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Il metodo made in Italy per produrre Idrogeno

26 Lug

Da molti anni, ormai, sentiamo parlare di un futuro energetico incentrato sull’idrogeno. Molti, parlano di questo possibile combustibile addirittura speculando su un passaggio dall’era del petrolio a quella dell’idrogeno. Come tutti sappiamo, questa soluzione potrebbe essere utilizzata in tantissimi settori. Anche se il più noto, e lasciatemi dire su cui tante leggende sono state create, è quello delle macchine alimentate a idrogeno, questo elemento potrebbe servire per produrre corrente elettrica ed energia nei più svariati settori industriali, consentendo, finalmente, di mettere da parte i fortemente inquinanti idrocarburi ma, soprattutto, l’economia basata su questi oli che non ha fatto altro che creare centri di potere, in primis, e guerre per l’appropriazione e lo sfruttamento dei giacimenti sparsi per il mondo.

Perché, ancora oggi, visto che molti parlano di una panacea di tutti i mali, non utilizziamo l’idrogeno?

Come sapete, molti parlano di poteri forti in grado di bloccare lo sviluppo di queste tecnologie per puri fini economici. Da un lato, queste affermazioni sono corrette. Non voglio nascondermi dietro un dito e dire che viviamo in un mondo ideale. Come tutti sanno, i soldi fanno andare l’acqua in salita ma, soprattutto, decidono dove l’acqua deve passare e dove no. Questo lato economico-oscuro non è però materia del nostro blog. Quello su cui invece vorrei spingere tutti a ragionare è il discorso prettamente energetico e ambientale dell’idrogeno.

Anche molti tra i cosiddetti esperti dell’energia, un po’ per secondi fini ma, mi dispiace dirlo, a volte anche per ignoranza, quando parlano di fonti alternative, dunque non solo idrogeno, dimenticano sempre di prendere in considerazione l’intera filiera del settore che non comprende solo l’utilizzo della risorsa ma anche la sua estrazione o eventuale produzione, stoccaggio, distribuzione, ecc.

Che cosa intendo con questo?

Facciamo un esempio pratico ma inventato. Immaginate di trovare una nuova fonte energetica che possa essere utilizzata per alimentare le automobili. Questa risorsa rende la vostra macchina assolutamente non inquinante e costa 1/10 della benzina. Bene, annunciate la vostra scoperta su internet e immediatamente si formerà un esercito di internauti pronti a parlare della vostra genialata e del fatto che la ricerca, insieme con qualche burocrate in giacca, cravatta e occhiali scuri, vi sta ostacolando. Scommetto che questa storiella ve ne ricorda tante altre sentite in questi anni. Dov’è il problema? Semplice, anche se il nostro carburante costa poco e non inquina, come si produce? Dove si estrae? Se per produrre questo carburante dovete utilizzare carbone, oli o elementi chimici che produrrebbero un effetto sull’atmosfera peggiore di quella dell’uso del petrolio, la vostra invenzione sarebbe ancora molto conveniente? Direi proprio di no.

Bene, questo è quello che vorrei far capire. Ogni qual volta si parla di qualcosa legato all’energia e all’inquinamento, dovete sempre mettere in conto tutti gli aspetti legati a quella determinata risorsa. Esempio pratico? I pannelli solari producono energia dalla fonte rinnovabile per eccellenza, il Sole. Nessuno però vi racconta mai dei costi di produzione dei pannelli o, soprattutto, di quelli di smaltimento dei pannelli ormai esausti. Tenendo conto di questi fattori, si deve ridimensionare molto il vantaggio ottenuto con l’uso di pannelli commerciali. Per carità, non voglio dire che questa soluzione debba essere scartata. Il mio pensiero vuole solo mostrare gli altri aspetti che spesso, soprattutto tra i sostenitori di una tecnologia, vengono completamente taciuti.

Perdonate questa mia lunga introduzione, ma quanto detto è, a mio avviso, importante per inquadrare al meglio la situazione.

Tornando ora al discorso idrogeno, come forse avrete letto, un team di ricercatori del CNR, per essere precisi della sezione di Firenze, ha trovato un nuovo processo di produzione dell’idrogeno che riesce a sfruttare i cosiddetti oli rinnovabili.

Perché è così interessante questa notizia? Alla luce di quanto detto sopra, ad oggi, esistono due modi principali di produzione dell’idrogeno, entrambi con criticità molto importanti. Il primo metodo di produzione consiste nell’estrazione dell’idrogeno dal metano. Per poter avviare il processo è però necessario ossigenare l’ambiente. In questo caso, la produzione di idrogeno è accompagnata da quella di anidride carbonica. Risultato? La produzione di CO2, come è noto, è da evitare per le conseguenze sull’ambiente. Vedete come le considerazioni iniziali ci consentono di fare ora un’analisi critica dell’intero processo?

Il secondo metodo possibile per la produzione dell’idrogeno è semplicemente basato sull’elettrolisi dell’acqua, cioè nella scomposizione di questa fonte nota e ampiamente disponibile in idrogeno e ossigeno. Quale sarebbe ora il rovescio della medaglia? Per fare l’elettrolisi dell’acqua occorre fornire molta energia, energia che deve ovviamente essere messa in conto quando si calcola il rendimento della risorsa. Esempio pratico, se per innescare l’elettrolisi utilizzate energia prodotta da fonti rinnovabili, questo contributo inquinante deve essere contabilizzato e l’idrogeno non è più così pulito. Oltre al problema del costo energetico di produzione, nel caso dell’elettrolisi si deve considerare anche il fattore sicurezza. Idrogeno e ossigeno vengono prodotti ad alte pressioni. Se, per puro caso, i due elementi vengono in contatto tra loro, si crea una miscela fortemente esplosiva.

Alla luce di quanto detto, credo che ora sia più chiaro a tutti il perché, escluso il discorso economico legato al petrolio, ancora oggi la futuribile economia dell’idrogeno ancora stenta a decollare.

Bene, quale sarebbe allora questo metodo made in Italy che i ricercatori del CNR hanno inventato? Come anticipato, questo sistema di produzione sfrutta gli alcoli rinnovabili. Credo che tutti abbiamo bene in mente cosa sia un alcol, perché però parliamo di rinnovabili? Detto molto semplicemente, si tratta degli alcoli, glicerolo, metanolo, ecc., prodotti dalle biomasse, quindi sfruttabili, rinnovabili e anche assolutamente diffuse.

Come funziona questo metodo?

Come noto alla chimica, rompere la molecola d’acqua in presenza di alcoli richiede molta meno energia rispetto a quella necessaria in presenza di sola acqua. Nessuno però, fino ad oggi, aveva pensato di sfruttare questa evidenza per la produzione di idrogeno. La vera innovazione di questo processo è nell’aggiunta di elettrodi nanostrutturati ricoperti di palladio che fungono da catalizzatori per il processo e raccolgono l’idrogeno prodotto nella reazione. A questo punto, immergendo gli elettrodi in una soluzione acquosa di alcoli è possibile rompere la molecola di acqua producendo idrogeno, evitando la formazione di ossigeno libero e, soprattutto, risparmiando il 60% dell’energia rispetto all’elettrolisi.

Come annunciato anche dagli stessi ricercatori, questo sistema potrà servire in un primo momento per la produzione di batterie portatili in grado di fornire energia in luoghi isolati e, a seguito di ulteriori ricerche e perfezionamenti, potrà essere sfruttato anche per la realizzazione di generatori da qualche KWh fino a potenze più alte.

Apro e chiudo parentesi, non per essere polemico ma per mostrare l’ambito nel quale molto spesso le ricerche si svolgono. Il gruppo di ricerca è riuscito a trovare i finanziamenti per i suoi studi perché al progetto hanno partecipato alcuni enti privati finanziatori, tra cui il credito cooperativo di Firenze.

Solo per concludere, e giusto per ricalcare nuovamente il fatto che la ricerca non si è dimenticata dell’idrogeno, anche a livello governativo, nelle direttive per l’obiettivo 2020 è stato imposto un target di 45KWh per la produzione di 1 Kg di idrogeno. Obiettivo considerato futuribile fino ad oggi ma che richiedeva ricerca aggiuntiva sui sistemi di produzione. Bene, il metodo inventato dal CNR richiede soltanto 18.5KWh per produrre 1 Kg di idrogeno. Direi che questo rende sicuramente il processo economicamente vantaggioso e apre finalmente le porte a un utilizzo, che sarà sempre e comunque graduale, di questa risorsa nella vita di tutti i giorni.

 

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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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.

Aura, Aureola e … effetto Kirian

15 Mag

Nella sezione:

Hai domande o dubbi?

una nostra cara lettrice ha fatto una richiesta a prima vista un po’ particolare, mi e’ stato chiesto di scrivere un articolo riguardo l’aura energetica e ai suoi colori. Perche’ dico “particolare”? Come e’ noto, questa e’ materia della parapsicologia e, molto spesso, concetti di questo tipo si scontrano violentemente con la scienza. Notate pero’ come abbiamo definito “a prima vista particolare” questa richiesta.

In questo post, cercheremo di affrontare in maniera scientifica il discorso dell’aura energetica ma non nascondendoci dietro il “e’ tutto falso” senza motivare. Non voglio assolutamente cercare di far scontrare scienza e parapsicologia, anche perche’, a mio avviso, parliamo di cose completamente diverse tra loro. Quello che vorrei fare in questo articolo e’ cercare di capire se veramente potrebbe esistere questa aura, magari non visibile a tutti, emanata dai corpi viventi e, perche’ no, caratterizzata anche da colori diversi in base al soggetto che la emana.

Parlando di aura, molto spesso, si tende a confondere questo conetto anche con quello di “aureola” che, come tutti sanno, e’ quel disco o anello luminoso che molto spesso viene rappresentato insieme alle figure dei santi o comunque di persone di alta levatura morale. Dico che spesso questi concetti si mescolano perche’ non sempre l’aureola e’ stata indicata in questo modo ma, nel corso dei secoli, si e’ spesso raffigurata come un mantello luminoso intorno alle figure umane, esattamente come si vorrebbe fatta l’aura.

Premesso questo, cerchiamo di capire qualcosa di piu’ sull’aura.

Come molti sapranno e come anticipato, l’aura altro non sarebbe che quell’alone di luce, uniforme o raggiato, che i corpi viventi emanano. Secondo alcuni, l’esistenza di questa luce sarebbe proprio la dimostrazione che il nostro essere e’ dovuto alla sovrapposizione di un corpo materiale e di un qualcosa di etereo  e spirituale, non visibile a tutti. Dico “non visibile a tutti” perche’, secondo la tradizione, alcuni sensitivi, o se volete chiamiamole persone con un dono, sarebbero in grado di vedere questa luce e dunque di poter osservare anche la natura spirituale delle persone che hanno davanti.

Su questi argomenti e’ presente una vastissima letteratura, soprattutto in campo new age. Secono alcuni, l’aura potrebbe essere creata dall’emissione di onde elettromagnetiche da parte del nostro corpo, ma ad una lunghezza d’onda in cui i nostri occhi non sarebbero sensibili. In questo contesto, il dono dei sensitivi sarebbe comprensibile parlando di sistema oculare in grado di percepire anche emanazioni al di fuori del normale campo visivo.

Ora, non per fare lo scienziato di turno, esistono prove a sostegno dell’aura?

Secondo tantissime fonti, queste prove esisterebbero e sarebbe possibile, con determinati accorgimenti e apparecchiature, vedere anche l’aura. Attenzione, questo e’ un punto fondamentale del discorso. Come detto molte volte, oggi come oggi, siamo in grado di costruire strumentazione molto precisa e, se vogliamo, molto piu’ sensibile dei nostri normali sensi. Cosa significa questo? Come visto in questo post:

Animali e Terremoti

quando si cerca di convincere che gli animali hanno sensi specifici piu’ sviluppati dei nsotri, e’ vero, ma non dimentichiamoci che se, ad esempio, non siamo in grado di ascoltare un rumore ad una certa frequenza, siamo in grado di costruire uno strumento in grado di farlo in maniera ottimale. Questo solo per ribadire il concetto che il nostro attuale livello tecnologico ci consente di “aiutare” i nostri sensi mediante strumentazione di estrema precisione.

Torniamo dunque al discorso dell’aura e di come sarebbe possibile vederla.

Tutte le fonti concordano che la strumentazione per mostrare l’aura anche ai non sensitivi sarebbe la cosiddetta “camera Kirian”.

Di cosa si tratta?

Partiamo con un po’ di storia. Kirian era un riparatore di macchine fotografiche che, durante il suo lavoro, una volta ebbe la sfortuna di prendere una tensione molto alta, dell’ordine delle decine di migliaia di KiloVolt, ma a bassissima corrente. A seguito di questa scossa, Kirian riporta di aver visto piccoli aloni luminosi intorno alle sue dita e agli oggetti che lo circondavano.

Dopo questa esperienza, Kirian ebbe la brillante idea di costruire una macchina in grado di fotografare quello che aveva visto. Da sempre appassionato di misticismo, il riparatore associo’ da subito quello che aveva visto con l’aura emanata dal suo corpo. Nel corso degli anni, l’episodio iniziale e’ del 1939, Kirian realizzo ‘ diverse macchine in grado di riprodurre il primo incidente. Questi dispositivi erano basati su un forte campo elettrico prodotto da due elettrodi a notevole differenza di potenziale, dell’ordine dei 10000 V e bassa corrente, in mezzo al quale si metteva l’oggetto da fotografare e una lastra fotografica. Mediante questo ingegnoso sitema Kirian riusci’ a riprodurre l’effetto.

Ecco uno schema di funzionamento delle cosiddette “macchine Kirian”:

Schema di funzionamento di una camera Kirian

Schema di funzionamento di una camera Kirian

mentre questa e’ una delle foto realizzate da Kirian sulle sue stesse mani:

Foto scattata con una macchina Kirian

Foto scattata con una macchina Kirian

Come vedete, intorno alle dita del riparatore compare un alone bluastro molto ad effetto. Kirian associo’ dunque quanto osservato con la presenza dell’aura emanata dai corpi. Proprio per questo motivo, spesso si indica questo alone come “aura Kirian”.

Cosa c’e’ di vero in tutto questo? Quella che viene osservata e’ veramente una prova dell’esistenza dell’aura?

Rispondere a queste domande e’ di fondamentale importanza dal momento che i risultati di Kirian sono una delle prove maggiormente utilizzate a sostegno dell’ipotesi dell’aura.

Purtroppo, non c’e’ nessuna correlazione tra emanazioni energetiche e aura Kirian e questo e’ stato dimostrato da moltissimo tempo, in realta’ gia’ ai tempi dello stesso Kirian. Spesso pero’, molte fonti fanno finta di dimenticare questi “particolari” cercando anche di ribaltare la storia ed ergendo Kirian al solito paladino della scienza incompresa.

Andiamo con ordine.

In fisica, l’effetto osservato da Kirian e’ del tutto noto e capito gia’ da moltissimo tempo. Prima di parlarvi di questo, vorrei pero’ fare un passo indietro. Come visto, la definizione stessa di aura e’ di un alone che circonda gli esseri viventi. Lo stesso Kirian, puntava le sue ricerche sulla dimostrazion di questo. Guardate allora questa foto:

Foto scattata con camera Kirian

Foto scattata con camera Kirian

Cosa vedete? E’ una foto di alcune monete scattata con un a macchina Kirian. Cosi’ come avviene per i corpi viventi, anche gli oggetti inanimati hanno un alone che li circonda. Dunque? Per la definizioen stessa di aura, questa e’ la dimostrazione che quanto osservato da Kirian non puo’ assolutamnte essere una prova dell’esistenza dell’aura.

Torniamo dunque a questo alone. Da cosa dipende?

Come visto, nella strumentazione, l’oggetto da fotografare viene posizionato all’interno di un forte campo elettrico prodotto dalla differenza di potenziale tra i due elettrodi. Bene, quando siamo in condizioni di questo tipo, il gas del mezzo, nei casi piu’ comune aria, viene polarizzato formando un plasma e facendo fluire corrente dall’elettrodo a potenziale maggiore a quello a potenziale minore. Il trasferimento di queste cariche provoca la ionizzazione del gas che dunqe emette, formando appunto lo strano alone visibile nelle foto.

A riprova di questo, la maggior parte delle foto che potete vedere dell’aura visualizzata con queste macchine hanno come colore dominante il blu. Questa e’ una precisa indicazione che la foto e’ stata scattata in aria. Il colore dell’alone che si visualizza dipende, come detto, dal gas del mezzo utilizzato. Il colore blu e’ tipico dell’azoto, l’ossigeno e’ giallo, il neon e’ arancione e via dicendo.

Questo in fisica si chiama “effetto corona” ed e’ un principio molto noto e comunemente utilizzato. In questo caso, e’ necessario che il potenziale sia elevato ma non al punto da innescare una scarica ad arco tra gli eelttrodi. Inoltre, prima parlavamo di aloni intervallati anche da raggi piu’ netti. Anche questo effetto e’ comprensibile nell’ambito dell’effetto corona. Un corpo di forma irregolare non presenta sempre lo stesso valore di campo ma il tutto e’ dominato dal cosiddetto “effetto punta”. Un’asperita’ del corpo provoca un accumulo di cariche e dunque zone specifiche a piu’ alto potenziale. In questo senso, e’ possibile che ci siano sfumature piu’ o meno marcate in base alla forma dell’oggetto.

Cosa c’e’ di strano in tutto questo? Assolutamente nulla. Solo per darvi un’idea, l’effetto corona viene, ad esempio, utilizzato per la produzione di ozono, per sgrassare superfici o anche per ionizzare l’aria a scopo salutistico. In taluni casi poi, l’effetto corona viene combattutto per evitare danni a sistemi pre-esistenti. E’ questo, ad esempio, il caso delle linee di trasmissione in cui l’effetto corona puo’ risultare in una perdita di dielettrico.

Tornando alla nostra aura, o equivalentemente all’aureola, l’effetto Kirian non e’ assolutamente una prova della sua esistenza. Le fonti che ancora propongono questa spiegazione dimostrano soltanto una notevole ignoranza nelle materie scientifiche e anche una scarsa volonta’ di documentarsi prima di parlare di certe cose.

Nel caso fosse interessati a questo comunque paticolare effetto, al giorno d’oggi macchine Kirian sono in vendita sulla rete:

Macchine Kirian

Dal punto di vista prettamente scientifico, non esiste nessuna dimostrazione dell’esistenza dell’aura. Ovviamente, ci stiamo muovendo in un terreno quasi minato e ancora poco esplorato. Cosi’ come visto nei casi di pre-morte:

Le esperienze di premorte

ognuno di noi e’ libero di pensare quello che vuole e credere o meno all’aura. Diverso e’ il discorso quando si vuole far credere che esista una dimostrazione scientifica della cosa. La cosiddetta parapsicologia, ad oggi, non e’ riuscita a dimostrare in modo inconfutabile nessuna teoria. Proprio per questo motivo, dai numerosi centri nati nei primi anni del 1900, ad oggi esistono soltanto due universita’ che studiano e fanno ricerche in questo settore. Si tratta ovviamnete di laboratori completamente accessoriati e che puntano proprio alla dimostrazione, mediante metodi scientifici, di concetti che, al momento, di dimostrabile hanno ben poco. Ovviamente, come ormai siamo abituati, non precludiamo nessuna strada. Qualora ci dovessero essere novita’ o dimostrazioni di qualcosa di questo tipo, saremo pronti ad analizzarli.

 

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.

 

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