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Fusione Nucleare tra 10 anni?

20 Ott

Diverse volte su queste pagine ci siamo fermati a discutere il cosiddetto scenario energetico per i prossimi anni. Come è noto a tutti, con una società sempre più energivora e la popolazione in continua crescita, tra non molto avremo un sostanziale problema di disponibilità energetica. Tutto questo è poi aggravato da quella che per molto tempo abbiamo fatto finta di ignorare, cioè la questione ambientale. Sfruttare in modo non controllato le nostre risorse ci porta ad esaurire e compromettere l’equilibrio dell’ecosistema Terra, equilibrio ormai assolutamente poco stabile a causa del contributo determinante proprio dell’attività umana.

Parlando in generale di scenario energetico, ed in particolare dei due orizzonti temporali più citati, cioè 2020 e 2050, in questo post avevo riportato un’intervista che mi era stata fatta al termine di un convegno su queste tematiche in cui avevo partecipato proprio esponendo la situazione nucleare:

Scenario energetico 2050

Per quanto riguarda la fissione, anche se nella concezione comune, soprattutto oggi, queste centrali sono viste come sinonimo di incidenti, c’è da sempre una notevole attività di ricerca proprio per migliorare le prestazioni e incrementare la sicurezza dei reattori.

Fissione a parte, la vera chimera del sostentamento energetico è da sempre la reazione di fusione per produzione energetica.

A parte le notevoli discussioni fatte per discutere i processi LENR a bassa energia:

E-cat meraviglia o grande bufala?

Ancora sulla fusione fredda

Abbiamo visto in alcuni articoli:

Sole: quanta confusione!

La stella in laboratorio

Studiare le stelle da casa!

Fusione, ci siamo quasi?

quanto possa essere difficile realizzare questi reattori che produrrebbero energia senza rilasciare praticamente scorie dirette. Come visto, anche se questo è il processo che utilizzano le stelle per produrre energia, applicare questi concetti in modo controllato sulla Terra non è semplice per problematiche tecnologiche ancora oggi assolutamente aperte. Come sappiamo, la scelta del sistema di contenimento del plasma è uno dei problemi aperti della questione. Diversi gruppi sono da decenni impegnati nella ricerca della miglior soluzione, applicabile e che consenta di raggiungere un bilancio positivo del sistema, cioè produrre più energia di quella che viene richiesta dal reattore per funzionare.

Perchè torno a parlare di questi argomenti? Vi mostro prima di tutto il link dove è possibile leggere un annuncio che sta facendo discutere moltissimo in queste ore:

Lockheed, Fusione

Si tratta di una “news” scritta sul sito internet della Lockheed Martin, società che tutti conoscono se non altro per i suoi sistemi aeronautici. L’annuncio è molto semplice, la Lockheed sostiene di poter arrivare nel giro di 10 anni alla realizzazione commerciale di reattori a fusione portatili, cioè con dimensioni notevolmente inferiori a quelle dei reattori oggi in fase di studio. Questi sistemi potrebbero addirittura essere montati su un camion ed essere trasportati producendo energia in modo mobile. Come viene spiegato, il rendimento di un reattore a fusione sarebbe fino a 5-6 volte maggiore di quelli oggi utilizzati e che sfruttano la fissione.

E’ possibile questo?

Cerchiamo di ragionare insieme. Premetto che moltissimi giornali e siti internet, ecco un esempio:

Repubblica, Lockheed

hanno pubblicato questa notizia con toni enfatici e annunciando alla rivoluzione energetica. Se così fosse, nei nostri articoli precedenti avremmo sbagliato tutto, così come nell’intervista in cui parlavo di fusione che non sarebbe arrivata, se non in fase di sperimentazione (forse) per il 2050. Ora, la Lockheed parla di “realizzazione” nel giro di 10 anni.

Chi sta sbagliando?

Come nostra abitudine, vi dico subito che non voglio essere scettico per partito preso, ma voglio che i miei ragionamenti siano chiari, o almeno pubblici, per tutti. Tra notevoli difficoltà e con costi altissimi, stiamo cercando di realizzare la macchina ITER. Questo reattore sperimentale darebbe la possibilità di fare studi fondamentali per il confinamento del plasma di fusione. Si tratta, come anticipato, di un reattore per ricerca cioè, detto in parole veramente povere, “dobbiamo provarci e vedere cosa succede”. Immaginate la lunga trafila che si prospetta, si realizza un reattore di ricerca, si fa ricerca, se le cose vanno bene si pensa al futuro, cioè ad un qualcosa che dovrebbe, come prototipo, produrre energia per scopi commerciali. Tempi lunghissimi e investimenti, sia in termini economici che di ricerca, lunghissimi.

La Lockheed nel giro di 10 anni dovrebbe avere un reattore da montare su un camion? Quale è stato fino ad oggi il ruolo di questa società nel campo della fusione? Non esiste uno, e dico uno, articolo scientifico pubblicato dalla Lockheed sulla fusione nucleare. Nella pagina che vi ho linkato all’inizio si parla di test tra un anno e produzione entro 10 anni. Ma di cosa? Come vedete, non c’è uno straccio di affermazione scientifica su cui discutere. Stiamo parlando di un qualcosa che nessuno conosce? Di un confinamento particolare? Di altro? Eppure, parliamo di una società grande e da sempre impegnata, anche se in settori completamente diversi, in ambito ricerca. Questo per dire due cose: fino ad oggi la Lockheed non ha mai parlato di fusione e, almeno sulla carta, conosce molto bene come la ricerca avviene e quali passi deve fare.

Cosa penso di questa storia?

Non voglio mettere un punto alla questione ma, al momento, sono fortemente scettico. Se vi fosse una scoperta fondamentale della scienza, ci sarebbero articoli pubblicati. Se l’applicazione sfruttasse processi classici, cioè già testati, ma in modo diverso, ci sarebbero riferimenti scientifici nell’annuncio. Niente di questo è presente. Un comunicato del genere è pesante perchè, qualora confermato, rimescolerebbe tutte le carte del settore energetico e sarebbe un qualcosa di veramente sensazionale per il nostro futuro energetico.

Personalmente, non capisco i toni di molti giornali, alcuni anche scientifici, che hanno accolto questa notizia come una bomba mediatica senza chiedersi come questa rivoluzione dovrebbe avvenire. Ad oggi, ma sarà un mio limite, io non capisco come questi signori vorrebbero fare la fusione. Alla luce di questo, ripeto “oggi”, sono fortemente scettico sull’annuncio ma, come sempre, resto in attesa di sviluppi pe capire meglio.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Lenti a contatto smart!

20 Gen

Diversi giornali in questi ultimi giorni hanno pubblicato una notizia veramente interessante e che merita di essere analizzata meglio. Come forse avrete letto, Google ha reso noto uno dei suoi progetti per il futuro. Si tratta di una lente a contatto intelligente dotata di sensori per la rivelazione del glucosio.

A cosa serve?

Misurazioni di questo tipo divengono dei veri e propri salva-vita per le persone affette di diabete. Questa e’ ormai una patologia diffusissima a livello mondiale, con un numero di persone diabetiche che sfiora i 20 milioni. Come saprete, nei casi piu’ gravi e’ richiesto un continuo monitoraggio degli zuccheri nel sangue necessari per impedire conseguenze che possono essere anche molto gravi.

Prima osservazione, chi ha sviluppato questa speciale lente? Come avrete letto, il progetto viene direttamente dai laboratori chiamati Google-X. Si tratta di una divisione ricerca di Google strettamente top secret e di cui non si conosce neanche l’esatta ubicazione. I progetti curati da questo laboratorio, molti sulla robotica, sono gestiti direttamente dai fondtori di Google. Nei nostri precedenti articoli, abbiamo gia’ parlato di alcune invenzioni provenienti da questi laboratori. Esempio noto a tutti sono i Google Glass:

Realta’ aumentata. Quella virtuale e’ gia’ preistoria!

cosi’ come il progetto per portare la connessione internet nei luoghi piu’ isolati del pianeta mediante palloni sonda:

Internet dalla stratosfera

Cosa possiamo dire invece per queste lenti?

Prima di tutto, vi segnalo la pagina ufficiale di Google in cui viene anunciata l’invenzione:

Google, smart lens

Come vedete, si tratta di una speciale lente composta da un doppio strato. All’interno di questo sandwich viene alloggiato uno speciale circuito dotato di sensori per la misura del glucosio nella pellicola lacrimale. Nello strato interno viene infatti previsto uno speciale forellino per permettere il passaggio del liquido all’interno dove viene analizzato. Sempre nel circuito sono presenti sensori wireless per il collegamento ad un dispositivo remoto di lettura e dei led che possono essere utilizzati per inviare un segnale di allarme direttamente nell’occhio del paziente. Quest’ultimo sistema non e’ affatto non rilevante. Molto spesso infatti le persone possono dimenticarsi di controllare il livello di glucosio rischiando di avere conseguenze. Avere un led di pericolo sicuramente visibile non puo’ che aumentare la sicurezza del monitoraggio.

Ecco il circuito contenuto all’interno delle speciali lenti:

Le lenti a contatto realizzate da Google per la misura del glucosio

Le lenti a contatto realizzate da Google per la misura del glucosio

Per quanto riguarda i vantaggi di questa invenzione, non credo che sia necessario spendere molte parole poiche’ sono evidenti a tutti, in special modo a coloro che soffrono di diabete. Inoltre, tenete conto che oggi, i dispositivi di controllo maggiormente utilizzati prevedono un’analisi del sangue compiuta con continui e fastidiosissimi buchetti ai polpastrelli.

Come dichiarato anche da Google pero’, questo dispositivo e’ ancora in fase molto prototipale. Per prima cosa c’e’ da dire che non e’ assolutamente certo che la misurazione del glucosio mediante lo strato lacrimale sia affidabile e precisa. Ovviamente, le lecrime hanno un notevole contenuto di zucchero. Quello che ancora deve essere valutato, soprattutto perche’ dal punto di vista medico ci sono risultati in contrapposizione, e’ la correlazione tra le percentuali nelle lacrime e quelli nel sangue. Inoltre, deve essere studiata molto bene l’efficacia della misura sullo strato lacrimale. Sistemi alternativi prevedono un incremento della lacrimazione in modo artificiale, ma questo comporterebbe a sua volta una diluizione delle concentrazioni ricercate.

Concludendo, quello delle lenti intelligenti per diabetici e’ un progetto molto interessante ma ancora in fase prototipale. La stessa Google cerca collaborazioni con soggetti esperti del campo per verificare la bonta’ di questa intuizione. Dal punto di vista medico, la societa’ lavora anche a stretto contatto con la FDA americana e, gia’ oggi, e’ partita una sperimentazione su un uomo per valutare alcuni di questi punti oscuri ancora prsenti nel progetto. A questo punto, non resta che attendere gli sviluppianche perche’ Google prevede di poter mettere sul mercato questo prodotto entro 5 anni.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Una batteria … vivente

19 Set

Come sapete bene, diverse volte ci siamo soffermati a riflettere sulle cosiddette energie alternative. Il punto attualmente raggiunto non puo’ certo essere considerato l’arrivo per il nostro futuro energetico. I sistemi alternativi utilizzati su larga scala, principalmente solare e eolico, sono, allo stato attuale, sistemi a bassa efficienza. Fate attenzione, non voglio certo dire che lo sfruttamento di queste risorse sia inutile, tutt’altro. Quello che sto cercando di dire e’ che queste fonti non sono sfruttate al massimo e, vista la crescita esponenziale della richiesta di energia nel mondo, non potranno certo essere considerate, allo stato attuale, alternative al petrolio o ad altre fonti.

In questa ottica, di tanto in tanto, gettiamo uno sguardo alle ricerche in corso, per mostrare lo stato dell’arte ma soprattutto per vedere possibili fonti alternative in corso di studio.

Proprio in virtu’ di questo, vorrei parlarvi di un’invenzione pubblicata solo pochi giorni fa da un gruppo di ingegneri dell’Universita’ di Stanford. Come forse avrete letto sui giornali, e’ stata prodotta la prima pila a microbi.

Di cosa si tratta?

I microbi in questione appartengono alla famiglia degli elettrogenici, cioe’ microorganismi in grado di produrre elettroni durante la digestione. Detto in altri termini, durante il processo digestivo, questi microbi strappano un elettrone che rimane libero. Questa tipologia di batteri e’ conosciuta gia’ da diverso tempo, quello che pero’ sono riusciti a fare gli autori di questa ricerca e’ trovare il modo efficace di produrre energia da questo processo.

Prima di parlarvi dell’applicazione, vi mostro una foto del dispositivo in questione:

Batteria a microbi

Batteria a microbi

Guardando la foto, vi rendete subito conto che si tratta ancora di un prototipo non industrializzato. Per darvi un’idea, le dimensioni della provetta a cui sono attaccati i fili e’ paragonabile a quella di una batteria per cellulare.

Come funziona la pila?

Come detto, questi batteri producono elettroni liberi durante la digestione. La provetta che vedete contiene due elettrodi. Il primo e’ in carbonio e proprio su questo sono presenti i nostri microbi. Come vedete anche dalla foto, il liquido all’interno della provetta appare molto torbido. Non si tratta assolutamente di un effetto ottico, sono dei liquami veri e propri che offrono il nutrimento per la colonia di microbi presenti all’interno.

Uno dei microbi osservato al microscopio

Uno dei microbi osservato al microscopio

A questo punto, il discorso comincia ad essere piu;’ chiaro. Vengono messi i microbi su un elettrodo in carbonio. Il liquido offre il nutrimento per gli organismi che dunque mangiano felici e per digerire, invece dell’infantile ruttino, producono elettroni.

Sempre all’interno e’ presente un secondo elettrodo, questa volta in ossido di argento. Questo funge da collettore per la raccolta degli elettroni. Ora, per definizione, se avete un moto ordinato di cariche elettriche da un elettrodo all’altro, avete una normalissima corrente elettrica. Dunque, avete la vostra pila.

Come potete immaginare, per sua stessa definizione, questo genere di pile si “scarica” quando la concentrazione batterica e’ cresciuta troppo, scarseggia il nutrimento o quando l’elettrodo in lega di argento e’ saturo di elettroni sulla superficie. In questo ultimo caso, che poi rappresenta il collo di bottiglia della produzione di energia elettrica, basta sostituire l’elettrodo esausto con uno nuovo affinche’ il processo riparta.

Quali sono i vantaggi di questa pila?

Anche se il funzionamento puo’ sembrare molto semplice, questa invenzione apre scenari molto importanti non solo in campo energetico, ma anche ambientale. Come potete facilmente immaginare, questo processo potrebbe essere utilizzato per produrre energia dai liquami, utilizzando questi prodotti di scarto fortemente inquinanti in modo molto intelligente.

Dal punto di vista energetico, si pensa che il sistema possa essere in grado di estrarre circa il 30% del potenziale contenuto nei liquami. Detto in altri termini, la bateria avrebbe un rendimento intorno a questo valore. Pensate sia poco? Assolutamente no. Le normali celle solari attualmente utilizzate hanno efficienze medie intorno al 25%. Solo con celle di ultima generazione si riesce a superare di poco il 30%. Questo significa che il processo microbico ha un rendimento del tutto paragonabile a quello delle celle utilizzate nei pannelli solari.

Come anticipato, e come evidente, lo studio e’ ancora in fase prototipale. In particolare, il problema attuale e’ nel costo dell’elettrodo in ossido di argento che serve da collettore per gli elettroni. Il prezzo troppo alto, rende questo sistema ancora anti-economico e non adatto all’utilizzo su larga scala.

Detto questo, capite bene come questa ricerca sia tutt’altro che terminata. Gli sviluppi futuri sono proprio volti a trovare materiali economici adatti a chiudere il circuito. Il fatto di aver usato all’inizio un materiale piu’ costoso e’ del tutto normale se consideriamo che per prima cosa si doveva dimostrare la correttezza dell’intuizione.

Concludendo, proprio in questi giorni e’ stata pubblicata la ricerca che racconta la costruzione della prima pila a batteri. Questo sistema sfrutta i processi digestivi di alcune tipologie di microbi in grado di liberare elettroni. La batteria realizzata ha un’efficienza paragonabile a quella delle celle solari e la ricerca e’ attualmente impegnata per trovare materiali economici da utilizzare per la raccolta degli elettroni al posto del costoso ossido di argento.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Climatizzatore …. quanto ci costi?

6 Ago

Nell’ottica del risparmio energetico, non solo per fare un favore all’ambiente ma anche al nostro portafoglio, qualche tempo fa avevamo analizzato in dettaglio i consumi dei nostri elettrodomestici:

Elettrodomestici e bolletta

In particolare, avevamo quantificato il reale consumo dei comuni sistemi casalinghi, convertendo il tutto in termini di consumo. Come sappiamo bene, nella nostra bolletta elettrica, viene riportato un consumo in KWh, mentre le etichette e le caratteristiche degli apparecchi elettronici ci forniscono un valore in potenza, cioe’ in Watt.

Detto questo, con la calura estiva di questi giorni, vorrei riprendere questi concetti, analizzando pero’ il discorso condizionatori. Se andate in negozio intenzionati a comprare un sistema di questo tipo, vi trovate di fronte una vasta gamma di prodotti con caratteristiche diverse ma, soprattutto, la capacita’ refrigerante dei condizionatori e’ espressa in Btu/h.

Cerchiamo dunque di fare un po’ di chiarezza, capendo meglio questi concetti.

Prima di tutto, la scelta principale che dovete affrontare e’ quella relativa alle differenze: con o senza pompa di calore, inverter o ON/OFF.

Cosa significa?

Per quanto riguarda la pompa di calore, si tratta semplicemente di condizionatori che possono riscaldare oltre a rinfrescare. Detto proprio in parole povere, lo stesso sistema e’ in grado di invertire il ciclo termico, producendo un salto positivo o negativo rispetto alla temperaratura iniziale. Detto ancora piu’ semplicemente, avete la possibilita’ di far uscire aria calda o fredda per riscaldare o rinfrescare.

Convengono questi sistemi?

Se avete un impianto di riscaldamento in casa con caloriferi, pannelli radianti, ecc, allora tanto vale comprare solo un condizionatore, cioe’ qualcosa in da utilizzare in estate per rinfrescare.

Cosa significa invece inverter o ON/OFF?

Qui spesso trovate un po’ di confusione in giro. In realta’, la distinzione e’ molto semplice. Un sistema ON/OFF funziona, come dice il nome stesso, in modalita’ accesa o spenta. Cerchiamo di capire meglio. Impostate una temperatura, il sitema si accende e comincia a buttare aria fredda. Quando la temperatura della sala e’ arrivata a quella desiderata il sistema si spegne. A questo punto, quando la temperatura si rialza, il sistema riparte e la riporta al valore impostato. Al contrario, un sistema inverter e’ in grado di modulare la potenza del compressore funzionando a diversi regimi. Se volete, mentre nel primo caso avevamo un sistema binario acceso o spento, qui c’e’ tutta una regolazione della potenza del compressore gestita da un microprocessore. Quando la temperatura si avvicina a quella impostata, la potenza del condizionatore scende riducendo i giri del compressore. In questo modo, con un piccolo sforzo, si riesce a mantenere la temperatura sempre intorno, con piccole fluttuazioni, al valore impostato.

Molto spesso, leggete che gli inverter sono migliori, garantiscono un notevole risparmio energetico, ecc. A costo di andare contro corrente, sostengo invece che questo non e’ sempre vero. Mi spiego meglio. Se avete intenzione di tenere acceso il condizionatore per diverese ore, allora il sistema inverter vi garantisce un consumo minimo, arrivati intorno al valore desiderato. Al contrario, un ON/OFF quando parte, parte sempre a pieno regime. Se pero’ avete intenzione di tenere acceso il condizionatore per poco tempo, perche’ volete accenderlo solo in determinati momenti della giornata o per un paio d’ore mentre vi addormentate, allora il sistema inverter funzionerebbe, dal momento che prendiamo tutto l’intervallo necessario ad abbassare la temperatura, esattamente come un ON/OFF, cioe’ sempre a pieno regime. In questo caso, il consumo sara’ esattamente lo stesso e non riuscirete assolutamente a rientrare della maggiore spesa necessaria all’acquisto di un inverter.

Un commerciante onesto dovrebbe sempre chiedere il funzionamento richiesto al condizionatore e consigliare la migliore soluzione.

Detto questo, andiamo invece ai BTU/h, cioe’ questa arcana unita’ di misura con cui vengono classificati i condizionatori.

BTU sta per British Thermal Unit ed e’ un’unita’ di misura anglosassone dell’energia. Come viene definita? 1 BTU e’ la quantita’ di calore necessaria per alzare la temperatura di una libbra di acqua da 39F a 40F, cioe’ da 3.8 a 4.4 gradi centigradi. Come capite anche dalla definizione, e’ un’unita’ di misura del lavoro, che nel Sistema Internazionale e’ il Joule, che utilizza solo unita’ anglosassoni.

Perche’ si utilizza?

In primis, per motivi storici, poi perche’, per sua stessa definizione, indica proprio il calore necessario per aumentare, o diminuire, la teperatura di un volume di un fluido, in questo caso acqua.

Bene, ora pero’ sui condizionatori abbiamo i BTU/h. Questa indica semplicemente la quantita’ di BTU richiesti in un’ora di esercizio. Possiamo convertire i BTU/h in Watt dal momento che un lavoro diviso l’unita’ di tempo e’ proprio la definizione di potenza. In questo caso:

3412 BTU/h –> 1KW

A questo punto, abbiamo qualcosa di manipolabile e che e’ simile all’analisi fatta parlando degli altri elettrodomestici.

Compriamo un condizionatore da 10000 BTU/h e questo equivale ad un sistema da 2.9KW. Quanto ci costa tenerlo acceso un’ora? In termini di bolletta, in un’ora consumiamo 2.9KWh. Se assumiamo, come visto nel precedente articolo, un costo al KWh di 0.20 euro, per tenere acceso questo sistema servono 0.58 euro/h.

0.58 euro/h? Significa 6 euro per tenerlo acceso 10 ore. In un bimestre estivo, questo significherebbe 360 euro sulla bolletta?

Questo e’ l’errore fondamentale che spesso viene fatto. Il valore in KWh calcolato e’ in realta’ quello necessario per rinfrescare, o riscaldare se abbiamo la pompa di calore, il nostro ambiente. Quando comprate un condizionatore, c’e’ anche un ‘altro numero che dovete controllare, il cosiddetto EER, cioe’ l’Energy efficiency ratio. Questo parametro indica semplicemente l’efficienza elettrica del sistema quando questo lavora in raffreddamento. Analogamente, per i condizionatori con pompa di calore, trovate anche un indice COP che invece rappresenta il rendimento quando si opera in riscaldamento.

Detto proprio in termini semplici, quando assorbite 1 KWh dalla rete, il condizionatore rende una quantita’ pari a 1KWh moltiplicato per il EER. Facciamo un esempio. Valori tipici di EER sono compresi tra 3 e 5. Se supponiamo di comprare un condizionatore con EER pari a 4, per ogni KWh assorbito dalla rete, il sistema ne fornisce 4 sotto forma di energia frigorifera.

Se adesso riprendiamo il calcolo di prima, dai valori inseriti, se il nostro condizionatore ha un EER pari a 4, per tenerlo acceso un’ora spenderemo:

0.58/4 = 0.15 euro

Se confrontiamo questi valori con quelli degli altri elettrodomestici visti nell’articolo precedente, ci rendiamo conto che il condizionatore e’ un sistema che “consuma” molta energia.

Ultima considerazione, fino a questo punto abbiamo parlato di BTU/h, prendendo un numero a caso di 10000. In commercio trovate sistemi con valori tra 5000 e 30000, o anche piu’, BTU/h. Volete rinfrescare una camera, che condizionatore dovete prendere?

In realta’, la risposta a questa domanda non e’ affatto semplice. Come potete immaginare, la potenza del sistema che dovete prendere dipende prima di tutto dalla cubatura dell’ambiente, ma ache da parametri specifici che possono variare molto il risultato: superficie vetrata ed esposizione, superficie di muro ed esposizione, eventuale coibentazione della stanza, se ci sono appartamenti sopra e sotto, se siete sotto tetto, ecc.

Giusto per fornire dei valori a spanne, potete far riferimento a questa tabella:

LOCALE DA CLIMATIZZARE (m²)

POTENZA NOMINALE RICHIESTA (BTU)

da 0 a 10

5000

da 10 a 15

7000

da 15 a 25

9000

da 25 a 40

12000

da 40 a 50

15000

da 50 a 60

18000

da 60 a 80

21000

da 80 a 100

24500

da 100 a 130

35000

da 130 a 160

43000

da 160 a 180

48000

da 180 a 200

65000

Come vedete, in linea di principio, per rinfrescare con un salto termico accettabile una stanza da 20 m^2, vi basta un sistema da 9000 BTU/h.

Concludendo, prima di acquistare un condizionatore, si devono sempre valutare le caratteristiche richieste dall’utilizzo che vogliamo farne e dall’ambiente in cui vogliamo utilizzarlo. Detto questo, i parametri specifici del sistema, possono far variare notevolmente il consumo effettivo del condizionatore, influendo in modo significativo sulla bolletta che poi andremo a pagare.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Ancora sulla fusione fredda

4 Ago

Eccoci qui, tornati dalle vacanze, e pronti a ricominciare di nuovo con il blog. In questo contesto, il “ricominciare” suona quanto mai azzeccato, proprio per l’argomento che vogliamo andare a trattare in questo post.

In una discussione del forum, che per chi lo avesse perso e’ sempre disponibile a questo indirizzo:

Psicosi, forum

e’ stato richiamato in causa il discorso E-Cat di Rossi ed i relativi fenomeni LENR, cioe’ le reazioni nucleari a bassa energia.

Di questo argomento avevamo parlato in dettaglio in questo articolo:

E-cat meraviglia o grande bufala?

Come visto, l’occasione per parlare di questo argomento era venuta quando molti siti internet avevano parlato finalmente della prova indipendente fatta da scienziati. Come sapete bene, non per essere fondamentalista della scienza ne’ tantomeno per denigrare qualcuno senza i presupposti, ad oggi, non vi e’ nessun test indipendente, ma soprattutto fatto seguendo i criteri del metodo scientifico, che mostri la veridicita’ di quanto affermato dall’inventore dell’E-Cat.

Nel post precedente, avevamo visto come la presunta prova indipendente, in realta’ tanto indipendente non lo era. Prima di tutto, dobbiamo rimarcare il fatto che l’articolo successivamente pubblicato non aveva passato nessuna procedura di “peer review”, essendo un paper pubblicato su ArXiv, cioe’ sul database della Cornell University. Come evidenziato, non voglio criticare gli scienziati intervenuti alla dimostrazione, conoscendone personalmente due, ma le tante voci apparse su internet non sono in realta’ veritiere rispetto a quanto accaduto.

L’aspetto fondamentale da tenere a mente e’ che gli scienziati dell’Universita’ di Uppsala in Svezia, non hanno eseguito personalmente il test sull’E-Cat, ma si sono limitati al ruolo di spettatori. Il sistema, cosi’ come era preparato, presentava molte parti oscure paragonabili a scatole nere. Anche la misurazione del calore eseguita mediante termocamera, presenta delle incertezze della misura non facilmente preventivabili e che possono falsare notevolmente il risultato finale.

Detto questo, nell’articolo di ArXix, che potete leggere a questo link gia’ riportato nel precedente articolo:

ArXiV Uppsala

si evidenzia come, “dai dati osservati”, la quantita’ di calore prodotta dal macchinario fosse notevolmente superiore a quella di una qualsiasi reazione chimica, cosa che farebbe pensare ad una reazione di tipo nucleare.

Come visto nel precedente post, quali sono le critiche che avevamo mosso? Se si trattasse di reazione nucleare, ci dovrebbe essere emissione di una qualche forma di radiazione, in realta’ non osservata. I ricercatori non hanno assistito alla preparazione del combustibile, cioe’ della miscela Idrogeno-Nichel piu’ catalizzatore, preparata in precedenza da Rossi. Il rame prodotto, che e’ quello che farebbe pensare ad una fusione, non presentava percentuali di isotopi diversi rispetto al rame comunemente commerciale. Detto con un po’ di malignita’, quel rame potrebbe essere stato comprato e messo nella camera solo per far pensare ad un fenomeno di fusione.

Senza ripercorrere le conclusioni che abbiamo raggiunto nel precedente articolo, il nostro punto di vista e’ abbastanza scettico. Non voglio demonizzare i fenomeni LENR pero’, in assenza di prove scientifiche che dimostrino l’esistenza di queste reazioni, e’ difficile da mandare giu’, o megio credere, a questo risultato. Ovviamente, molti alzano gli scudi e parlano di segreto industriale da mantenere. Proprio in virtu’ di questo aspetto, viene mantenuto il segreto sulla preparazione del combustibile e su alcune parti fondamentale dell’apparato. Bene, se anche fosse vero questo, allora non si puo’ pretendere di “credere” all’E-Cat. Quando ci sara’ questa fantomatica versione comerciale, che vi ricordo aspettiamo da anni, allora diremo che la cosa e’ possibile. Scientificamente, non possiamo “credere” a qualcosa, c’e’ bisogno di prove.

Detto questo, solo pochi giorni fa, la greca Defkalion, un tempo ditta collaboratrice di Rossi, ha mandato in diretta streaming una nuova dimostrazione di un dispositivo molto simile all’E-Cat, l’R5. Le differenze fondamentali tra i due sistemi sarebbero nella temperatura di esercizio e nella pressione richiesta in camera. Per il resto, il principio di “funzionamento” sarebbe lo stesso.

Potete vedere lo streaming a questo indirizzo:

Streaming Defkalion

Vi premetto subito che lo streaming e’ stato seguito anche da una platea di addetti ai lavori della conferenza ICCF-18 sulla fusione fredda. Come al solito, nell’esperimento si mostrava un sistema in grado di produrre molta piu’ energia di quella assorbita. Come potete facilmente immaginare pero’, in seguito alla diretta, sono piovute decine di domande dagli esperti della conferenza sui metodi di misurazione del calore, sulle parti, come al solito, tenute nascoste, sul combustibile utilizzato, ecc. Ovviamente, domande che non hanno avuto una risposta. Per essere sinceri, la Defkalion ha dato delle risposte sommarie tramite un’intervista, ma poi si e’ limitata a dire che l’esperimento non era un vero test di funzionamento, bensi’ una mera dimostrazione sul sistema utilizzato. Al solito, tanto fumo e assolutamente niente arrosto.

Prima di concludere, vorrei pero’ tornare sul discorso E-Cat e Universita’ di Uppsala. Sulla rete gira la notizia, assolutamente non confermata, che Rossi sarebbe pronto a costruire una centrale da 1MW utilizzando il suo E-Cat. Personalmente, la cosa mi farebbe immensamente piacere. Come detto in precedenza, capisco molto bene, anche da scienziato, l’anima commerciale della cosa. Proprio per questo motivo, aspetto ansiosamente, ormai da troppo tempo, un qualcosa di commerciale da vedere, studiare e, ovviamente, comprare.

A seguito dell’articolo di ArXiv, ne e’ stato pubblicato un altro, sempre nello stesso archivio, di risposta alle osservazioni sul test di Rossi. Ecco il link all’articolo:

ArXiv, commento

Questi articoli sono tutti liberamente scaricabili e leggibili anche senza abbonamento. Come potete vedere, anche questo articolo e’ a firma di due ricercatori dell’Universita’ di Uppsala,i professori Ericsson e Pomp. Mentre nel primo articolo i ricercatori coinvolti erano esperti di campi diversi, fisica sperimentale, teorica, radioprotezione, ecc, Ericsson e Pomp sono due professori di fisica nucleare.

Nell’articolo vengono mosse pesanti critiche al primo report, non solo per la preparazione specifica dei ricercatori coinvolti nel primo test ma anche per il fatto che due di questi scienziati conoscono personalmente Rossi, hanno partecipato a diversi test e in passato hanno espresso apprezzamenti sull’E-cat. Certo, se vogliamo parlare di “risultato indipendente”, queste evidenze farebbero mal pensare pero’, ragionandoci su, immaginate questo scenario: avete costruito una macchina strabiliante con risultati eccezionali, avete bisogno di un risultato indipendente, a chi vi rivolgereste? Sicuramente la prima scelta ricadrebbe su qualcuno che conoscete. Personalmente, la cosa non mi scandalizza piu’ di tanto. Essendo poi tutti i ricercatori della stessa universita’, non vorrei ci fossero attriti pregressi che hanno spinto a questa diatriba.

Tolto il gossip scientifico, che non interessa a questo blog, ragioniamo invece sul discorso scienza. L’articolo di Ericsson e Pomp, muove esattamente le stesse critiche al sistema e alla prova che avevamo fatto noi nell’articolo precedente. In particolare, si evidenzia l’assoluta mancanza di uno schema elettrico, della preparazione del campione, dei cavi connessi al sistema per evitare che ci siamo linee secondarie di alimentazione non considerate. Soprattutto, viene discussa la possibilita’ di errore sperimentale nella misura del calore attraverso la termocamera e la frazione di isotopi di rame prodotti, oltre ovviamente alla mancanza di radiazione emessa.

Detto questo, capite bene che non stiamo muovendo un’accusa gratuita nei confronti di Rossi, ci stiamo limitando ad analizzare i fatti. Al momento, non si sono prove della veridicita’ delle affermazioni fatte. Ci mettiamo una pietra sopra? Assolutamente no, la scienza insegna ad essere aperti di mente. Se, un giorno, ci trovassimo tra le mani un E-cat che assorbe un’energia X e ne produce in uscita X per un coefficiente maggiore di 1, ben venga il risultato estremamente importante per la societa’. Fino a questo punto pero’, parlare di E-Cat, Rossi, LENR, ecc, e’ paragonabile a parlare di “fede”. Voglio crederci perche’ mi va. Benissimo. Pero’, signori miei, a tutti quelli che gestiscono pagine sull’argomento e che proclamano un complotto della scienza, non fate credere che ci siano prove sperimentali dei risultati perche’, come visto, di queste non vi e’ assolutamente traccia.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Biocarburanti di terza generazione

28 Giu

Sicuramente, tutti avrete sentito parlare di biocarburanti. Come e’ noto, la domanda mondiale di petrolio e derivati continua a crescere nel tempo, causando, tra le altre cose, un aumento del prezzo del greggio. Uno dei problemi principali per quanto riguarda il consumo di petrolio, e’ la crescita sempre piu’ accentuata di quelle che una volta venivano chiamate economie emergenti. Dico tra quelle che “venivano chiamate” economie emergenti perche’, come noto, si tratta ormai di economie gia’ belle che solide, si pensi ad esempio alla Cina e all’India, e dove l’aumentato benessere, crea una richiesta di materie prime sempre crescente da parte della popolazione. In questo scenario, le fonti fossili hanno una vita sempre piu’ corta e, come sappiamo bene, dobbiamo gia’ fare i conti con quello che succedera’ nell’era, attualmente ancora inimmaginabile, del dopo petrolio.

In questo scenario, gia’ da qualche anno, si e’ iniziato a parlare di biocarburanti. Forse non tutti sanno che siamo gia’ arrivati alla seconda generazione di questi prodotti. Nella prima generazione si parlava di produzione da materiale vegetale, mentre nella seconda generazione si e’ studiata in dettaglio la produzione di carburanti a partire dagli scarti alimentari.

Questi studi hanno mostrato delle problematiche molto complesse e difficilmente risolvibili. Nella prima generazione, sicuramente avrete sentito parlare dell’olio di colza. Uno dei problemi principali in questo caso e’ l’utilizzo di vaste aree di terreno per la produzione di queste piante. Necessariamente, il ricorso a queste colture, sottrae terreno alla produzione alimentare. Ora, anche quello cibo per la popolazione mondiale sempre crescente e’ un problema serio e su cui, prima o poi, dovremo ragionare per trovare una soluzione. Rubare terreno alla produzione alimentare per piantare colza, crea dunque una competizione tra due problemi fondamentali per la civilta’ umana.

Per quanto riguarda invece la seconda generazione, il problema principale in questo caso e’ dato dai costi di produzione di energia che mostrano tutt’ora valori troppo elevati se confrontati con quelli dei combustibili fossili.

A questo punto, la terza generazione di combustibili fossili, mira a trovare soluzioni alternative per la produzione di biocarburanti utilizzando materie prime facili da reperire, economiche e ad alto rendimento in termini di carburante.

Il settore di ricerca principale nei biocarburanti di terza generazione e’ quello che vuole impiegare microalghe.

Cosa sono le microalghe?

Si tratta di normalissime specie vegetali che crescono spontaneamente nelle acque reflue. Un eventuale utilizzo di queste alghe consentirebbe dunque non solo di risolvere il problema dei carburanti, ma anche di ridurre il carico inquinante nelle acque di scarto.

Ovviamente, in un’ottica di produzione di massa, si pensa di creare dei veri e propri allevamenti di alghe. In questo caso, le uniche cose di cui c’e’ bisogno sono uno specchio d’acqua (cisterna, vasca, ecc) e della luce del sole per permettere la fotosintesi.

Le alghe in generale sono molto ricche di lipidi e proteine che le rendono ottimi candidati per la produzione di biodiesel e bioetanolo. Per darvi un’idea, il contenuto di grassi di queste sostanze e’ anche 30 volte superiore a quello delle comuni specie vegetali utilizzate nella produzione di biocombustibile (mais e colza in primis).

Come confronto numerico, vi riporto una tabella in cui viene mostrato non solo il contenuto lipidico di queste sostanze confrontate con le materie prime utilizzate nella prima e seconda generazione, ma anche il rendimento in termini di olii che e’ possibile ottenere:

Materia prima

Contenuto lipidico (% olio/s.s.)

Rendimento in olio
(L olio/ha)

Suolo utilizzato
(m2/kg biodiesel)

Resa in biodiesel
(kg biodiesel/ha)

Mais

4

172

66

152

Soia

18

446-636

18

562

Jatropha

28

741-1.892

15

656

Camelina

42

915

12

809

Colza

41

974

12

946

Girasole

40

1.070

11

1.156

Olio di palma

36

5.366-5.950

2

4.747

Microalghe (basso contenuto in olio)

30

58.700

0,2

51.927

Microalghe (medio contenuto in olio)

50

97.800

0,1

86.515

Microalghe (elevato contenuto in olio)

70

136.900

0,1

121.104

Anche per quanto riguarda l’emissione di CO2, i carburanti prodotti da alghe presentano valori molto piu’ bassi rispetto ai biocarburanti soliti:

Materia prima

Emissioni di CO2

Impiego di acqua

Superficie necessaria per soddisfare la domanda mondiale di petrolio

 

(gCO2eq/MJ)

(g/m2/g)

(106 ha)

Jatropha

56,7

3.000

2.600

Alga

3

16

50-400

Olio di palma

138,7

5.500

820

Colza

78,1

1.370

4.100

Soia

90,7

530

10.900

Le proprieta’ dei carburanti ottenuti tra le terza e le prime due generazioni e’ del tutto equivalente:

Proprietà

Biodiesel da alghe

Biodiesel da soia

Biodiesel da colza

Biodiesel da girasole

Diesel

Densità (kg/L)

0,864

0,884

0,882

0,860

0,838

Viscosità (mm2/s, cSt a 40 °C)

5,2

4

4,83

4,6

1,9-4,1

Flash point (°C)

115

131/178

155/180

183

75

Punto di solidificazione (°C)

-12

-4

-10,8

-7

-50/+10

Punto di intorbidamento (°C)

2

1

-4/-2

1

-17

Numero di cetano

52

45/51

53/56

49

40-55

PCI (MJ/kg)

41

37,8

37,2

38,9

42

Dunque, tutto risolto, basta iniziare a coltivare alghe per eliminare il problema delle risorse fossili. Purtroppo, non e’ propriamente cosi’.

Come anticipato, si tratta di ricerche attualmente in corso. Il problema principale dell’utilizzo di alghe e’, al solito, il costo. Allo stato attuale per ottenere 1 Kg di alghe servono circa 3.5 dollari. Questo prezzo e’ ancora troppo alto in confronto ai combustibili classici.

Come detto pero’, si tratta di studi ancora ad un livello quasi pioneristico. In tal senso, ci sono ancora molti “manici” che possono essere utilizzati per migliorare e ottimizzare il processo. Prima di tutto, i costi mostrati sono relativi ad una produzione su piccolissima scala. Nell’idea di un impianto dedicato, il costo per Kg di alghe potrebbe scendere tranquillmanete di un fattore 10, rendendolo paragonabile a quello dei combustibili fossili. Inoltre, esistono migliaia di specie di alghe che possono essere coltivate. In termini di resa, le alghe attualmente in studio potrebbero non essere le migliori per contenuto lipidico. Trovare soluzioni migliori equivale a migliorare il rendimento in produzione e dunque ad abbassare ancora il prezzo. Sempre in questo contesto, il ricorso all’ingegneria genetica potrebbe aiutare ad ottimizzare i processi di fotosintesi, aumentando notevolmente la produzione lipidica e dunque il rendimento nella produzione di olii combustibili.

Concludendo, gli studi sulla terza generazione di biocarburanti mirano all’utilizzo di alghe. Queste specie vegetali presentano un altissimo contenuto lipidico che le rende ottime candidate per la produzione di combustibili. Allo stato attuale, ripetiamo di ricerca pura e appena iniziata, i costi di produzione delle alghe sono ancora troppo elevati. Gli studi in corso mirano dunque all’ottimizzazione della produzione di queste nuove materie prime, oltre a migliorare il rendimento trovando, tra le migliaia disponibili, quelle a maggior contenuto lipidico. Sicuramente, una ricerca del genere merita attenzione. In un futuro piu’ o meno prossimo potrebbe rivelarsi fondamentale per la civilta’ umana.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Il metro’ del futuro

19 Giu

In questo blog, diverse volte ci siamo occupati di soluzioni alternative per il risparmio energetico, valutando sia lo stato attuale delle tecnologie verdi, come ad esempio i pannelli solari:

Energia solare nel deserto

Pannelli, pannelli e pannelli

ma soprattutto, cercando di analizzare al meglio quali e quanti sono gli sprechi che ogni giorno facciamo in casa della nostra energia:

Il led rosso dello stadby …

Elettrodomestici e bolletta

Come abbiamo visto, la filosofia di base del ricorrere alle soluzioni a basso impatto e’ certamente valida, ma, prima di tutto, le attuali soluzioni non possono certo essere viste come un punto di arrivo. Senza ombra di dubbio, uno dei migliori modi di risparmiare energia e’ quello di utilizzare al meglio le risolrse attualmente disponibili.

In questo filone, sta richiamando molta attenzione il progetto Seem4US, sviluppato per migliorare l’efficienza energetica delle stazioni della metropolitana. Come forse molti sapranno, le stazioni sotterranee, tolto il discorso ovvio della movimentazione dei treni, necessitano di moltissima energia per poter funzionare. Immaginate anche solo i sistemi di aereazione e illuminazione che consentono di trasformare quelle che altro non sono che caverne in un ambiente adatto al traffico e allo stazionamento di moltissimi utenti.

Il programma Seem4US e’ stato inizialmente proposto da un gruppo di diversi soggetti, alcuni dei quali italiani, nell’ambito del settimo programma quadro dell’Unione Europea. Con questo si intende tutta una serie di progetti, analizzati e valutati da speciali commissioni europee, che, qualora selezionate, vengono finanziate in larga parte con soldi della comunita’ per poter essere portate a termine.

metro_ridimensionato

Seem4US e’ proprio stato sviluppato e realizzato in forma prototipale grazie ai contributi europei.

In cosa consiste?

Prima di tutto, le stazioni, intese come parametri abitativi, cioe’ qualita’ dell’aria, illuminazione, riscaldamento, servizi di mobilita’, ecc., non sono piu’ costanti nel tempo, ma l’accensione o lo spegnimento di questi sistemi e’ gestita in base ad un algoritmo di calcolo.

Immaginate la seguente situazione. E’ inverno, e entrate all’interno di una stazione sotterranea. Quante volte vi sara’ capitato di entrare, trovare un flusso intenso di persone e trovarvi a sentire caldo. Questo e’ del tutto normale se consideriamo che ciascuno di noi puo’ essere paragonato ad una piccola stufetta che emana calore. Ora, anche se fuori fa freddo, in condizioni del genere e’ inutile avere il riscaldamento al massimo. Un sistema intelligente dovrebbe capire la temperatura istantanea in stazione, o meglio valutare il flusso di persone, e poi adattare i servizi.

Questo esempio, estremamente riduttivo, ci fa capire a grandi linee il funzionamento di Seem4US. Gia’ il nome stesso del progetto ci fornisce importanti informazioni. Si tratta infatti di un acronimo che sta per Sustainable Energy Management for Underground Stations.

Ovviamente, i parametri misurati dal sistema sono molteplici, si va dalla temperatura alla velocita’ del vento, fino a indicatori funzionali come: flusso di persone, ore di punta, frequenza dei treni, numero di persone in banchina, ecc. In base poi a questi parametri, il sistema decidera’, seguendo algoritmi preimpostati, come meglio ottimizzare le risorse.

Funziona il sistema?

La risposta e’ ovviamente si. Da stime fatte, si e’ calcolato che il risparmio potrebbe aggirarsi intorno al 10-15% dell’attuale consumo energetico. Per darvi un’idea, il consumo di energia per una stazione media e’ dell’ordine dei 63 milioni di Kwh/anno. Anche ottenere un risparmio solo del 5% darebbe un ottimo contributo al risparmio.

Perche’ non applicarlo in tutte le stazioni?

Per come e’ strutturato, il sistema deve essere calibrato in modo personalizzato per ciascna stazione. Questo e’ reso necessario dal fatto che diverse stazioni hanno diverse strutture, ma soprattutto parametri costruttivi che possono essere completamente differenti. In tal senso, per poter definire al meglio il programma e’ necessario acquisisre dati per un periodo di qualche mese e solo successivamente elaborare il software personalizzato.

Al momento, il primo prototipo di Seem4US sta per essere installato all’interno della stazione Paseo de Gracia della metropolitana di Barcellona. I risultati preliminari di questa applicazione sembrano essere molto promettenti, con risparmi intorno al 10%, e assolutamente migliorabili.

Nella terza fase del progetto, prima fase raccolta dati, seconda fase ottimizzazione, si passera’ anche ad un sistema piu’ evoluto in grado di comunicare direttamente con l’utente. In questo caso, mediante una serie di applicazioni, si potra’ ricaricare il telefono percorrendo le scale a piedi o semplicemnete passeggiando all’interno della stazione. Come e’ noto infatti, il nostro stesso movimento puo’ essere, utilizzando speciali sensori del pavimento, essere trasformato in energia elettrica. Ovviamente, in questo caso, il protocollo di connessione e comunque la potenza del segnale da gestire prevede un ulteriore sviluppo tecnologico attualmente in fase di definizione.

Concludendo, come detto all’inizio, utilizzare al meglio le nostre risorse e’ un importante passo in avanti nella riduzione dell’inquinamento e per cercare di diminuire gli sprechi energetici. Il progetto Seem4US prevede dunque un sistema personalizzato in grado di ridurre notevolmente il consumo energetico di una stazione sotterranea della metro, semplicemente sfruttando le informazioni in real time sul numero di passeggeri e sulle condizioni al contorno ambientali.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

E-Cat meraviglia o grande bufala?

30 Mag

Viste le numerose richieste di informazioni, chiarimenti e spiegazioni che ho ricevuto, ho deciso di scrivere questo articolo sull’E-Cat. Perche’ non l’ho fatto prima? Semplicemente perche’, a mio avviso, e ne riparleremo dopo, mancavano dei presupposti essenziali per parlare di questa presunta invenzione in termini scientifici.

Ora cosa e’ cambiato?

A parte le numerose richieste ricevute, la rete e’ letteralmente esplosa in questi giorni perche’ sembrerebbe che finalmente sia arrivata la dimostrazione indipendente del funzionamento di questo prodigio.

Bene, analizziamo i fatti e cerchiamo di capire meglio di cosa stiamo parlando.

Per chi non lo sapesse, l’E-Cat e’ una presunta invenzione di Andrea Rossi che produrrebbe energia in un modo non noto. Mi spiego meglio. Si tratta di una sorta di generatore, alimentato da corrente elettrica, che pero’ produce piu’ energia di quanta ne assorbe. E’ strano questo? Assolutamente no. Non pensate che si stia violando qualche principio fisico basilare, semplicemnte si potrebbe sfruttare una qualche reazione chimica, fisica o sconosciuta mediante la quale si innescano dei processi esoenergetici, cioe’ che producono energia.

Poiche’ questo punto e’ molto importante, cerchiamo di capirlo bene e in modo semplice. Prendiamo, ad esempio, la fissione nucleare. Mediante questo proceso, nuclei di elementi fissili vengono spaccati in elementi piu’ leggeri, mediante neutroni, producendo energia. Ora, per produrre i neutroni da sparare avete bisogno di energia, ma quella che otteete alla fine del processo e’ maggiore di quella che avete speso, perche’ siete riusciti ad estrarre un’energia dall’interno del nucleo. Avete creato qualcosa dal nulla? No, avete semplicemente sfruttato un processo per produrre questa energia traformandola in qualcosa di utilizzabile ai vostri scopi.

Bene, l’invenzione di Rossi dovrebbe fare un qualcosa di equivalente. L’invenzione promette infatti di produrre molta piu’ energia di quella che deve essere immessa, sfruttando un processo, almeno al mometo, sconosciuto.

Qual e’ il carburante dell’E-Cat? Piu’ o meno il sistema funziona in questo modo: mettendo insieme Nichel e Idrogeno e fornendo un’energia iniziale al sistema, si dovrebbe innescare una reazione fortemente esoenergetica, in cui viene prodotta 5 o 6 volte piu’ energia. Attenzione pero’, gli ingredienti non bastano. Per poter funzionare, c’e’ bisogno anche di un catalizzatore da aggiungere al miscuglio Ni-H, tenuto segreto per motivi di spionaggio industriale.

Perche’ spionaggio industriale? Semplice, parlando di E-Cat, non stiamo parlando di una ricerca scientifica, bensi’ di una invenzione che deve essere lanciata sul mercato. Detto in altri termini, che deve essere venduta.

Quasta cosa ci sconvolge? Assolutamente no. Chiunque di noi puo’ pensare ad un’invenzione commerciale fattta esclusivamente per guadagnare. Non c’e’ nulla di male in questo, purche’, come vedremo, ci siano tutti i presupposti di affidabilita’ dell’invenzione.

Per chi gia’ conoscesse l’E-Cat, notate che ho parlato di una misteriosa reazione. Su molti giornali e siti internet, vedete che si parla di “fusione fredda” o “reazione nucleare a bassa energia”, ho omesso appositamente di tirare in causa questi concetti. Perche’? La fusione nucleare e’ quel processo secondo il quale dei nuclei leggeri vengono fusi tra loro per produrne uno piu’ grande, producendo energia. Questa ‘e la reazione utilizzata dal sole e dalle stelle per produrre energia, ed e’ quella a cui si vorrebbe puntare per sostituire le centrali nucleari a fissione. Il motivo e’ molto semplice, favorevoli o meno al nucleare, il punto piu’ discusso su queste tematiche e’ quello della produzione di scorie, cioe’ elementi nucleari di scarto con vite medie lunghe, cioe’ che restano attivi per molto tempo.

Qual e’ il problema principale della fusione?

Come detto, si devono fondere tra loro due nuclei leggeri per formarne uno pesante. Bene, cosa c’e’ dentro il nucleo? Neutroni, particelle neutre, e protoni, particelle di carica positiva. Come sappiamo bene, se avviciniamo due cariche dello stesso segno, come i protoni dei due nuclei, questi si respingono tra loro a causa della repulsione coulombiana. Ora pero’, se riuscissimo ad avvicinare moltissimo i due nuclei, si arriverebbe ad un punto in cui la forza nucleare forte, che e’ attrattiva, sarebbe molto maggiore della repulsione dovuta alle cariche elettriche, e i due nuclei si attirerebbero tra loro. Niente di complicato. Mentre li avvicinate, i due nuclei si respingono, quindi dovete spingerli con forza per farli avvicinare. Quando poi riuscite ad arrivare oltre una certa distanza, nota come barriera di Coulomb, a questo punto i due nuclei si attirano da soli e si innesca la fusione. Il problema delle centrali a fusione e’ proprio quello di trovare il modo piu’ conveniente ed efficace per fornire l’energia necessaria al superamento della barriera di Coulomb.

E la fusione fredda?

Come detto, parlando di fusione si parla di processi ad altissima temperatura, come avviene nelle stelle. La fusione fredda invece avverrebbe a temperatura ambiente. Al contrario di quanto si legge spesso in rete, non esitono evidenze di reazioni di questo tipo. Storicamente, i primi a parlare di fusione fedda furono gli americani Fleischmann e Pons, cui seguirono altre prove. Per nessuna di queste pero’, esiste la certezza scientifica che si sia trattato realmente di una reazione nucleare di questo tipo e, ancora oggi, c’e una forte discussione a proposito.

Perche’ per l’E-Cat si parla di fusione fredda?

In diverse fonti si parla della reazione tra Nichel e Idrogeno che verrebbero fusi tra loro per produrre Rame. Questo sarebbe il processo che avverrebbe a bassa energia e che fornirebbe l’energia dell’E-Cat. Ripeto, non sono d’accordo su questo punto e a breve mostreremo anche il perche’.

Prima di tutto, rivediamo un po’ la storia di questo E-Cat. Nel 2011 si e’ iniziato a parlare di questo generatore quando Rossi ha condotto due test rendendo pubblici i risultati. In questi esperimenti, fornendo un’energia al macchinario intorno ai 35 KWh, si sarebbero prodotti in un caso 70 KWh, nell’altro 160 KWh. Stando ai numeri, la reazione sarebbe effettivamente esoenergetica e molto conveniente. Qual’era il problema di questi test? Semplicemente, non ci sono prove scientifiche della validita’ dei risultati perche’ il tutto e’ stato condotto in maniera autonoma e senza un confronto indipendente. Cosa significa? Ai test sono stati invitati giornalisti rigorosamente selezionati, in veste di spettatori. Mi spiego meglio. I giornalisti sono stati invitati in questo capannone e hanno potuto vedre e filmere il test di Rossi riportando solo ed esclusivamente quelllo che l’inventore del macchinario affermava.

Ora, vedetela in questo modo. Un signore vi invita ad una dimostrazione in cui vi mostra una scatola nera in cui mette 10 euro e dall’altra parte ne escono 20. Basta, non vi viene detto altro ne’ vi vengono forniti dettagli su cosa c’e’ dentro la scatola. Non parlo a caso di scatola nera, infatti, molte delle parti dell’apparecchiatura sono tenute coperte e chiuse alla vista. Ovviamente, si tratta dei componenti fondamentali del sistema, incluso anche il misterioso catalizzatore che darebbe il via alla reazione.

Cosa dice la scienza a proposito? Come e’ facile immaginare, questo risultato non e’ stato accettato dalla comunita’ scientifica. Per sostenere qualcosa di questo tipo, seguendo i canoni della scienza, si dovrebbe mostrare il macchinario, studiare la reazione che avviene e il tutto deve essere ripetibile ovunque nelle stesse condizioni. Se queste informazioni mancano, il test e’ del tutto simile a quello di un’illusionista che vi mostra l’assistente tagliata in due all’interno di una scatola.

Come forse sapete, a seguito di questi test, e del completo rifiuto della scienza su questi risultati, Rossi e’ divenuto un “mito telematico”, metafora di quel genio che trova l’invenzione del secolo per il bene dell’umanita’ e a cui la scienza mette i bastoni tra le ruote perche’ corrotta dalle grandi multinazionali.

Se invece di gridare allo scandalo, si ragionasse su quanto detto, tutti si renderebbero conto che affermazioni di questo tipo non possono essere credibili se non verificate sperimentalmente. Il problema energetico dell’umanita’ non si risolve con la fiducia sulla parola, ma con numeri chiari verificabili e indiscutibili.

Perche’ ora, come anticipato, si parla di verifica indipendente? Nei mesi scorsi sarebbero stati condotti altri test. Questa volta pero’, avrebbero partecipato anche scienziati di diverse parti del mondo che avrebbero assistito agli esperimenti. Anche in questo caso, i risultati avrebbero mostrato un guadagno energetico del processo, confermando dunque la correttezza del metodo su cui si basa l’E-Cat.

Attenzione, facciamo una considerazione. Come premesso, in ambito commerciale, e’ lecito parlare di segreto industriale. Le regole del commercio sono diverse da quelle della scienza. A mio avviso, se il tutto venisse mostrato ad un gruppo di scienziati affidabili ed in grado di fornire un’opinione scientifica, sicuramente il test acquisterebbe di credibilita’. Purtroppo, non e’ andata cosi’.

L’altro punto fondamentale su cui si e’ dibattuo a lungo e’ la mancanza di una “peer review” sull’esperimento. Cosa significa? Quando si pubblica un articolo su una qualche rivista internazionale, si passa attraverso il processo di “referaggio”. Prima di pubblicare il lavoro, la rivista nomina un altro ricercatore internazionale di chiara fama ed esperto del settore che ha il compito di analizzare in dettaglio il contenuto dell’articolo. Se ci sono punti poco chiari, l’esperto puo’ chiedere maggiori spiegazioni al fine di chiarire il tutto ed evitare, nella migliore delle ipotesi, errori sfuggiti agli autori. Solo al termine di questo processo il vostro lavoro, se accettato, viene pubblicato.

Partendo proprio da questo punto, gli ultimi test seguiti dal gruppo di scienziati avrebbero risolto anche questo problema.

Perche’?

Solo pochi giorni fa, e’ stato pubblicato un articolo sull’archivio della Cornell University, che trovate a questo link:

ArXiv E-Cat

A questo punto, tutti i dubbi iniziali dovrebbero essere risolti: il test e’ stato eseguito indipendentemente da un gruppo di ricercatori e questi hanno anche pubblicato un articolo, ovviamente confermando i risultati dei primi test.

Cosa c’e’ che non va?

Prima di tutto, quello di cui vi ho dato il link, non e’ un articolo su rivista internazionale che ha subito un processo di peer review. Il database in questione e’ semplicemente un archivio di articoli in cui i ricercatori possono mettere i loro lavori. Non c’e’ nessun controllo sul contenuto degli articoli, a parte la buona fede dei ricercatori stessi. Generalmente, almeno nel campo della fisica, i lavori vengono caricati su arXiv prima che questi vengano pubblicati sulle riviste, cioe’ mentre e’ in corso il processo di review. Detto questo, non e’ assolutamente risolto il problema del peer review per l’E-Cat.

Purtroppo, neanche la prima critica e’ stata risolta. Come potete leggere nel testo dell’articolo, non si e’ trattato assolutamente di una verifica indipendente, ma solo di uno spettacolino riservato a persone esperte del settore. Cosa significa? Nei primi test erano stati invitati dei giornalisti, ora dei ricercatori, ma lo svolgimento e’ stato esattamente lo stesso. I ricercatori non hanno potuto toccare nulla, ma si sono limitati a guardare il test condotto da Rossi nei suoi laboratori. Inoltre, molte delle parti del sistema su cui si era discusso, sono rimaste chiuse all’interno di scatole nere in cui era impossibile guardare dentro e, come e’ facile pensare, tra queste vi era anche il misterioso catalizzatore. L’articolo di cui stiamo parlando e’ dunque un insieme di osservazioni e considerazioni fatte dai ricercatori.

Cosa e’ cambiato rispetto al passato? Ovviamente, i ricercatori intervenuti hanno potuto misurare il calore in uscita mediante una termocamera, valutando in questo modo sia la potenza in uscita che quella in ingresso utilizzando sistemi elettrici. A parte al correttezza o meno di questo processo indiretto e della valutazione dell’incertezza ottenuta misurando la potenza con una termocamera, non  si e’ assolutamente trattato di una prova “indipendente”.

C’e’ anche qualche altra considerazione importante da fare. Come detto in precedenza, a mio avviso non si e’ trattato di fusione fredda. Un processo di questo tipo necessariamente producce radiazione in uscita. Effetto non riportato in nessun caso e impossibile da schermare in sistemi di questo tipo. Tra l’altro, conosco personalmente uno dei ricercatori intervenuti ed e’ un esperto di radioprotezione dell’Universita’ di Uppsala in Svezia.

Oltre a questo, la quantita’ d rame che si sarebbe prodotta corrisponderebbe ad un rendimento del sistema molto piu’ alto di quello che ci si aspetta e soprattutto il rame in questione sarebbe non eterogeneo, cioe’ mancano isotopi diversi dalla forma piu’ commerciale e abbondamente in natura.

Ulima considerazione scientifica, dal punto di vista energetico, la fusione di nichel e idrogeno sarebbe possibile e verrebbe prodotto rame, ma la barriera coulombiana per questi nuclei e’ elevatissima. Questo solo per dire che un processo del genere a bassa energia e’ scientificamente molto difficile da digerire. Teoricamente si potrebbe citare l’effetto tunnel, ma questo non spiegherebbe neanche la certezza della reazione di fusione cosi’ come altri processi quantistici non deterministici.

Concludendo, alla luce delle considerazioni fatte e degli ultimi aggiornamenti, non pssiamo assolutamente affermare che l’E-Cat sia un sistema reale e che possa essere accettato dalla scienza. Questo non significa che potrebbe esistere questo generatore in grado di fare quello che Rossi promette. Semplicemente, se anche esistesse, non e’ comprensibile la reazione su cui sarebbe basato e soprattutto mancano dati certi su cui ragionare e da cui estrarre certezze scientifiche. Al momento, almeno secondo me, siamo ancora al livello dll’illusionista che taglia l’assistente con la sega.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Il futuro dell’eolico?

22 Apr

In questo articolo, vorrei tornare nuovamente a parlare di energie rinnovabili. Come sappiamo bene, il continuo aumento della richiesta di energia unita ovviamente al mantenimento e alla conservazione del nostro pianeta, impongono l’utilizzo anche di sorgenti rinnovabili. Quello che pero’ non dobbiamo mai dimenticare e’ che il nostro attuale stato dell’arte non rappresenta assolutamente un punto di arrivo. Le soluzioni disponibili oggi per lo sfruttamento delle sorgenti verdi, non sono ancora sufficienti e non consentono l’autosostentamento che sarebbe richiesto.

Di energie rinnovabili abbiamo parlato, ad esempio, in questi post:

Elezioni, promesse verdi e protocollo di Kyoto

Il futuro verde comincia da Masdar

Energia solare nel deserto

Pannelli, pannelli e pannelli

Mentre negli articoli precedenti ci siamo occupati principalmente di energia solare, in questo post vorrei parlare della seconda fonte per disponibilita’ che siamo in grado di sfruttare, l’energia eolica.

Come tutti sanno, lo sfruttamento dell’energia eolica avviene mediante delle enormi pale che vengono messe in moto dal vento e questa energia meccanica viene poi convertita in energia elettrica. Anche in Italia, abbiamo diverse installazioni di pale eoliche, soprattutto in quelle regioni dove la forza del vento e’ maggiore.

Quali sono i problemi principali delle pale eoliche?

Prima di tutto, come detto, si tratta di turbine molto grandi e che vengono installate su piloni molto alti. Come sostenuto anche da molti esperti, l’impatto ambientale di queste soluzioni e’ molto elevato. Detto in altri termini, le pale eoliche, secondo molti, “sono brutte”. Se ci pensate bene, molto spesso, infatti, queste pale rovinano il paesaggio, soprattutto perche’ vengono installate in vallate o comunque in zone isolate dove la natura e’ ancora dominante. Sapete perche’ vengono installate in questi punti e non all’interno dei centri abitati? Perche’ le pale, durante il normale funzionamento, hanno dei livelli di rumorosita’ molto elevati. Qualsiasi mezzo meccanico messo in movimento, produce necessariamente un rumore di fondo che, nel caso delle pale, e’ anche molto elevato. Proprio questo problema, rende inutilizzabili le pale all’interno dei centri abitati.

Dunque? Esiste una soluzione alternativa?

In questi ultimi tempi, e’ in fase di studio una soluzione alternativa che prevede lo sfruttamento dell’energia eolica senza apparentemente nessuna parte meccanica in movimento. Questa soluzione, chiamata Ewicon, sfrutta infatti una variazione del campo elettrico indotto dal vento per creare energia elettrica. Se volete, invece di convertire energia meccanica in elettrica, il nuovo sistema e’ direttamente basato su una vairazione di energia in forma elettrica per produrre corrente.

Come funziona Ewicon?

Anche se il discorso non e’ semplicissimo, cerchero’ di essere divulgativo mostrando il concetto di base sfruttato in questa soluzione.

Immaginate di avere due conduttori elettrici posti ad una certa distanza e caricati con segno opposto. In altre parole, potete vedere il sistema come le armature di un condensatore. Ora, nella regione di spazio tra i due conduttori si crea un campo elettrico. Se adesso mettete una carica singola all’interno del volume, dove si spostera’ questa? Se la carica e’ positiva, questa ovviamente si muovera’ verso l’elettrodo negativo, spinta dal campo elettrico. Bene, fin qui tutto normale. Se adesso pero’, la forza del vento spinge la carica in verso opposto, cioe’ porta la carica verso l’elettrodo dello stesso segno. L’accumulo di cariche sull’elettrodo provochera’ dunque una variazione della tensione che puo’ essere convertita in energia elettrica.

Questo e’ proprio il principio sfruttato da Ewicon.

Il sistema eolico, prevede due file di elettrodi di segno opposto distanti circa 40 cm tra loro. Nel sistema sono presenti una serie di ugelli che vaporizzano goccioline d’acqua caricate positivamente. Il vento spinge le goccioline di carica positiva verso l’elettrodo dello stesso segno, creando la variazione di campo elettrico. Questa tecnica e’ anche nota come Electrospraying ed in realta’ e’ stata proposta gia’ nel 1975. Ewicon, che sta per Electrostatic Wind Energy Converter, sfrutta proprio questo principio fisico per creare energia dal vento, ma senza mezzi meccanici in movimento.

Per meglio comprendere il principio di base, vi riporto anche un video del sistema:

come vedete, il tutto si basa sulla forza del vento in grado di spingere le gocce d’acqua  in verso opposto a quello determinato dal campo elettrico degli elettrodi.

Il primo prototipo di Ewicon e’ stato realizzato e posto di fronte alla facolta di ingegneria della Delft University:

Prototipo del sistema eolico davanti alla Delft University of Technology

Prototipo del sistema eolico davanti alla Delft University of Technology

Quali sono i vantaggi di questa soluzione? Prima di tutto, come visto, eliminando le parti in movimento, il sistema non soffre piu’ della rumorosita’ delle pale eoliche. In questo modo, il sistema Ewicon puo’ anche essere installato, come nel caso del prototipo, all’interno dei centri abitati. Inoltre, le diverse forme realizzabili consentono di integrare il sistema anche nelle architetture dei piu’ moderni centri urbani. Ad oggi, gia’ diverse soluzioni di design sono state proposte e pensate per adattarsi a molte capitali europee.

Quali sono gli svantaggi? Come potete capire, si tratta ancora di un sistema in forma di prototipo. Prima di tutto, per elettrizzare le goccioline d’acqua e’ necessaria un’energia di partenza. Al momento, questo problema e’ risolto integrando delle batteria all’interno di Ewicon. Se pero’ vogliamo pensare questi sistemi utilizzabili anche “off shore”, cioe’ in mare aperto, e’ impensabile andare di volta in volta a cambiare le batterie dei generatori.

Inoltre, l’acqua necessaria per il funzionamento, viene prelevata dall’umidita’ dell’aria. Questo rende il sistema non utilizzabile in luoghi dove l’umidita’ e’ troppo bassa. Come visto in uno degli articoli precedentemente riportati, uno degli sviluppi futuri, non solo per il solare ma anche per l’eolico, e’ la costruzione di impianti di grandi dimensioni in zone desertiche. In questo caso, il sistema non sarebbe utilizzabile a meno di collegare Ewicon ad una fonte idrica, cosa ugualmente non realizzabile in zone desertiche.

Altro problema non da poco e’ la miscela utilizzata. Nel prototipo visto, non viene utilizzata soltanto acqua, ma una miscela al 70% di acqua demineralizzata e 30% di etanolo.

Ovviamente, si tratta di problemi normali in un sistema in fase di prototipo. Per poter risolvere questi punti, sara’ ovviamente necessario lavorare ancora molto sul progetto e altresi’ investire capitali in questo genere di studi. Come detto all’inizio, ad oggi gia’ disponiamo di metodi per lo sfruttamento delle sorgenti rinnovabili, e proprio per questo dobbiamo utilizzarli. Questo pero’ non preclude lo studio di soluzioni alternative, come Ewicon o come il solare termodinamico, che in un futuro non troppo lontano potranno migliorare notevolmente l’efficienza di produzione energetica e risolvere anche gli altri problemi che ancora affliggono le attuali soluzioni.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Pannelli, pannelli e pannelli

12 Mar

Qualche post fa, parlando del futuro delle energie rinnovabili, abbiamo visto alcuni dei grandi progetti pensati da qui a qualche anno. In particolare, il progetto DESERTEC, che pero’ sta avendo qualche problema gestionale iniziale, e soprattutto i grandi impianti dei paesi arabi che molto stanno investendo in questi settori:

Energia solare nel deserto

Ora, come sottolineato in questo articolo, molto spesso i non addetti ai lavori tendono a mescolare le diverse tecnologie solari, parlando semplicemente di “pannelli”. In realta’, e’ necessario fare delle distinzioni ben precise, distinguendo le diverse soluzioni in base al principio fisico che ne e’ alla base. Proprio per questo motivo, ho deciso di scrivere questo post, appunto per illustrare le diverse tecnologie per lo sfruttamento dell’energia solare, sempre mantenendo un profilo divulgativo e senza entrare troppo in dettagli che potrebbero risultare noiosi. Ovviamente, chi poi vorra’ avere informazioni aggiuntive, potra’ contattarmi oppure cercare in rete la vastissima bibliografia che molto facilmente potete reperire su questi argomenti.

A questo punto, prima di tutto, vogliamo distinguere tre grandi categorie di pannelli, parlando di fotovoltaico, solare termico e solare termodinamico. Come vedremo, anche se possono sembrare simili, le tre soluzioni sono radicalmente differenti dal punto di vista tecnico-scientifico. Anche l’utilizzo e la diffusione di queste soluzioni risulta molto diversificata ed, in particolare, come vedremo, ad esempio il solare termodinamico e di piu’ recente introduzione e ancora in fase di importante sviluppo.

Pannello fotovoltaico

Elemento base di questo pannello e’ la cella fotovoltaica. La cella si presenta come una superficie nera o bluastra, ricoperta da un materiale semiconduttore, tra i quali il piu’ diffuso e’ certamente il silicio. Le celle standard prodotte a livello industriale hanno forme quadrate con lati da 4 o 6 pollici, anche se esitono esemplari piu’ piccoli utilizzati per alimentare calcolatrici e orologi.

Pannelli fotovoltaici in cui si vedono chiaramente le singole celle

Pannelli fotovoltaici in cui si vedono chiaramente le singole celle

Il principio di funzionamento della celle e’ appunto noto come “Effetto fotovoltaico”. Quando la luce incide sulla superficie della cella, questa si comporta come un generatore di corrente continua, sfruttando proprio le proprieta’ intrinseche del semiconduttore. Per ottenere una tensione maggiore, un certo numero di celle vengono connesse in serie per formare poi il pannello solare che tutti conosciamo.

Nel pannello fotovoltaico dunque, la radiazione solare viene convertita, attraverso il semiconduttore, direttamente in una corrente elettrica.

Purtroppo la connessione in serie implica una serie di problemi, come ad esempio la diminuzione di potenza del modulo se una o piu’ celle si trovano in ombra rispetto alle altre. In questo caso, e’ necessario assicurare una illuminazione uniforme di tutte le celle o in alternativa utilizzare moduli per l’inseguimento solare. Quest’ultima soluzione e’ utilizzata anche per migliorare l’esposizione in generale del pannello, consentendo a questo di ruotare offrendo sempre la propria area attiva in direzione del Sole. Come potete capire bene, l’utilizzo di motori per la rotazione implica ovviamente anche un consumo di energia, per cui e’ sempre necessario trovare un buon compromesso in queste soluzioni.

Poiche’, come detto, le celle si comportano come generatori di corrente, i pannelli devono poi essere collegati ad un inverter il cui compito e’ appunto quello di trasformare la tensione in alternata e quindi, poter immetere la produzione nella rete elettrica o anche per l’utilizzo nelle nostre abitazioni.

Ovviamente, come tutti sapete, il pannello fotovoltaico e’ quello maggiormente utilizzato ed e’ quello che viene utilizzato anche per la costruzione dei campi fotovoltaici, visibili in diverse zone, e che vengono costruiti appunto per la produzione e vendita dell’energia elettrica.

Solare Termico

Questo tipo di impianti viene utilizzato per catturare l’energia solare, immagazzinarla ed utilizzarla per scopi diversi. Tra questi, quelli maggiormente diffusi sono quelli per la produzione di acqua calda sanitaria, cioe’ per la produzione di acqua calda da utilizzare in casa. Come potete facimemte capire, in questo caso, questi impianti lavorano in sostituzione o di concerto con la caldaia che invece utilizza gas naturale.

Impianto solare termico domestico per acqua calda sanitaria

Impianto solare termico domestico per acqua calda sanitaria

I pannelli termici possono essere di vari tipi, anche se i piu’ diffusi sono costituiti da una lastra di rame, percorsa da una serpentina, e verniciata di nero. L’intero pannello e’ poi coperto da una lastra di vetro.

In questo caso, molto spesso si possono vedere sui tetti delle abitazioni dei pannelli in cui nella parte alta sono facilmente distinguibili serbatoi d’acqua. In questa soluzione, l’energia solare catturata viene utilizzata immediatamente per riscaldare appunto il fluido ed utilizzarlo nell’abitazione. Solo per completezza, ci sono diverse tipologie di impianti che vengono distinte in base alle temperature di esercizio e che possono variare tra 120 gradi (bassa temperatura) fino anche a 1000 gradi (alta temperatura) quando utilizzati in impianti industriali.

Solare Termodinamico

In questo caso, il principio di funzionamento e’ del tutto simile a quello termico, ma con l’aggiunta di un ciclo termodinamico detto ciclo Rankine. I pannelli solari termodinamici hanno forme paraboliche per poter concentrare la radiazione solare e proprio per questo sono anche detti impianti a concentrazione.

A differenza degli impianti termici domestici, nel solare termodinamico l’energia termica accumulata viene utilizzata attraverso una turbina a vapore o anche un alternatore per produrre energia elettrica. Inoltre, l’energia termica puo’ essere accumulata in modo da essere sfruttata anche durante la notte o in condizioni di cielo nuvoloso garantendo in questo modo una produzione costante e non intermittente come avviene nelle soluzioni precedentemente viste.

Impianto solare termodinamico con pannelli a concentrazione

Impianto solare termodinamico con pannelli a concentrazione

L’immagazzinamento dell’energia termica avviene mediante un fluido termovettore adatto appunto ad immagazzinare e trasportare il calore nel punto di conversione in energia elettrica. Nella prima generazione di impianti termodinamici, veniva utilizzato come fluido un olio diatermico, questo e’ stato poi sostituito con una miscela di sali fusi, molto piu’ efficienti ed in gradi di trattenere per tempi piu’ lunghi il calore. Proprio il fluido termovettore e’ quello che garantisce la produzione di energia durante la notte. Il calore accumulato dal fluido durante l’esposizione al sole, rimane immagazzinato per diverse ore, in alcuni casi anche giorni, garantendo in questo modo una produzione costante.

Come visto nell’articolo precedente, proprio questo genere di pannelli, grazie al principio fisico che sfruttano, possono anche essere utilizzati in condizioni estreme, come ad esempio il deserto del Sahara. Ad oggi pero’, il costo dell’energia prodotta con questi sistemi e’ ancora 5-6 volte maggiore rispetto a quello di altre soluzioni percorribili. Il motivo di questo e’ da ricercarsi nella relativa giovane eta’ di questa tecnologia e soprattutto nella mancanza ancora di una produzione industriale massiccia di questi pannelli. In questo senso, la ricerca, soprattutto nella migliore concentrazione solare e nel piu’ vantaggioso fluido da utilizzare, sta andando avanti molto velocemente. Questo ci spinge a pensare che nel giro di pochi anni questa diverra’ una tecnologia sfruttabile a pieno e da cui si potranno avere buone produzioni energetiche anche in diverse parti del mondo.

Concludendo, come abbiamo visto, non possiamo parlare semplicemente di pannelli confondendo soluzioni radicalmente diverse tra loro. I principi tecnico-scientifici alla base di ciascuna soluzione sono radicalmente diversi, anche dal punto di vista dell’utilizzo. A livello di ricerca, il solare termodinamico sta portando importanti risultati e molto probabilmente, nel giro di pochi anni, questa soluzione potra’ avere costi piu’ contenuti e dunque una maggiore diffusione su scala mondiale.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.