energie alternative

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La scommessa del futuro

Per energie alternative si intendono genericamente tutte quelle forme di produzione energetica che non utilizzano i combustibili fossili, ossia petrolio o carbone. Tra di esse vi sono l'energia idroelettrica, ampiamente utilizzata da diversi secoli, la geotermica, l'eolica che sfrutta l'energia trasportata dai venti e quella delle maree. Tra le energie alternative vi sono inoltre fonti energetiche non ancora economicamente 'mature' ma che potrebbero rivelarsi essenziali per il prossimo futuro, come l'idrogeno o le biomasse

Energia e inquinamento

Durante gli anni Settanta ci si rese conto per la prima volta che petrolio, carbone e gas naturale erano risorse limitate, destinate a un certo punto a esaurirsi. Nel 1972 un'associazione non governativa chiamata Club di Roma (fondata quattro anni prima nella capitale italiana e costituita da studiosi, attivisti e uomini politici provenienti da tutto il mondo e impegnati ad analizzare i principali problemi dell'umanità) pubblicò un rapporto scientifico, chiamato I limiti dello sviluppo, che mise l'accento sulla questione energetica.

Contemporaneamente, ci si accorse anche dell'impatto che la produzione di energia aveva e ha sull'ambiente. La continua emissione di anidride carbonica (diossido di carbonio) nell'atmosfera ne ha infatti aumentato la concentrazione nell'aria.

Se prima della rivoluzione industriale si ritiene che vi fossero 280 ppm (parti per milioni) di anidride carbonica nell'atmosfera, oggi il livello è di 375 ppm, e la previsione è quella di un'ulteriore crescita. Il diossido di carbonio trattiene all'interno della superficie terrestre una quantità maggiore di radiazioni elettromagnetiche producendo il cosiddetto effetto serra (clima) con la conseguenza di aumentare la temperatura media terrestre.

Nel 1997, nell'ambito della Convenzione quadro sui cambiamenti climatici delle Nazioni Unite, è stato stipulato a Kyoto un accordo internazionale che prevede da parte dei paesi firmatari, tra i quali l'Italia, un impegno globale per la riduzione delle emissioni dei gas serra. Per realizzare questo programma un ruolo essenziale è svolto dalle energie alternative, le uniche capaci di permettere contemporaneamente la riduzione delle emissioni di gas serra senza diminuire la produzione energetica.

Il Sole è la soluzione

Se si riuscisse a sfruttare appieno anche solo una piccola parte dell'energia che ogni giorno il Sole invia sulla Terra il problema energetico non esisterebbe affatto. Il Sole, infatti, invia sulla Terra ogni anno un'energia pari a migliaia di volte quella che viene consumata da tutte le attività umane.

L'energia solare può essere utilizzata in tre modi: con il solare termico, il solare passivo o con impianti fotovoltaici. Nel solare termico si utilizza la radiazione solare per aumentare la temperatura dell'acqua da utilizzare per il riscaldamento degli edifici. Il solare termico è considerato una tecnologia pressoché matura, ossia un buon impianto consente di ottenere risparmi sufficienti a ripagare le spese di installazione in un periodo compreso tra qualche anno e 25 anni.

Il solare passivo è invece una tecnica di costruzione degli edifici che permette di sfruttare al meglio il calore generato dalle radiazioni solari, trattenendolo all'interno e riducendo così le spese di riscaldamento.

La speranza maggiore per l'energia solare viene tuttavia dai pannelli fotovoltaici, apparecchi che trasformano l'energia del Sole direttamente in elettricità. Purtroppo, l'efficienza di questi strumenti è ancora bassa mentre il loro costo è alto, e ciò scoraggia in molti casi il loro utilizzo. In questo settore, tra l'altro, l'Italia è molto in ritardo rispetto ad altri paesi europei che invece utilizzano abbondantemente i pannelli fotovoltaici. Gli studiosi stanno cercando soluzioni che consentano di aumentare l'efficienza di tali pannelli diminuendone il costo. Tra le diverse ipotesi allo studio vi è anche l'utilizzazione di molecole organiche per la realizzazione dei pannelli. Queste potrebbero potenzialmente portare l'efficienza delle celle solari, oggi inferiori al 20%, fino al 50%.

Un esperimento interessante è in corso presso l'impianto di Priolo Gargallo, in provincia di Siracusa. Qui è stata realizzata, grazie a un progetto ideato da Carlo Rubbia, premio Nobel per la fisica, una centrale termoelettrica funzionante con una serie di specchi che raccolgono l'energia del Sole. Il progetto, chiamato Archimede, è in grado di fornire l'energia necessaria al funzionamento di una cittadina di 20.000 abitanti.

Idrogeno: inesauribile e non inquinante

L'idrogeno è considerato una delle risorse energetiche più promettenti per il futuro. È infatti un elemento praticamente inesauribile sul nostro pianeta, e le celle a combustibile che forniscono energia sfruttando questo elemento producono come residuo soltanto acqua.

La prima cella a combustibile (in inglese fuel cell), fu realizzata addirittura nel 1839 da William Grove. Queste celle sono costituite da due elettrodi separati da un materiale elettrolita, ossia che conduce elettricità. Il funzionamento è estremamente semplice: l'idrogeno e l'ossigeno si combinano producendo elettricità, con uno schema che è inverso a quello dell'elettrolisi, dove invece queste sostanze chimiche vengono ottenute per dissociazione dell'acqua.

Il primo veicolo a utilizzare questo tipo di celle a combustibile fu un trattore, che venne costruito nel 1959 dall'americano Harry Karl Ihrig, allora ingegnere della Allis-Chalmers Manufacturing. Celle a combustibile furono impiegate dalla NASA per le missioni spaziali Gemini e Apollo.

Esistono differenti tipi di celle a combustibile. Alcune utilizzano un elettrolita solido, altre sono equipaggiate con un reformer, ossia un apparecchio in grado di estrarre ossigeno dai normali combustibili.

Il processo di conservazione e di produzione dell'idrogeno è ancora oggi il punto debole di questa tecnologia. Produrre idrogeno richiede a sua volta energia, e occorre trovare un sistema che non inquini l'ambiente. A dispetto di tali difficoltà, gli studiosi sono convinti che sarà questa la risorsa energetica del futuro.

Batteri e biomasse

Un sistema apparentemente semplice per produrre il combustibile necessario a fare funzionare le celle a combustibile potrebbe essere quello di utilizzare batteri e organismi viventi che producono idrogeno con il loro metabolismo. Esistono così prototipi di celle a batteri che si sono già dimostrate funzionanti.

Gli organismi biologici possono in effetti costituire una fonte preziosa di energia. Già oggi si utilizzano come combustibile le biomasse, ossia i rifiuti organici provenienti dalle città o dagli scarti di lavorazione, sfruttando l'energia prodotta dagli inceneritori che le distruggono.

Fra le tecnologie alternative già oggi utilizzate vi sono poi quelle che utilizzano il pellet, pallottoline di legno pressato frutto degli scarti di lavorazione delle segherie, o altri combustibili poco inquinanti, come gli scarti di lavorazione delle olive o del mais.

Vento e maree

Anche l'energia eolica rappresenta un'importante risorsa energetica. Analogamente a quanto avviene con quella solare, solo una minima parte di questa risorsa è effettivamente utilizzata. Si tratta in effetti di una tecnologia ben sperimentata nel corso della storia umana, come dimostrano i molti mulini a vento che caratterizzano per esempio il paesaggio olandese. Spesso, tuttavia, la realizzazione di fattorie eoliche (grandi distese di mulini a vento per la produzione di energia elettrica) incontra l'opposizione degli abitanti, a causa dell'effetto negativo sul paesaggio dovuto alla presenza di queste imponenti strutture.

Un'altra risorsa alternativa è costituita dalle maree: soprattutto dove le escursioni tra i livelli di bassa e alta marea sono di diversi metri, è possibile sfruttare la forza delle acque per produrre energia elettrica.