Ritorno al solare

Un punto importante da chiarire è: a cosa serve l'energia? Schematicamente, si può dire che circa un terzo va in calore a bassa temperatura, prevalentemente nel settore domestico (riscaldamento e servizi igienici), un terzo nei trasporti (per il solo carburante, senza considerare l'energia incorporata nei mezzi di trasporto) e un terzo nell'industria. Il settore agricolo assorbe una quota molto bassa, ma in realtà quella dell'alimentazione è ben maggiore, perché i cibi che arrivano nel nostro piatto sono "carichi di energia" incorporata nei trasporti e nella confezione. L'agroindustria assorbe una quota che può variare, tenendo conto delle diverse voci, dal 10 al 25% del totale degli usi finali.
(Fonte: A. Masullo Il pianeta di tutti, Emi, 1998)

Dalla biomassa è possibile ricavare biogas (una miscela di gas con prevalenza di metano) attraverso appositi impianti digestori, come avviene da tempo nelle società contadine in India e in Cina. Il biogas a sua volta può essere utilizzato direttamente come combustibile oppure per alimentare piccole turbine al fine di produrre elettricità, o meglio ancora in piccoli impianti di cogenerazione che producono sia calore sia elettricità. Oggi l'interesse è rivolto anche a particolari coltivazioni vegetali ad alto contenuto zuccherino (barbabietola, canna da zucchero) che permettono di estrarre biocarburanti in sostituzione di quelli fossili, come già avviene su larga scala in Brasile dove il 25% del carburante proviene dalla biomassa (alcool di canna da zucchero). Questa soluzione può entrare tuttavia in competizione con l'esigenza alimentare, soprattutto nei paesi poveri.

Un insieme di tecnologie edili consentono oggi di realizzare abitazioni a basso consumo di energia ed ecologicamente più sane. In linea di principio, è possibile progettare case a "costo zero di energia", ovvero tali da consentire di produrre tutta l'energia di cui hanno bisogno utilizzando esclusivamente l'energia solare in forma attiva e passiva. Già in passato si conoscevano tecniche e accorgimenti costruttivi che consentivano di realizzare abitazioni calde d'inverno e fresche d'estate in maniera naturale, con un apposito orientamento della casa e una scelta attenta delle finestre e dei materiali impiegati (ad esempio i famosi "muri spessi" delle nostre vecchie baite). Queste tecniche vengono definite "passive" perché non utilizzano direttamente impianti di trasformazione. Tra le tecniche "attive" spiccano i collettori solari per produrre calore a bassa temperatura, sia per il riscaldamento sia per i servizi igienici, e i tetti fotovoltaici che consentono di far fronte all'intero fabbisogno di elettricità, immettendo in rete l'energia in eccedenza.
Progetti di case sostenibili sono presentati nei siti: www.ecohome.org, http://urbanoptions.org

La cella fotovoltaica è un dispositivo in grado di convertire la radiazione solare in energia elettrica, utilizzando un fenomeno noto come effetto fotoelettrico. La scoperta risale al 1839 ma la prima cella fu realizzata solo nel 1953 utilizzando particolari caratteristiche del silicio. Ogni cella fornisce una tensione che può arrivare a 0.5 volt e una corrente continua proporzionale alla radiazione solare incidente, alla superficie e alla qualità della cella stessa.
Collegando elettricamente in serie più celle fotovoltaiche si ottengono i moduli fotovoltaici, che possiedono una tensione nominale di 12 V.
Le celle al silicio sono le più diffuse e hanno un rendimento effettivo del 12-14%. Il loro costo sta progressivamente diminuendo, man mano che aumenta la produzione. Oggi sono già competitive nel caso di impianti in luoghi isolati.
L'impianto completo comprende anche una batteria di accumulatori, una centralina elettronica di regolazione della carica e della scarica delle batterie e un dispositivo elettronico, chiamato inverter, per trasformare la corrente continua in corrente alternata da immettere nella rete di distribuzione.

Il principio di funzionamento dei pannelli solari è molto semplice: si usa l'energia dei raggi solari per scaldare un fluido (di solito acqua). I pannelli sono costituiti da una lastra annerita in modo tale da assorbire i raggi del sole e isolata termicamente sul retro. Il fluido scorre in tubi posti sopra la lastra assorbendo il calore dei raggi. Sopra tubi e lastra sono posti schermi trasparenti di plastica o vetro che proteggono il pannello (per esempio dalla grandine). Se l'impianto è usato per produrre acqua calda a fini domestici il fluido che circola nei tubi è semplicemente acqua. In tal caso vi è anche un serbatoio di accumulo che fa "da camera di compensazione" tra l'acqua calda prodotta e l'acqua calda richiesta in un dato istante. Quando i pannelli sono usati invece per il riscaldamento di ambienti è presente uno scambiatore di calore e il fluido che circola nei tubi può non essere acqua. Nello scambiatore di calore il fluido scaldato dai pannelli cede il suo calore all'aria che circolando, di solito per convezione naturale, distribuisce il calore nei vari ambienti.
Spesso ai pannelli si affianca una resistenza elettrica posta nello scambiatore di calore o nel serbatoio d'accumulo per garantire in ogni caso la presenza di acqua calda o il riscaldamento degli ambienti. Di norma i pannelli utilizzati per la produzione di acqua calda per una famiglia di 4 persone hanno una superficie di 4-6 m2.
Tra i paesi in cui vi è un gran numero di pannelli ci sono il Giappone, gli Stati Uniti, Israele, la Turchia, l'Australia e Cipro. In quest'ultimo paese i collettori solari coprono il 69% della produzione d'acqua calda, consentendo di risparmiare il 9% dei consumi elettrici totali.
Per saperne di più: Dizionario dell'ambiente, a cura di G. Martignetti e G. Gamba, Utet, Torino 1996.

Razionalizzare il sistema dei trasporti è ormai un imperativo categorico per diminuire l'impatto dell'uomo sul pianeta. Le tre principali direttrici da seguire sono la drastica riduzione del trasporto privato e il potenziamento di quello pubblico, la valorizzazione della bicicletta e l'introduzione di automobili elettriche o alimentate con celle a combustibile. Queste ultime sono dispositivi elettrochimici che consentono di combinare l'idrogeno (un combustibile, tradizionale come la benzina) con l'ossigeno presente nell'aria per produrre acqua calda ed energia elettrica. L'idrogeno deve essere a sua volta prodotto a partire da una fonte primaria, per esempio quella solare. Al momento attuale, queste auto non sono ancora entrate in produzione, ma ne esistono vari prototipi e si prevede che nei prossimi anni sostituiranno man mano quelle in circolazione.
Ad esempio l'"iperauto" (progettata da A.Lovins) in cui l'acciaio è sostituito da fibre di carbonio, che consentono di ridurre il peso dal 60 al 70%. Una particolare struttura aerodinamica consente inoltre di abbassare drasticamente la resistenza dell'aria. Si ottengono così rendimenti elevatissimi che permettono di percorrere da 50 a 100 km con un litro di benzina. Queste auto sono particolarmente adatte a essere alimentate con celle a combustibile, ottenendo un veicolo silenzioso e privo di emissioni. Per approfondire si veda in particolare il capitolo II di P. Hawken, A. Lovins e L.H. Lovins, Capitalismo naturale, Edizioni Ambiente, Milano 2001.