0,01).

Per ottenere la potenza elettrica necessaria ad una famiglia media (3 chilowatt, abbreviato kW) si devono installare circa venticinque metri quadrati di pannelli fv. Queste installazioni sono in grado di fornire questa potenza come picco, cioè solo quando il sole illumina in pieno i pannelli.

Gli specchi concentrano la luce sulla torre centrale che ospita la caldaia

Di recente sono state sviluppate centrali solari a concentrazione, nelle quali decine o centinaia di specchi mobili computerizzati mantengono il riflesso del sole fisso in un unico punto, dove naturalmente si raggiungono temperature molto elevate che riscaldano un fluido contenuto in una caldaia fino ad ottenere vapore ad alta pressione col quale produrre corrente elettrica per mezzo di una turbina. In linea di principio è lo stesso sistema che viene utilizzato nelle centrali elettriche tradizionali, dove però il vapore si ottiene bruciando combustibili fossili e quindi con emissioni abbondanti di anidride carbonica, il gas serra di cui abbiamo già parlato.

Energia senza carbonio: l’acqua

In natura l’energia solare provoca l’evaporazione di molta acqua dalla superficie del mare. Il vento trasporta l’aria umida verso la terraferma e in corrispondenza delle montagne questa umidità precipita sotto forma di pioggia o neve, per poi scorrere lungo i fiumi e tornare di nuovo in mare. È il ben noto ciclo dell’acqua, che l’uomo ha imparato a sfruttare come fonte di energia, prima con i mulini ad acqua poi con le centrali idroelettriche.

Per ottenere corrente elettrica da un fiume è necessario bloccarne in tutto o in parte il corso per incanalare l’acqua in una condotta e farla precipitare verso una turbina collocata più in basso. La turbina, posta in rapida rotazione dalla violenza della corrente, è collegata a una grande dinamo che genera elettricità. In Italia e nel mondo circa il 15% della corrente è prodotta con questo sistema e le centrali idroelettriche sono le più antiche fonti di corrente, essendo la prima stata inaugurata nel lontano 1878.

Anche l’energia idroelettrica non emette carbonio, anzi studi recenti hanno evidenziato che l’idroelettricità è la fonte energetica a minori emissioni di carbonio in assoluto, ma purtroppo le grandi centrali di questo tipo non sono esenti da problemi ambientali e di sicurezza, in Italia per esempio una delle peggiori disgrazie della storia recente capitò proprio a causa di una diga, quando nel 1963 una frana precipitò da un monte dentro il bacino di raccolta della diga del Vajont e l’onda che ne scaturì spazzò via il paesino di Longarone e i suoi duemila abitanti in un attimo.

Il colosso cinese delle Tre Gole, molto avversato dagli ambientalisti

La costruzione della più grande centrale idroelettrica del mondo, quella delle Tre Gole in Cina, inaugurata nel 2008, ha generato l’evacuazione di milioni di persone che abitavano nei territori che sono stati allagati. Un’altra grande diga idroelettrica, quella costruita sul Nilo ad Assuan negli anni Sessanta, ha interrotto per sempre il grande ciclo del limo che fertilizzava il corso del fiume fin dall’antichità generando l’abbandono delle terre da parte di milioni di contadini egiziani.

Un altro problema ambientale colpisce le grandi dighe realizzate nei paesi tropicali dove i bacini artificiali generati dagli sbarramenti allagano zone ricche di vegetazione: la decomposizione delle piante sommerse produce grandi quantità di metano, un gas serra che è 21 volte più potente della CO2. In pratica la corrente elettrica prodotta in questi sisti danneggia il clima quasi quanto quella generata da un impianto termoelettrico di potenza equivalente.

In Europa i grandi fiumi sono stati più o meno sfruttati tutti per produrre corrente elettrica e vi è comunque notevole opposizione alla realizzazione di grandi impianti. Più favorevole invece la situazione per il cosiddetto mini idroelettrico, che consiste nel realizzare tanti piccoli impianti da pochi chilowatt su corsi d’acqua secondari, senza particolari conseguenze ambientali o paesaggistiche.

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