L’Energia si rinnova

Credo sia il caso di riepilogare, brevemente, i punti fondamentali trattati nel precedente articolo e che ci serviranno come partenza.
* Prima considerazione: l’energia deriva da un apporto esterno di qualcosa che altera la quiete di una struttura.
energia* La seconda è che l’energia deriva da una trasformazione di qualcosa in altro: quindi, ottenere energia non è altro che trasformare un’energia in un’altra, o meglio, qualcosa che è in grado, potenzialmente, di fornire energia, in qualcosa d’altro.
* La terza è che, in molti casi, il moto e l’energia stessa sono effetti di una differenza di potenziale ed è proprio la naturale tendenza all’equilibrio, insita in natura, a produrla.
È da questi punti che possiamo partire per cercare la possibilità di trovare energie che non implichino un apporto esterno e che siano producibili direttamente dall’interno di un corpo, se vi siano energie per le quali non è necessario trasformare qualcosa d’altro per ottenerle e se vi siano quindi energie che non derivano da un’iniziale situazione di squilibrio.

Energia libera e energia senza sforzo
La nostra tecnologia è basata sulla forza, sull’idea stessa che sia uno sforzo contrario a superare uno sforzo esistente in natura. Possiamo qui dividere il concetto di energia liberamente disponibile tra discorso di “energia libera”, nel quale rientrano i “moti perpetui” e quello della “forza senza sforzo”, vale a dire il domandarsi se è possibile giungere ad una situazione in cui non si parla di energia infinita, ma del fatto di non averne più bisogno, arrivando quindi al punto in cui si può ottenere moto in maniera del tutto spontanea, senza bisogno di applicare alcuna forza, dove il discorso sull’energia e sulle sue fonti viene superato.

oil
Un impianto di perforazione su piattaforma per la ricerca del petrolio

Possiamo classificare le fonti di energia in due filoni: rinnovabili, che si rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono consumate, come il Sole, e non rinnovabili, come, per esempio il petrolio, largamente utilizzato, perché, una volta bruciato, dobbiamo procurarcene dell’altro. Questo, purtroppo, richiede scavi e trivellazioni, con evidenti danni all’ambiente: alcuni ricercatori ipotizzano che l’incremento di terremoti di questi ultimi decenni (incremento che può essere stimato sino al 400%), sia dovuto all’estrazione, che crea delle autentiche sacche nel sottosuolo, andando a disequilibrare la parte interna della terra.

I pannelli solari: termici e fotovoltaici
Sotto gli occhi e, sicuramente, dentro” ciascuno di noi, abbiamo una fonte di energia quasi inesauribile, almeno sui parametri di una singola vita umana: il nostro Sole. Energia fotovoltaicaLe centrali solari, anche personali, nel senso di pannelli sulle abitazioni, sono una realtà già da diversi anni. I pannelli solari si possono dividere in due categorie: termici, finalizzati alla produzione di acqua calda per vari utilizzi, tra cui il riscaldamento degli ambienti, e fotovoltaici, destinati alla produzione di energia elettrica.
I primi si dividono, a loro volta, in vetrati, sottovuoto e pannelli a concentrazione. I più comuni sono quelli vetrati, che hanno un vetro permeabile agli ultravioletti all’esterno ma impermeabile all’interno, di modo che i raggi ultravioletti possono entrare ma non uscire, riducendo al minimo eventuali dispersioni.
Per i pannelli fotovoltaici, invece, si utilizza quello che si definisce “effetto fotovoltaico”, scoperto nel 1839 da Alexandre Edmond Becquerel, il quale notò che, illuminando uno degli elettrodi di un voltmetro (strumento utilizzato per misurare la differenza di tensione), tra gli estremi si generava una differenza di potenziale. Solar panel and sunIl fenomeno è dovuto al fatto che gli elettroni presenti assorbono energia dai fotoni di cui è composta la luce. L’effetto fotovoltaico non è così dissimile dall’effetto fotoelettrico, scoperto da Einstein qualche decennio dopo, nel 1905: si tratta sempre di un fenomeno dovuto al flusso di elettroni causato da una radiazione elettromagnetica, in questo caso luminosa. L’effetto può essere definito dovuto alla natura corpuscolare della luce che, ricordiamo, è duplice: corpuscolare, nei fenomeni di cessione e acquisizione dell’energia, e ondulatoria, nei fenomeni di riflessione, rifrazione e diffrazione e le due nature non possono coesistere, come enunciato da Niels Bohr durante il Convegno di Como del 1927
I pannelli solari fotovoltaici contengono delle unità definite “celle” fatte di materiale semiconduttore, vale a dire un materiale a metà tra isolante e conduttore. Solitamente il materiale utilizzato è il silicio. Il limite di questo tipo di energia è dato dal fatto che in un flusso energetico non conta solo la quantità di energia, ma anche la sua concentrazione. Solar panel and sunUn raggio laser, ad esempio, la cui energia è concentrata in un piccola spazio, è in grado di tagliare i metalli, nonostante la sua intensità non sia così elevata. Nel caso del Sole si verifica l’opposto: si ha a disposizione molta energia con concentrazione molto bassa. Questo rende la sua disponibilità piuttosto limitata e per poterla sfruttare adeguatamente, oggi molti Paesi stanno organizzando vaste aree del deserto del Sahara per approvvigionarsi di energia e, secondo alcuni calcoli, sembrerebbe che potrebbero bastare sei ore al giorno per illuminare l’intero pianeta.

Come sfruttare l’energia dell’acqua….
Vi sono però diverse altre energie rinnovabili, che potrebbero essere utilizzate in maniera positiva, quelle cioè che sfruttano delle caratteristiche ambientali particolari, comprese naturali differenze di potenziale, che basta convertire in termico o elettrico.

Mulino ad acqua
Merone (Como). Il Mulino ad acqua di Baggero.

Prima di tutte l’acqua, fonte di vita, che contiene essa stessa energia e quindi può essere utilizzata in maniera proficua, soprattutto per la produzione di energia elettrica.
E’ interessante segnalare l’esistenza di eco-villaggi che utilizzano queste forme di energia, come quello situato a Baggero di Merone, in Brianza, dove per la produzione di elettricità viene utilizzata l’energia fornita da un mulino sul Lambro, in grado di alimentare un ristorante e un albergo.
Un altro modo per sfruttare l’energia dell’acqua è quello di utilizzare le maree: durante l’alta marea l’acqua viene convogliata in un bacino, che poi viene chiuso, e rilasciata durante la bassa marea. La più importante centrale di questo tipo è a Saint-Malo, in Francia. Si può poi sfruttare la potenza dell’acqua anche attraverso il moto ondoso: una sperimentazione in merito è stata compiuta in Portogallo con turbine poste sul fondo del mare.

…E poi l’energia del vento
Infine, si può utilizzare l’energia eolica, attraverso grandi pale montate su alti piloni, sfruttando così la potenza del vento che, in alcune zone è davvero molto forte: l’energia cinetica dovuta alla rotazione delle pale viene poi trasformata in energia elettrica con un meccanismo simile a quello della turbina.
CentraliEoliche-01In Europa i Paesi del Centro-Nord del continente sono sicuramente utilizzatori di questo tipo di energia e, tra questi, spicca la Danimarca, ma anche in Spagna, negli anni ’90, vi è stato un forte incremento dell’utilizzo di questa forma di energia che ha sicuramente valore, in quanto non inquinante.
Quelle elencate sopra dipendono, di fatto, dalle circostanze esterne, ma ne esistono altre sempre disponibili. Una di queste è l’utilizzo del calore terrestre là dove vi sono presenze di lave, ma anche geyser o fumarole, come per esempio in Islanda. Tale calore può essere utilizzato per la produzione di energia elettrica o per il teleriscaldamento. Le centrali geotermiche utilizzano un bacino di acqua calda e uno strato di roccia impermeabile, per impedire che l’acqua possa fuoriuscire. Il vapore viene fatto uscire attraverso tubi e convogliato in una turbina che, ruotando, permette la trasformazione della sua energia cinetica in energia termica e elettrica.
Nel caso di teleriscaldamento, il funzionamento è come quello di una pompa frigorifera al contrario, dove il calore viene pompato dal sottosuolo negli ambienti. L’Italia è uno dei paesi pioniere per l’utilizzo di questa forma di energia. Altri Paesi sono gli Stati Uniti, le Filippine, il Messico, l’Indonesia e il Salvador. L’unico punto dolente di questo tipo di produzione è il cattivo odore dovuto alle emissioni sulfuree.

Gli impianti a biomassa
Questa panoramica sulle energie rinnovabili può concludersi con le biomasse, termine che fu utilizzato per la prima volta dallo scienziato russo Vladimir Ivanovic Vernadskj negli anni ’20 e che indica un insieme di sostanze animali o vegetali.
L’energia la si ottiene dalla combustione diretta di queste sostanze e dalla loro fermentazione (pirolisi) o gassificazione. Da queste si possono ottenere gas combustibili (biogas), utilizzabili in vario modo. A fronte di una minor concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera, queste fonte energetica presenta comunque degli svantaggi, tra cui la minor resa energetica rispetto a fonti fossili, il tasso di umidità, che rende necessario un preliminare processo di essiccazione, ed i costi di trasporto e di raccolta del combustibile.

biomassa
Un impianto a biomassa, una centrale elettrica che utilizza l’energia rinnovabile, ottenuta dalla combustione di sostanze animali o vegetali.

 Tra i Paesi che maggiormente utilizzano queste fonti energetiche, possiamo citare la Germania, la Spagna, il Regno Unito e la Danimarca.
Termina qui la nostra panoramica sulle energie rinnovabili: sono già il nostro presente ma, sicuramente, siamo ancora lontani dal concetto di “forza senza sforzo”. Oggi abbiamo a disposizione energie che, di fatto, sono sempre utilizzabili, anche se il loro utilizzo può essere problematico. Tra queste energie, ve ne sono alcune che hanno una “fisicità”, nel senso di qualcosa di tangibile, come le biomasse e l’acqua, ed altre che invece sono più evanescenti, come quelle che utilizzano il sole o il calore endogeno.
Fino a questo momento non c’è ancora nulla di nuovo o di particolare, ma da qui, dopo avere in qualche modo costruito dei fondamenti che hanno delle solide basi, ci si può proiettare, metaforicamente parlando, verso il cielo e verso altri mondi energetici dove si comincerà a volare; abbiamo costruito, in queste due parti, qualcosa di solidamente scientifico su cui poggiare che potrà fungere da “trampolino di lancio” verso un futuro possibile, già nel prossimo articolo.
(2a puntata – continua)

Per saperne di più:
Sulle energie rinnovabili, interessante il lavoro proposto dal Liceo Berchet all’indirizzo: http://www.liceoberchet.it/ricerche/geo4d_09/gruppo_c/introduzione_%20energie_%20rinnovabili.html
Si può anche vedere: http://it.wikipedia.org/wiki/Energie_rinnovabili
Sulle biomasse: http://it.wikipedia.org/wiki/Biomassa
Sul funzionamento dei pannelli solari termici: http://www.geochener.it/solare-termico/scopri-il-solare-termico/principi-di-funzionamento/principi-di-funzionamento-dei-pannelli-solari-termici

Nato a Milano. Laureato in Matematica, ha sempre visto la matematica e la fisica come una sorta di “sesto senso”, che ci fa intuire nuovi mondi, anche dentro di noi. Cercando una visione unitaria dell'uomo e della cultura, si è occupato di diverse cose, spaziando dall'insegnamento al giornalismo. Ha collaborato con diverse riviste, occupandosi dei più disparati argomenti, dal cinema al turismo, alla spiritualità. Parte importante, per lui, è anche la musica, che pratica attivamente, e che per lui è anche un modo per andare al cuore dell'uomo.