Fonti alternative

Risparmio energetico
Fonti energetiche alternative, idrogeno

Seconda parte " Le fonti di energia alternative "

Le fonti primarie di energia sono rappresentate dalle riserve di petrolio, dal gas naturale, dai giacimenti di carbone, dai serbatoi di acqua ad alta quota ( energia idroelettrica),e infine dall’ energia nucleare.

Sono fonti di energia alternative l’energia solare, l’eolica, l’energia dalle onde e dalle maree. La differenza fra i due gruppi consiste nel fatto che le fonti appartenenti al primo gruppo sono cospicue e da lungo tempo conosciute e sfruttate dall’uomo. quelle de secondo gruppo sono nuove e poco conosciute in termini di tecnologie e di potenzialità di sfruttamento.

Energia solare

Partiamo per questa breve rassegna delle fonti alternative dall’energia solare che è quella più copiosamente diffusa sulla terra. Per ogni metro quadrato di superficie terrestre è presente al di fuori dell’atmosferauna radiazione solaredi circa 1300 w. Sulla superficie terrestre questo valore si riduce perchéfortemente influenzato dalle condizioni ambientali, dalla latitudine e dalla esposizione del luogo.

L’insolazione media annua sulla nostra penisolavaria da un minimo di 1372.4 Kwh/mq/anno a Milano a un massimo di 1963.7 Kwh/mq/anno di Trapani, passando per 1737.4 Kwh/mq/anno di Roma. Come possiamo utilizzare questa energia che a costo zero ci propina la nostra cara stella ? La tecnologia oggi mette a disposizione due modalità di captazione dell’energia solare : quella dei pannelli solari detti termici e quella dei pannelli fotovoltaici. Con ipannelli termici un fluido ( acqua + glicole) passa all’interno di un fascio tubiero fissato su una piastraidonea a massimizzare l’assorbimento della radiazione solare, si riscalda e attraverso una pompa viene messo in un circuito provvisto di scambiatore e di serbatoio di accumulo. L’efficienza del sistema è tale che una parte cospicua dell’energia solare può essere prelevata : pannelli solari dell’ultima generazione arrivano anche a efficienze dell’80%. Quindi,disponendo di un pannello solare di 2 mq, possiamo immagazzinare in un announa quantità di energiaQ = (1734.4) X( 2) X ( 0.80) =2775 Kwh che risolverebbe completamente per una famiglia di 4 persone ilfabbisogno di acqua sanitaria.

La seconda tecnologia fu sviluppata alla fine degli anni 50 nell’ambito dei programmi spaziali della Nasa per i quali era necessario disporre di una fonte inesauribile ed affidabile di energia elettrica per i satelliti. L’effetto fotovoltaico si basa sulla capacità di alcuni semiconduttori ( silicio, germanio ) di convertire la radiazione solare in corrente elettrica continua, senza passare attraverso organi meccanici in movimento. Il cuore del sistema fotovoltaico sono le celle al silicio ( amorfo o cristallino ) che sono in grado di produrre 1.5 w in condizioni standard. L’impianto fotovoltaico si realizza con una connessione serie-parallelo delle celle elementari per raggiungere i livelli di tensione e di corrente richiesti. Essendo l’uscita delle celle in corrente continua è necessario utilizzare un convertitore che realizzi la conversione da continua a corrente alternata 50 Hz per far funzionare le utenze domestiche.

L’efficienza dell’impianto fotovoltaico non è elevata circa 12.5 %, ma sono in corso di avanzata realizzazione celle che raggiungono una efficienza del 24 %. Una famiglia che consuma in un anno 4500 – 5000 Kwh e volesse essere autonoma dal punto di vista energetico dovrebbe installare pannelli fotovoltaici per una superficie dicirca 24 mq.

Il costo attuale degli impianti fotovoltaici è ancora alto perché non ci sono economie di scala. GliStati più industrializzato hanno sì promosso l’utilizzo del fotovoltaico con incentivi fiscali e finanziamenti a fondo perduto ma la culturadel fotovoltaico distribuito non è ancora una realtà percepita dallapopolazione. Si chiede quindi alle autorità locali Comuni, Province, Regioni di fare di più per la promozione di una tecnologia che potrebbe averenel nostro mezzogiorno terreno fertile per la sua sistematica applicazione.

Energia eolica

L’energia eolica sfruttal’energia cineticadel vento per generare energia elettrica. Enormi aerogeneratori simili a giganteschimulini a vento ruotano nelle fattorie del vento ( Wind Farms)per produrre energia alternativa non inquinante. E’ evidente che l’utilizzo di generatori eolici si rende conveniente laddove la ventosità è elevata e costante per gran parte dell’anno e ci sono condizioni morfologiche adatte. In Italia esistono zone, come la Sardegna, le piccole isole, luoghisull’Appennino dove l’implementazione di generatori eolici è risultataconveniente.

Non credo però che la nostra penisola, per la sua morfologia e la sua particolare urbanizzazione,possarappresentare un luogo ideale per costruire numerose "Wind Farms on–shore", (dislocate cioè sul territorio), che in un futuro prossimopossano contribuireamiglioraresensibilmente la nostrabolletta energetica.

Le dimensionidi questi aerogeneratorivariano moltissimo con le potenze in gioco : 5-100 Kw, diametro rotore 3-20 m, altezza mozzo 10-20 m; generatori medi 100-800 Kw, diametro rotore 25-50 m, altezza mozzo 25-50 m; generatori grandi 800-2500 Kw, diametro rotore 55-70 m, altezza mozzo 60-80 m.

L’impatto ambientale, dovuto alle dimensioni dei rotori e delle torri, il rumore prodotto delle eliche, gli ostacoli offerti alla trasmissione delle comunicazioni, gli effetti su flora e fauna,ancora non del tutto chiari, faranno sicuramente da ostacolo alla diffusione dell’eolico in Italia.

Per le regioni densamente popolate si sta pensando, specialmente nei paesi del Nord Europa ( Danimarca e Germania in testa )a fattorie del vento dislocate sul mare "Wind farms off – shore".

Una tale soluzione avrebbe il pregio di rimuovere tutti gli ostacoli sopra enunciati e sfruttare al massimo le correnti ventose che sul mare sono sicuramente più intense e più costanti, con l’ unico svantaggio di essere una soluzione ancora oggi estremamente costosa.

Credo invece che i piccoli aerogeneratori ( 1000-3000 W ) possano avere applicazioni nel campo delle utenze remote ( baite di montagna per esempio ), dove l’allacciamento alla rete nazionale sia complesso o decisamente costoso.

Energia dal mare

Giànei tempi antichi si cercò di sfruttare l’energia connessa con le maree : l’acqua veniva raccolta in un piccolo bacino durante la fase di alta marea e per mezzo di una paratia veniva conservata. Quando la marea scendeva si determinava un salto di livello che veniva sfruttato dai mulini. Nel mondo ci sono molte nazioni che possono utilizzare l’energia prodotta dalle maree, specialmente quelle del Nord Europa ( Inghilterra e Scozia ) sono impegnate in prima fila con progetti innovativi finanziati dalla UE, ma la produzione di questo tipo di energia rinnovabile ha ancora un costo non competitivo con le altre fonti alternative.

Oggi esistono diversi progetti che trasformano l’energia del mare in energia elettrica, i più innovativi convertono l’energia delle correnti marine, altri quella delleonde e delle maree, altri ancoraquella connessa con levariazioni di temperatura fra superficie e fondali.

Più promettenti dell’energia prodotta con gli invasi riempita dall’alta marea sembrano essere le soluzioni che sfruttano la forza delle onde e delle correnti marine prodotte dalle maree. Per i progetti relativi alle onde si tratta di realizzare nei punti del litorale dove intenso è il moto ondoso, strutture in grado di produrre energia sfruttando il movimento oscillatorio delle onde che svolge la funzione di un pistone capace dispingere aria compressa in un condotto che poi aziona un aerogeneratore. Questo metodo viene chiamato OWC ( oscillating water column ) ed ha avutouna realizzazione prototipale nell’ isola Islay non lontana dalle coste occidentali della Scoziadove dà energia a 300 famiglie.

Lo sfruttamento delle correnti marine dovute alle maree è possibile con impianti a turbina,posizionati sotto il pelo dell’acqua o sui fondali. Ne è un esempio la turbinaKobold di proprietà della società messinese Ponte di Archimede Spa, che ne detiene anche il brevetto. Si tratta di una turbina con rotore ad asse verticale e a pale oscillanti ad alta efficienza, progettata e realizzata dal Dipartimento di Progettazione Aeronautica dell’Università Federico IIdi Napoli. Un esemplare di turbinaKobold èmontata nello Stretto di Messina per scopi sperimentali, sfrutta la corrente dovuta alle maree che nello stretto è abbastanza intensa e produce potenza per 125 Kw. Norvegesi ed Inglesi stanno utilizzando invece turbine ad asse orizzontale fissate sul fondo marino o sotto la superficie dell’acqua. Nel2004 al largo delle coste del Devon, nel Sud Ovest dell’Inghilterra, verrà installata una gigantesca turbina della forma di un’ elica di 15 m di diametro in grado di fornire una potenza di 300 Kw, sfruttando il movimento dellecorrenti oceaniche.La principale differenza rispetto al ventoè che le turbine a correnti marine sono più piccole a parità di potenza, ( la densità dell’acqua è 800 volte quella dell’aria ), non hanno un impatto ambientale perché sono quasi completamente sommerse, non fanno rumore e non danneggianofauna e flora. Secondo gli esperti inglesi con questo sistema si potrebbe produrre energia per 10000 Mw ( circa dieci centrali nucleari).

Peccato che nel nostro bel paese le maree siano così poco intense ad eccezione come si è detto, dello Stretto di Messina !!

Ing.Amedeo Picardi

Torna su