Baraonda energetica, IV: il nucleare, prima parte

Solare ed eolico sono forme di energia sfruttate in maniera varia sin dall’antichità: dovunque ci fosse un mulino a vento, uno specchio ustore, o anche solo una vela. Bruciare olio o carbone è una pratica anche più antica. Da sempre si sfrutta il moto dei fiumi, ed anche il calore dal sottosuolo (con le terme). Ora i metodi sono più moderni, ma i concetti e le fonti sono sempre gli stessi. C’è solo una fonte che viene sfruttata da molto di recente, e precisamente dal 2 dicembre 1942: l’energia nucleare.

La centrale nucleare di Three Mile Island

Quel giorno, il fisico italiano Enrico Fermi in un laboratorio a Chicago diede inizio alla prima reazione nucleare a catena autosostenuta e controllata. Da allora, l’energia nucleare ha avuto due utilizzi: il primo, più triste, è quello bellico, ma di questo non parlerò, o almeno non nel dettaglio; il secondo è quello della produzione di elettricità. Da quel giorno del 1942, il nucleare cosiddetto “civile” è arrivato a produrre il 16% dell’energia elettrica mondiale, con punte del 30% di Paesi come Giappone e Germania, e di ben il 78% della Francia.

Eppure in Italia non abbiamo alcun reattore nucleare ad aiutarci nel nostro bilancio energetico: sono stati tutti spenti agli inizi degli anni ’90, in seguito alle decisioni del referendum del 1987. E dopo anni di status antinuclearista, la cosa ci è sempre parsa normale. Invece normale non lo è affatto, ed anzi la nostra situazione si avvicina di più ad un’anomalia che alla regola. Del resto, nel 1966 l’Italia era il terzo produttore mondiale di energia elettrica dal nucleare, dopo Stati Uniti e Gran Bretagna.

E allora perché siamo arrivati a privarci dell’energia nucleare? Perché Berlusconi vuole riportarlo? Perché il G8 ha prospettato la costruzione di ben mille centrali nucleari nel mondo nei prossimi decenni? Cosa sta succedendo alla centrale nucleare francese di Triscatin? Cos’è successo a Scanzano Jonico? E le scorie, quante sono e dove le mettiamo? A queste ed altre domande vorrei cercare di rispondere, nel tentativo di dare un quadro chiaro dell’argomento. Non si tratta di una questione facile da analizzare, perché nel tempo è stata soggetta ad una tale miriade di analisi che è facile perdercisi. Anche a livello politico la cosa non è semplice e rischia di sfociare in sterili polemiche.

Il funzionamento di una centrale nucleare ha quasi del fantascientifico: si tratta di spaccare i legami stessi della materia per ricavarne l’energia, tramite il procedimento di fissione atomica. Utilizzando materiali particolarmente adatti allo scopo (uranio, plutonio, torio) è possibile ricavare una quantità ingentissima di energia: la fissione di un grammo di uranio-235 (U235 o 235U, cioè uranio con 143 neutroni) produce 68 GJ (gigajoule) di energia, ben 1.62 milioni di volte più della combusione del petrolio. Sebbene l’uranio estratto naturalmente contiene solo lo 0.7% di 235U (ed il resto è 238U, non adatto all’uso nei reattori), e quindi tale valore scende a circa 11300 volte, si capisce comunque quanta più energia è possibile ricavare struttando la struttura stessa della materia…

Centrale di tipo PWR (da Wikipedia)

Centrale di tipo PWR (da Wikipedia)

La fissione nucleare avviene attraverso il bombardamento con neutroni degli atomi di 235U, che si spaccano in atomi di altri elementi, rilasciando energia ed altri neutroni in grado di spaccare altri atomi di uranio. L’energia rilasciata riscalda l’acqua (o altro fluido) all’interno del nocciolo, che può essere usata direttamente per alimentare una turbina (nei reattori BWR) o passando da uno scambiatore (reattori PWR). L’acqua, dopo essere passata come vapore nella turbina, viene raffreddata nelle “torri di raffreddamento”, quegli immensi coni ricurvi che sono un po’ il simbolo delle centrali nucleari, ma che invece sono comunemente usati anche nelle centrali termoelettriche (e rilasciano solo vapor acqueo, non gas inquinanti). Questo è il funzionamento di base dei reattori nucleari più comuni, ma in realtà esistono tantissime tipologie di reattori, molti dei quali ancora in studio e sviluppo (i cosiddetti reattori di IV generazione).

Questa è solo la prima parte di quanto vorrei scrivere sul nucleare. L’argomento è vasto e complesso, e merita attenzione, in virtù anche del probabile prossimo ritorno al nucleare dell’Italia. Questi sono i precedenti articoli che ho scritto riguardo la questione energetica:

Baraonda energetica, III: l’eolico

Si può dire che anche l’eolico sia una forma di energia solare, in quanto è il Sole la principale causa del clima sulla terra, e quindi della creazione di zone di alta e bassa pressione che determinano i venti. Il modo di sfruttare quest’energia addizionale dal sole, però, è del tutto diversa.

La nostra bandiera al vento

In tutto il mondo, la potenza media globale dei venti è di circa 870 TW, oltre 50 volte superiore al consumo energetico dell’umanità in un secondo. Non sono gli 86 mila terawatt dell’energia solare, ma è comunque molto più di quanto necessitiamo. E c’è il vantaggio che sfruttare questa risorsa è molto più semplice rispetto al solare: bastano qualche pala, una dinamo, l’allacciamento alla rete elettrica e siamo già pronti a produrre energia. Ed a costi nettamente più contenuti.

Nel 2007, secondo i calcoli del Global Wind Energy Council (GWEC), un impianto di generazione eolica di larga scala ha un costo di costruzione di circa 1300 euro per chilowattora di potenza installata, cioè di potenza che il generatore eolico è capace di fornire come massimo. Tale rapporto sale leggermente con la potenza: i più moderni generatori eolici possono arrivare a potenze nominali di ben 2 megawatt, dal costo di 3.5 milioni di euro (esempi qui e qui per il generatore Enercon E-82). Può sembrare una cifra molto elevata, e tuttavia vorrei ricordare che per raggiungere 2 MW di potenza installata con il solare termodinamico servono ben 12.4 milioni di euro (parlando della moderna centrale Andasol-1), per meglio tacere del fotovoltaico. Una centrale a carbone ha costi al megawatt del tutto simili. Ma non è finita, perché l’energia eolica è una tecnologia in fase ancora di maturazione, ed è possibile che nel futuro i costi di costruzione e manutenzione degli impianti saranno ancora più competitivi.

Turbina Enercon E-70 da 2.3 MW a Reading, GB (da Wikipedia)

Turbina Enercon E-70 da 2.3 MW a Reading, GB (da Wikipedia)

Non è un caso che nel 2007, sempre secondo il GWEC, la potenza eolica globale installata sia aumentata di ben il 27% rispetto al 2006, con 20 GW circa di potenza installata in più. L’Italia non è stata da meno, con un incremento del 28.4%. Sembra, quindi, che davvero l’energia eolica possa rappresentare l’energia del futuro: economica, non inquinante, in pieno sviluppo. Ma davvero le cose stanno così?

Purtroppo no: ci sono parecchi risvolti da considerare anche quando si parla di energia eolica, e si tratta di considerazioni che macchiano indelebilmente il “sogno” dell’energia pulita per tutti. In primo luogo, fino ad ora ho parlato solo di potenza installata, che purtroppo è cosa ben diversa dalla potenza reale che può fornire l’impianto. Mentre una centrale a carbone da 1 GW di potenza produrrà quasi sempre 1 GW di elettricità (tranne nei periodi di manutenzione), un parco eolico da 1 GW non raggiungerà quasi mai questa potenza. Per fare due conti, nel 2007 la Germania, il leader mondiale della produzione di elettricità dal vento, aveva una potenza installata di ben 22247 MW con i suoi generatori eolici: una cifra pari al 33% del fabbisogno medio annuale elettrico della nazione. Eppure, con tutta quella potenza installata in Germania si sono prodotti “solo” 39.5 TWh (terawattora) di energia elettrica, a fronte di un consumo nazionale di circa 585 TWh: insomma, dal vento la Germania ha coperto “appena” il 6.75% del suo fabbisogno elettrico. In sostanza, è come se le turbine eoliche tedesche fossero sempre andate al 20% della loro potenza massima. La Spagna (altro Paese di grande sviluppo del mercato eolico) nel 2006 è andata meglio, con il 29.3%; gli Stati Uniti, circa il 25.5%; la Danimarca il 27%.

In definitiva, l’economicità di una centrale eolica è seriamente messa in dubbio da questi fattori. Eppure, se si esclude l’idroelettrico ed il geotermico, l’eolico rimane sicuramente la fonte rinnovabile più conveniente, anche in virtù del fatto che, rispetto alla centrale a carbone presa come esempio, non consuma alcun tipo di carburante. Per confronto, in media nel 2006 gli Stati Uniti hanno speso 35 miliardi di dollari (circa 30 miliardi di euro di allora) per le loro centrali a carbone, della potenza installata di 313 GW: si può quindi assumere che una centrale a carbone da 1 GW di potenza installata, pur costando “appena” un miliardo di euro circa per la costruzione, consuma intorno ai 100 milioni di euro di carbone all’anno. Senza contare i costi di manutenzione dei due impianti, è comunque chiaro che con l’andare del tempo la competitività degli impianti eolici aumenta.

Ci sono però altri problemi legati allo sfruttamento dell’energia eolica. Innanzitutto, non si può sfruttare sempre e dovunque: ci sono zone meno adatte allo sfruttamento dell’eolico. In Italia queste sono situate soprattutto al sud, in particolare in Sardegna ed in Sicilia, poi la Puglia. L’atlante eolico del CESI può dare un’idea adeguata della distrubuzione dei venti nella penisola e, soprattutto, della produzione elettrica potenziale (espressa in MWh/MW annui, cioè dei MWh prodotti in un anno per ogni MW di potenza installata). Inoltre, i “parchi eolici” non sono di dimensioni trascurabili: per ottimizzare lo sfruttamento del vento, si richiedono circa 10 ettari di terreno per ogni megawatt di potenza installata. Una centrale da 1 GW occuperebbe, quindi, circa 100 chilometri quadrati! Numeri affatto trascurabili, che di fatto riducono la potenza installabile in Italia a circa 45 GW, che ci porterebbe ad una potenza reale di circa 10 GW, intorno cioè al 25% del nostro attuale fabbisogno energetico (costandoci circa 60 miliardi di euro). Purtroppo, non credo che neanche in futuro riusciremo mai ad andare oltre questa percentuale.

C’è poi un ultimo, e sempre meno trascurabile, problema legato agli impianti eolici: l’impatto locale. A parte la morìa di uccelli che si schiantano contro le pale (in realtà, abbastanza limitata), ed il rumore denunciato dalla gente che abita intorno alle turbine, i generatori eolici migliori (dalle centinaia di chilowatt in su) sono grandi, enormi. Il generatore Enercon E-70 nella foto sopra può essere alto fino a 113 metri, ed ha pale per un diametro di 71 metri. Inutile dire che in tanti giudicherebbero tale costruzione, paradossalmente, un “ecomostro”. Ed infatti sono in tanti i comuni in Italia che rinunciano ai parchi eolici, proprio per ragioni estetiche.

Una soluzione parziale ci sarebbe: l’eolico off-shore, cioè a largo della costa. Non è un mistero che il vento, nel mare, sia decisamente più elevata. In virtù di ciò, la Danimarca ha sfruttato i bassi fondali dei suoi mari per installare una potenza di oltre 3.1 GW da generatori eolici, abbastanza da soddisfare il 16.8% del fabbisogno di energia elettrica danese nel 2006. Il rovescio della medaglia è che l’eolico off-shore costa ovviamente di più come costruzione e manutenzione degli impianti, tant’è vero che in Danimarca l’energia elettrica per i privati costa più che da noi (23 centesimi di euro al KWh contro i nostri 19), ma è un modo per alleviare il problema dell’impatto visivo.

In Italia, purtroppo, i mari sono generalmente profondi, e quando non lo sono (come l’Adriatico) vi soffia poco vento, però qualcosa si può fare. Ma quando leggo che il primo impianto del genere in Italia, a tre miglia nautiche dalla costa di Gela, ha trovato comunque l’opposizione del sindaco (pure di sinistra) del paese, nonostante Gela abbia ormai poco da perdere dal punto di vista paesaggistico, penso che in fondo l’eolico in Italia avrà sempre poco successo, e forse manco ce lo meritiamo. Anzi, mi sorprendo che in fondo l’Italia sia il settimo produttore mondiale di energia elettrica dall’eolico, davanti a Paesi come Francia, Regno Unito, Canada ed Australia.

Aggiornamento 5/8/2008: anche il nuovo sindaco di Salemi (TP), Vittorio Sgarbi, si è dichiarato contrario all’installazione di generatori eolici nel comune che amministra. Afferma che deturpano il paesaggio, ed in alcuni casi può aver ragione; afferma che fanno un “rumore infernale” e, per quanto la questione del rumore sia ancora da approfondire in maniera esaustiva, ha torto (in realtà, non si tratta di niente di insopportabile); e certamente ha torto quando si mette a parlare di “energia che viene indebitamente sottratta” a Salemi… Forse un po’ meglio rispetto al sindaco di Gela, ma insomma, pare proprio che con queste fonti rinnovabili, in Italia, ci accenderemo giusto un paio di lampadine a fluorescenza.

Published in: on lunedì, 28 luglio 2008 at 22.14  Comments (3)  
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Baraonda energetica, II: il solare

Il Sole! La nostra stella! La nostra grande stella, che poi, a ben guardare, tanto grande non è… ma forse è meglio, perché dopo 5 miliardi di anni di vita ne ha circa altrettanti davanti, mentre altre stelle nascono e muoiono nel giro di qualche milione di anni, di fatto impedendo la nascita della vita. E comuque non è neppure così piccola, dato che nella cinquantina di sistemi stellari entro i 17 anni luce di distanza da noi, il Sole è la quinta stella più luminosa dopo Sirio, Altair, Procione ed Alpha Centauri.

Il Sole splende nel nostro cielo in maniera prepotente ed incurante di ciò che succede nel nostro pianeta, emettendo in un solo secondo la quantità di energia che tutte le centrali elettriche della Terra produrrebbero in oltre due milioni di anni. Ovviamente, però, solo una minima parte di questa potenza arriva sulla Terra: si tratta di ben 174 400 TW (terawatt, cioè mille miliardi di watt), quando tutto il mondo ha bisogno di una potenza media di appena 16 TW circa. Cioè, neanche di una parte su diecimila… In realtà, di tutta quella potenza solo la metà circa arriva effettivamente al suolo, mentre il resto viene riflesso nello spazio o assorbito dall’atmosfera, ma è sempre un quantitativo enorme.

Ma, come è naturale, è difficile avere una dovuta comprensione di questi dati. Meglio rispondere subito: quanta di questa energia possiamo sfruttare? È presto detto: il progetto PVGIS della Comunità Europea ci viene incontro e ci dice che a Roma, come media in un intero anno, su ogni metro quadro di suolo arrivano 4.041 kWh di energia dal Sole ogni giorno. Cioè, neanche 170 W di potenza, su un metro quadrato di superficie. Rispetto ai numeri stratosferici snocciolati poco fa, questi sembrano davvero poca roba. Intendiamoci, non sono poi malaccio: è come se ci fosse una lampada alogena sempre accesa in ogni metro quadrato dei dintorni di Roma! È un sacco di energia che ci viene fornita gratis, e dobbiamo solo trovare un modo di recuperarla. Il grande quesito ora è: come?

Pannelli fotovoltaici (da Wikipedia)

Pannelli fotovoltaici (da Wikipedia)

Un modo per produrre direttamente elettricità è quello di utilizzare i pannelli fotovoltaici. Si tratta di un sistema che trovo molto elegante per produrre elettricità, perché estremamente diretto e modulare (cioè, è possibile costruire impianti di qualsivoglia dimensione). Molte persone indicano questo metodo come il futuro della produzione di energia elettrica, tralasciando alcuni particolari: in primis, il fotovoltaico è estremamente costoso, nell’ordine del migliaio di euro per ogni metro quadrato di pannelli installati; in secondo luogo, l’efficienza dei pannelli commercialmente venduti è relativamente bassa, tra l’8% ed il 16%, e ciò vuol dire che solo una piccola parte di quei 170 W per metro quadrato vengono effettivamente convertiti in potenza elettrica (i pannelli delle applicazioni aerospaziali raggiungono efficienze dell’ordine del 40%, ma grazie a materiali estremamente costosi ed inquinanti). Per fare i conti, una centrale fotovoltaica che produca una media di 1 GW (gigawatt, un miliardo di watt) nell’arco di un anno, supponendo un’efficienza dei pannelli del 15%, nei dintorni di Roma dovrebbe occupare ben 40 ettari, e costare la cifra esorbitante di 40 miliardi di euro… Cioè, più della manovra economica di Padoa Schioppa nel 2007!

Senza ancora aver menzionato il fatto che è necessario un inverter per convertire la corrente continua proveniente dai pannelli nella comune corrente alternata della rete elettrica, con un’ulteriore perdita del 10% circa, e che i pannelli fotovoltaici perdono circa l’1% di resa ogni anno, credo che sia chiaro che il fotovoltaico non può essere, attualmente, un metodo economicamente valido per la produzione di massa di energia elettrica, e non lo sarà nemmeno nei prossimi decenni. Non finché i costi saranno così elevati e le efficienze così basse. I pannelli fotovoltaici hanno il loro perché nelle piccole apparecchiature volte a soddisfare le esigenze elettriche di piccoli utilizzatori distaccati dalla rete elettrica, non di più.

2)Serbatoio di accumulo; 4)Pannello di assorbimento (da Wikipedia)

2)Serbatoio di accumulo; 4)Pannello di assorbimento (da Wikipedia)

Molti dei pannelli solari che vediamo già oggi installati sui tetti delle case, invece, sono dei collettori solari termici, il cui scopo è quello di riscaldare l’acqua contenente in un serbatoio per fornire acqua calda all’abitazione. Non si tratta, quindi, di elettricità, ma comunque di qualcosa che si utilizza comunemente ed in abbondanza. Il costo è comunque alto, intorno ai 600-800 euro al metro quadrato (in dipendenza anche dalle dimensioni del serbatoio), e con il problema della maggior efficacia proprio quando meno serve, cioè d’estate. Tuttavia, a seconda dei casi si può arrivare ad ammortizzare l’investimento (cioè, a risparmiare tanti soldi quanti sono stati necessari per comprare l’impianto) in 3-8 anni, quando l’impianto ha una vita di circa 20 anni, e può essere un modo importante per risparmiare, soprattutto il gas per il riscaldamento: si tenga conto che l’efficienza di questi impianti si aggira intorno al 70%, cioè del calore che ci arriva dal Sole sette parti su dieci vengono effettivamente trasferite al serbatoio d’acqua. Contando che riscaldamento ed acqua calda corrispondono a circa il 70-80% del fabbisogno energetico di un’abitazione italiana (il resto è elettricità), il risparmio può farsi interessante. Ma è chiaro che non è un metodo per produrre energia elettrica e non può essere sfuttato in grandi centrali, se non per qualche progetto di teleriscaldamento.

Solare termodinamico (a concentrazione)

Solare termodinamico (a concentrazione)

Un altro metodo per la produzione di energia elettrica dal sole è quello del solare termodinamico. Questo sistema riprende l’antichissimo concetto degli specchi parabolici per concentrare i raggi solari su un tubo contenente una miscela di oli o sali, in grado di raggiungere la temperatura di circa 400-550 °C. Tale miscela viene poi coinvogliata nelle turbine per la produzione di corrente, e quindi reimmessa nell’impianto. In totale, l’efficienza della centrale si attesta intorno al 15%, simile a quella dei sistemi fotovoltaici, ma a costi più contenuti (meno della metà). Si tratta, però, sempre di costi molto elevati.

Un vantaggio di queste centrali, rispetto al fotovoltaico, è che la produzione è molto più stabile perché i sali vengono tenuti in tubi coibentati e può lavorare anche durante la notte; tra gli svantaggi, oltre ai costi già citati, c’è la grande occupazione del territorio e la parziale perdita della modularità dell’impianto. Al mondo, esistono pochi esempi di queste centrali, tutte di recente costruzione. L’americana Nevada Solar One produce una media di 15.3 MW di potenza elettrica, su una superficie di 160 ettari. Per coprire il fabbisogno di elettricità italiana ci vorrebbero più di 2500 centrali di questo tipo, con una superficie complessiva di 4000 chilometri quadrati (quasi quanto il Molise) ed un costo ancora astronomico (basti pensare che gli Statunitensi hanno speso 266 milioni di dollari per il Nevada Solar One).

La più recente centrale spagnola di Andasol-1, indicata spesso come esempio per un futuro sfruttamento dell’energia solare, ha una potenza media di circa 18 MW, occupa circa 2 chilometri quadrati di superficie ed è costata 310 milioni di euro. Non sono affatto valori più concorrenziali della sopra citata centrale americana. Il nostro premio Nobel Carlo Rubbia negli ultimi anni ha spinto molto nella direzione del solare termodinamico, collaborando durante la sua presidenza dell’ENEA con il Progetto Archimede dell’ENEL, che mira a costruire un impianto termodinamico da 40 MW installati a Priolo Gargallo (Siracusa). Rubbia ha anche immaginato scenari per cui ricoprendo la Sicilia con tali impianti si può soddisfare il fabbisogno elettrico italiano, ma dal momento che i costi sono del tutto improponibili la sua affermazione non si riduce ad altro che una sparata pubblicitaria cui far abboccare i meno informati tra politici ed attivisti.

Allora, dopo tutto questo discorso sull’energia solare, cosa possiamo concludere? È presto detto:

  1. La produzione di massa di elettricità tramite pannelli fotovoltaici occuperebbe grandissime superfici, dell’ordine di chilometri quadrati, e con costi proibitivi, circa 40 volte quelli di una centrale a carbone.
  2. Il solare termico è comodo e può risultare conveniente anche a medio termine, ma può produrre solo acqua calda ed in grandi impianti può funzionare solo come teleriscaldamento.
  3. Il solare termodinamico, invece, ha ancora problemi di estensione occupata, sempre nell’ordine dei chilometri quadrati, ed ancora costi di costruzione elevatissimi, circa 17 volte quelli di una centrale a carbone.

Delusi? Sì, francamente lo sono anche io. Personalmente credo che ci sia ancora tanto, tantissimo lavoro da fare, tanta ricerca da effettuare. Il problema, però, è il tempo: già da oggi abbiamo il barile di petrolio a sfiorare i 150 $ ed il gas naturale sempre più caro. È evidente che al momento non possiamo permetterci di sfruttare il solare per generare elettricità in percentuali che siano minimamente significative, ma ci si chiede allora quando questo sarà possibile. E nel frattempo che facciamo? Beh, ci sono ancora tanti modi per produrre energia…

Published in: on giovedì, 24 luglio 2008 at 17.38  Comments (12)  
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Baraonda energetica, I

Era da tempo che volevo parlare di fonti di energia e di approvigionamento energetico, in ottica principalmente futura. L’argomento è quanto mai non solo “di moda”, perché la questione è di un’importanza che va oltre la moda, ma proprio di interesse nazionale. Il prezzo del petrolio ha raggiunto livelli che solo due anni fa avremmo definito da capogiro, i carburanti sono sempre più salati, e di conseguenza i trasporti incidono sempre di più sui prezzi finali, col risultato di avere un’inflazione al 3.8% senza avere una crescita economia che lo giustifichi (e dunque anzi ne risente terribilmente). Senza contare, poi, i costi dell’elettricità e del gas per il riscaldamento e per la cucina.

Questo sarà il primo di una serie di articoli che voglio scrivere sull’argomento, perché sento che in giro c’è parecchia disinformazione, che riguarda soprattutto la comprensione delle cifre in gioco, che invece giocano un ruolo fondamentale nella progettazione di un piano nazionale energetico decente nei prossimi decenni. Il premier Silvio Berlusconi negli ultimi mesi ha rilanciato l’opzione nucleare per la produzione di energia in Italia; ma sempre più spesso si parla di “energie rinnovabili” (vedremo poi cosa vuol dire), come il solare e l’eolico, e dell’utilizzo di idrogeno al posto di benzina e gasolio; ed ancora di biocarburanti, termovalorizzatori, risparmio energetico e tutta una serie di concetti conciati alla bell’e meglio dai media italiani, per cui uscirne con le idee confuse può essere comprensibile.

Cominciamo innanzitutto col distinguere il concetto di energia, che viene intuitivamente compreso praticamente da tutti come “quantità di sforzo” usato da una persona od un apparecchio, da quello di potenza, che talvolta viene spesso confusa con l’energia e che invece è la quantità di energia che viene fornita o consumata nell’unità di tempo. Affermare quindi che un apparecchio è più potente di un altro, o che assorbe più potenza, significa rispettivamente che può fornire uno sforzo energetico maggiore, o può consumare una quantità di energia maggiore, in un secondo (o in un’ora, un mese, un anno…) rispetto all’altro.

Secondo il Sistema internazionale, l’unità di misura della potenza è il watt, con simbolo W, così chiamata in onore del fisico scozzese James Watt. È comune trovare quest’unità di misura in relazione alle lampadine ed alla loro capacità di illuminare; ma anche relativamente agli elettrodomestici in generale, come un forno a microonde, un asciugacapelli, un aspirapolvere, e pure un frigorifero, un televisore, una radiosveglia. Gli allacci elettrici più comuni forniscono ad ogni abitazione una potenza massima di 3 kW (cioè tremilla watt). Questo significa che la somma della potenza consumata dagli apparecchi e dalle lampadine di una casa non può superare i 3 kW, pena il distacco automatico della fornitura elettrica (e la noiosa pratica di dover riattivare il contatore… al buio, pure).

Invece, in ambito automobilistico (ed in generale motoristico), si rimane fedeli all’utilizzo del cavallo vapore (con simbolo HP, o spesso in Italia CV), corrispondente a circa 745.7 W, per indicare la potenza meccanica fornita da un motore. Questo significa che anche un’utilitaria, come può essere ad esempio la recente Fiat 500 1.2 che ha un motore da 69 HP e quindi 51 kW, è in grado di fornire una potenza ben 17 volte superiore a quella che il gestore elettrico fornisce comunemente alle abitazioni. C’è da ricordare, ovviamente, che in un caso si tratta di potenza elettrica e nell’altro meccanica, e trasformare quest’ultima nella prima è un’operazione con un’efficienza al più del 65% in impianti industriali (cioè, il 65% diventa elettricità ed il restante 35% se ne va in calore); mentre l’operazione inversa ha un’efficienza di oltre il 95%, e dunque anche da questo si capisce come l’elettricità sia una forma di energia grandemente più pregiata rispetto a quella meccanica e, soprattutto, quella termica, oltre che per gli ovvi motivi di praticità e trasportabilità.

L’unità di misura dell’energia è il joule, pronunciato comunemente “giàul” (anche se sarebbe più corretto dire “giùl”, /ˈdʒuːl/, dal fisico inglese James Prescott Joule) ed indicato con il simbolo J. Tuttavia, negli impieghi più comuni non viene usato quasi mai il joule, quanto piuttosto, in ambito soprattutto alimentare, la chilocaloria (o “grande caloria”, o più comunemente ed erroneamente solo “caloria”), con simbolo kcal, corrispondente a 4186.8 joule; ed in ambito più propriamente elettrico il kilowattora, con simbolo kWh, corrispondente a 3.6 milioni di joule. Per i condizionatori d’aria si usa anche il Btu/h, dove un Btu è una british thermal unit, unità britannica di calore, definita in maniera simile alla caloria ma con le unità di misura tipiche anglosassoni. Un Btu equivale a circa 1055 joule. Questo dato però non si riferisce al consumo dell’apparecchio (che può essere anche inferiore, nei modelli più efficienti), ma alla sua capacità di raffreddare o riscaldare l’aria, cioè di immettere o portare via energia termica dall’aria.

Il kilowattora è l’energia consumata da un apparecchio della potenza di 1 kW in un’ora esatta. O da un phon da 1500 W in 40 minuti, o da un condizionatore da 2 kW in mezz’ora, o da un forno a microonde da 750 W in un’ora e venti minuti alla massima potenza. Un kWh, in Italia, costa ad un utente privato circa 19 centesimi di euro.

Per ora, concentriamoci sul fabbisogno di elettricità delle case e delle industrie italiane. Secondo l’ultimo recente rapporto Terna, nel 2007 l’Italia ha consumato 339.9 TWh (terawattora, cioè miliardi di kWh) di energia elettrica, in aumento dello 0.7% rispetto al 2006. Questo quantitativo, che è talmente grande da essere difficile da immaginare, è comunque circa un settimo dell’energia totale consumata in Italia, e circa i due terzi del fabbisogno di carburante per l’autotrazione, cioè per le auto, i camion, i treni diesel, gli aerei.

Di questi 339.9 TWh di energia elettrica consumati dall’Italia, che corrispondono ad una potenza consumata media di 38.7 GW, solo 293.6 provengono dal nostro territorio, ed i restanti 46.3 (il 13.6% del totale) sono acquistati dall’estero. Si noti, inoltre, che ben 21 TWh di energia vengono dispersi dalla rete elettrica. E non si tratta del solito “spreco all’italiana” (o almeno, solo in parte), ma di un fenomeno irrisolvibile e “fisiologico” del trasporto di energia elettrica, noto come effetto Joule (ancora lui!). Ma non è finita.

La nostra produzione di elettricità si basa per ben l’84.3% sul termoelettrico, cioè sulle centrali che sfruttano la combustione di gas, petrolio, carbone e biomasse: sono tutte fonti “deprecabili”, nel senso che sfruttano la combustione e che quindi comportano direttamente inquinamento dell’aria ed aumento dei cosiddetti “gas serra” nella nostra atmosfera. Per di più, dal momento che tale produzione è basata per il 66.1% dal gas naturale, per il 15.7% dal carbone e per l’8.2% da petrolio e derivati (per fortuna in netto calo), e che di tali materie prima l’Italia ne è assai povera, questo si traduce sostanzialmente in un’enorme importazione di tali fonti, e quindi di una colossale dipendenza dall’estero per il nostro fabbisogno di energia elettrica. Non sorprende che in Italia l’energia costi così cara.

E le fonti “rinnovabili”? Con “rinnovabile” s’intende una fonte energetica che è possibile sfruttare indefinitamente nel tempo, come nel caso del sole, del vento, dei fiumi, dei moti ondosi, del calore del sottosuolo. L’energia idroelettrica copre quasi tutto il resto del nostro fabbisogno elettrico nazionale, con il 12.6% (in forte calo rispetto al 2006 a causa della siccità, ma si spera che questo 2008 ben più piovoso riaggiusti le cose); l’energia geotermica ha contribuito nel 2007 per l’1.75%, quella eolica per l’1.3% (con una produzione in aumento del 36.1% rispetto al 2006). E l’energia solare? Parliamo di numeri talmente bassi da sembrare ridicoli: appena lo 0.013% della produzione nazionale, solo 39 GHw in tutto il 2007. Eppure, è un dato oltre 16 volte più alto rispetto al 2006. E per chi se lo chiedesse: no, non siamo un Paese con un occhio particolarmente negligente verso questa fonte di energia. Al limite, sono Germania e Giappone ad essere Paesi particolarmente fiduciosi.

Alla luce di questi dati, vorrei discutere su quali possono essere le migliori opzioni per la produzione energetica nazionale, ed anche europea, se non addirittura globale, per i prossimi decenni, ed inquadrare tutto il fenomeno all’interno del contesto economico, ambientale e politico. Nel prossimo articolo, parlerò proprio della risorsa che Italia pare essere la meno sfruttata, e sui cui in tanti ripongono immensa fiducia: il solare.

Variarte

Ascoltando Stargazer dei Rainbow, qualche giorno fa mi è venuto in mente che Ritchie Blackmore, leggendario chitarrista dei Deep Purple ed appunto dei Rainbow, nel 1990 lasciò le sonorità tipiche rock che avevano sempre contraddistinto la sua carriera per fare musica di tutt’altro stile. Blackmore conobbe la giovane e bella Candice Night ad una partita di calcio, mostrò il comune interesse per la musica medievale, se la sposò ed insieme a lei fondò i Blackmore’s Night. Un gran bell’esperimento musicale, se volete la mia opinione: dateci un’ascolto. Si va dal melodico di Ghost Of A Rose all’agitata The Storm, dal crescendo di Village Lanterne ai ricordi rock di St. Teresa. In questi giorni è uscito il loro ultimo album (Secret Voyage), ma ancora non ho avuto occasione di sentirne qualcosa.

Questo è uno schizzo che ho fatto su un soggetto che mi è stato suggerito e che ho trovato suggestivo. Carboncino su carta comune (qualcuno mi ucciderà per questo, ma non voleva essere niente di serio), però non sono sicuro di esserne soddisfatto:

Lo scorso 23 giugno è scomparso all’improvviso Claudio Capone: una delle più grandi voci italiane del mondo del doppiaggio e, soprattutto, il grande accompagnatore vocale di migliaia di servizi e documentari di Quark e programmi similari. Con quelle trasmissioni, e con quei documentari, sono cresciuto ed ho sviluppato il mio amore per la natura e la scienza. E per me la sua voce era arte.

I documentari non saranno più gli stessi senza di te. Addio Claudio, e grazie di tutto. 😦