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04/19 - Energie alternative

La rivoluzione industriale dell’800 è stato un punto di svolta epocale nella storia dell’uomo. Ha dato inizio al progressivo abbandono dalla terra e l’avvio di nuove attività lavorative su vasta scala. Ha inoltre rivoluzionato gli stili di vita che da allora hanno avuto disposizione maggiori risorse.  Queste risorse hanno tuttavia richiesto livelli di energia sempre crescenti. Infatti, da allora è iniziata la ricerca alla fonte energetica più abbondante ed economica. Il carbone fu la prima. La comparsa dell’automobile comportò la diffusione delle benzina ricavata dal petrolio e di altri suoi derivati. Il petrolio diventò talmente importante da guadagnare il nome di oro nero. In tempi recenti l’energia è stata prodotta attraverso la fissione nucleare dell’uranio.

Tutte queste fonti hanno la caratteristica di non essere rinnovabili: per quanto disponibili in grandi quantità, sono destinate a esaurirsi. Non solo, queste hanno anche pesanti effetti sull’ambiente e sulla salute. Il carbone e il petrolio, essendo di origine fossile, sono materiali nei quali l’evoluzione ha fissato grandi quantità di anidride carbonica imprigionandola sotto terra. Bruciandole liberiamo nell’atmosfera questa sostanza inquinante, causa dell’effetto serra e dei cambiamenti climatici. Le conseguenze negative dell’uso dell’uranio nella fissione sono note per i diversi “incidenti” occorsi in giro per il mondo, a partire da Chernobyl.

La consapevolezza della scarsità di queste risorse e dell’impatto sulla salute dell’uomo ha faticato a entrare nella nostra testa. I primi a rendersi conto sono stati i paesi produttori di petrolio (OPEC): già dagli anni ‘70 del secolo scorso hanno imposto periodiche restrizioni nella produzione per garantirsi prezzi astronomici e il perdurare di una fonte di ricchezza incalcolabile.

Lentamente, tuttavia, questa coscienza si è diffusa. Sono state così esplorate vie alternative per generare energia. Le nuove fonti sono rinnovabili e comportano un limitato impatto ambientale ­­­­(infinitesimale rispetto all’uso dei combustibili fossili).

Le principali sorgenti alternative oggi utilizzate sono: l’idroelettrico, il vento, il sole, le maree, le biomasse e geotermico. In Italia nel 2017 garantivano oltre il 30% dell’energia prodotta.

Le centrali idroelettriche da decenni forniscono elettricità sfruttando la caduta dell’acqua. La possibilità di produrre questa energia dipende dalla disponibilità di portate e di dislivelli significativi. La principale forma consiste nello sfruttamento di grandi invasi, grazie a dighe che ne ostruiscono il normale deflusso (vicino a noi ricordo il sistema idroelettrico dell’Adamello). Vengono sfruttati anche salti più modesti come quello della centrale di Trezzo sull’Adda.  In Italia sono piuttosto diffusi anche se esistono ancora ampi margini di miglioramento. A livello regionale, secondo le elaborazioni statistiche del GSE, le prime tre regioni produttrici sono Lombardia, Trentino Alto Adige e Piemonte (forniscono quasi il 72% della produzione idroelettrica nazionale - fonte GSE anno 2008).

Il vento viene sfruttato grazie a pale eoliche mosse dalla sua forza. Vi sono impianti di tutte le dimensioni, anche domestici. La produzione dipende dalla disponibilità e per questo vengono installati in zone molto ventose anche se il loro apporto è sempre discontinuo. In Italia sono molto diffuse nel Sud e nelle Isole.

L’energia dal sole viene sfruttata attraverso due tecnologie: termica e fotovoltaica. La prima consiste nello sfruttare il calore per generare vapore che azionerà una turbina. Il fotovoltaico sfrutta le caratteristiche di alcuni materiali che, colpiti dai raggi solari, producono energia elettrica. Sono i pannelli solari che abbiamo visto diffondersi negli ultimi anni sui tetti delle case, grazie agli incentivi governativi. Ve ne sono di diverse taglie, da quella domestica (circa 3 KW) a quella estesa su grandi superfici per produzioni industriali. Il pannello solare termico è utilizzato anche in impianti domestici per la produzione di acqua calda sanitaria o per il riscaldamento. Essendo una produzione fortemente dipendente dalle condizioni ambientali (se non c’è sole non si produce o si produce poco), gli impianti fotovoltaici vengono collegati alla rete elettrica fornendo uno “scambio sul posto” ovvero immettendo nella rete elettrica nazionale la parte non utilizzata.

La forza delle maree è sfruttata soprattutto nel nord Europa, dove la loro intensità è particolarmente significativa e dove lungimiranti politiche energetiche le hanno incentivate (ad esempio nel Regno Unito). Il moto delle maree viene utilizzato per azionare delle turbine che producono energia elettrica. Questa tecnologia pone grosse sfide ingegneristiche a causa delle pesanti sollecitazioni alle quali sono sotto sottoposti i generatori (è difficile mantenerli stabili sul fondo del mare). Nonostante questo nel Mare del Nord sono molte le esperienze di successo (ad esempio in Scozia, al largo delle Orcadi, un impianto nell’agosto scorso ha registrato la produzione record di 700 megawattora).

Il Mare Nostrum che circonda la nostra penisola non offre maree imponenti come quelle oceaniche. Tuttavia non mancano alcune iniziative come a Marina di Pisa dove un impianto sottomarino, installato a novembre 2015 produce 50 KW, l’equivalente del fabbisogno di 40 famiglie.

L’energia geotermica sfrutta il calore imprigionato nelle viscere della terra. Vi sono aree della crosta terrestre dove la presenza di acqua e di camere magmatiche superficiali generano spettacolari fenomeni geotermici. I più famosi sono quelli islandesi, con i loro scenografici gayser. Ne abbiamo di molto belli anche in Italia, ad esempio a Larderello in Toscana. La forza del vapore così generato viene incanalata e utilizzata per azionare turbine.

La temperatura costante delle profondità può essere utilizzata anche per impianti a pompa di calore impiegati sia per il riscaldamento che per i raffrescamento degli edifici.

Esiste poi un’altra fonte di energia costituita dalla frazione secca del rifiuto urbano. Questa, quando non può trovare impiego diverso, viene termovalorizzata ovvero bruciata in centrali termiche adatte allo scopo. Tanto più la porzione secca è tale, tanto maggiore è la resa. Si comprende bene quanto sia importante differenziare scrupolosamente la raccolta dell’immondizia.

Come si ricordava sopra, alcune di queste fonti sono disponibili in forma discontinua. Se per l’energia termica sono disponibili da tempo forme di accumulo, per l’energia elettrica, fino a poco tempo fa, il ricorso alle batterie era scomodo e costoso. Da qualche tempo anche queste tecnologie stanno progredendo al punto da rendere conveniente il loro impiego. Nei prossimi anni ci aspettiamo ulteriori miglioramenti.

Le energie alternative, delle quali abbiamo fornito un breve excursus senza pretese, sono la risposta dell’ingegno umano alla progressiva scarsità del petrolio e di altre fonti energetiche. La grande speranza resta tuttavia la fusione nucleare, ovvero la possibilità di riprodurre e imbrigliare piccoli soli che produrrebbero così grandissime quantità di energia utilizzando un combustibile disponibile in abbondanza (l’idrogeno). Basti pensare che si potrebbe estrarre l’80% dell’energia contenuta nella materia, contro l’1% dei processi di fissione (le attuali centrali nucleari). Siamo ancora piuttosto lontani: si prevede che il primo reattore funzionante vedrà la luce nel 2050 e ci vorranno ancora anni per ingegnerizzare la tecnologia.

La principale fonte di energia resta tuttavia il risparmio ovvero l’utilizzo parsimonioso e oculato delle risorse che il Padre chi ha messo a disposizione.

 

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