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Riscaldamento economico con le candele

2 Dic

Qualche giorno fa, un nostro caro lettore ci scrive nella sezione:

Hai domande o dubbi?

Per avere lumi circa un video che iniziava a girare sulla rete.

Di cosa si trattava?

Semplice, un tizio di lingua americana proponeva un innovativo quanto rudimentale sistema di riscaldamento costituito da 4 candeline e due vasi di terracotta, esattamente quelli che si utilizzano per i fiori.

Senza troppi giri di parole, vi mostro il video per farvi capire come funzionerebbe il tutto:

Capito? Si dispongono le quattro candele su uno strato metallico, si mettono i due vasi di dimensione crescente ed il gioco e’ fatto. Lo spazio tra i due vasi funzionerebbe come una camera di accumulo del calore grazie all’aria calda che esce dall’interno. In questo modo, si ottiene un eonomico riscaldatore che, grazie alla terracotta, riesce ad accumulare calore. Secondo quanto sostenuto dall’autore del video, con questo sistema si potrebbe riscaldare una camera di 20 metri quadri. Spesa richiesta: 10 centesimi al giorno per le candeline e l’investimento iniziale di pochi euro per prendere i vasi.

Fermi un attimo, ma questa e’ una rivoluzione! Noi che perdiamo tempo a discutere di centrali nucleari, fusione vs fissione vs combustibili fossili, a spendere articoli su energie rinnovabili di nuova concezione per cercare di risparmiare qualche KWh per aiutare l’ambiente, non ci siamo accorti di questa soluzione? Lasciamo stare ragazzi, andate subito in qualche negozio a comprare candele e vasi perche’ quando la voce si spargera’ veramente aumenterenno anche i prezzi.

Prima pero’ di correre ai negozi e buttare quei pochi euro, proviamo a ragionare.

Quando il nostro lettore ci parlo’ di questo video, parlammo della soluzione mostrando l’assurdita’ di quanto proposto. Personalmente, ma ancora mi sorprendo di molte cose, pensavo che la cosa finisse li senza consegueze. Invece stamattina apro il sito di un noto giornale online a diffusione nazionale e cosa vedo?

Questo:

articolo_candele

Ma soprattutto, leggete la didascalia a destra che accompagna il video. Pensate sia tutto? Decine di siti di esperti di energie rinnovabili e nuove soluzioni stanno discutendo di questa soluzione proponendola come rivoluzione del secolo in ambito energetico. Se provate a fare una ricerca su internet rimarrete senza parole nel vedere quanti e quali siti stanno discutendo di questa cosa.

Purtroppo, non c’e’ mai limite all’indecenza.

Commentare un video del genere e’ buttare all’aria i principi basilari della fisica e soprattutto della termodinamica. Devo dire che il video e’ fatto molto bene, al punto da sembrare reale. Qualche considerazione? Avete visto dei termometri? Sapete quanto e’ aumentata la temperatura dell’aria della stanza? Assolutamente no.

Il motore di questo sistema sono ovviamente le candele. Durante la combustione, viene ovviamente sprigionato del calore ma il potere calorifico, cioe’ la quantita’ di calore, detto in modo improprio, prodotto dalle candele e’ estremamente basso. Questo proprio perche’ e’ caratteristica della cera che le costituisce. I nostri nonni, utilizzavano le candele per fare luce la sera, non certo per scaldarsi. Per questo, utilizzavano camini e stufe a legna, sostanza con potere calorifico molto piu’ alto. Ma allora a cosa servono i vasi intorno? A parte per fare scena, sicuramente la terracotta si riscalda accumulando calore e cedendola lentamente all’esterno. Questo e’ ovvio. Si formano moti convettivi nello spazio libero? Anche questo e’ probabile, ma la sorgente primaria sono sempre e solo le candele. Potete inventare tutti i modi possibili per sfruttare, trattenere e non disperdere calore, ma quello che avete a disposizione non potete certo amplificarlo.

Facciamo un esempio un po’ tirato per il collo. Se avete a disposizione un motore di una certa potenza, potete allegerire la macchina, migliorare la trasmissione, ridurre gli attriti meccanici, ecc ma la fonte iniziale e’ sempre e solo il vostro motore. La stessa cosa avviene per le candele.

Detto questo, non credo ci sia da discutere ancora di questa soluzione se non riflettere su quanto i sedicenti giornalisti professionisti si lascino trasportare dalla rete e dalle mode del momento.

Prima di chiudere, vorrei pero’ aprire un’altra parentesi. Oltre ad essere assurda, questa soluzione non e’ assolutamente innovativa. Ogni tot anni, qualche simpatico burlone la tira fuori dal cassetto facendo sempre abboccare molti creduloni. Non ci credete?

Dal 2010 questo sito americano:

Stufe a candele

propone questa soluzione anche con una sola candela:

Sistema di riscaldamento a candele venduto negli USA

Sistema di riscaldamento a candele venduto negli USA

Se poi volete proprio essere sicuri di quello che dico, provata a fare una ricerca su internet impostando, ad esempio, le date comprese tra il 2000 e il 2010, quindi ben due anni fa. Ecco quello che ottenete:

Google, heating with candles

Visto quanti risultati?

Concludendo, l’idea iniziale e’ assurda. Non potete pensare di amplificare il potere calorifico di un qualcosa costruendo sistemi intorno. Questo smentisce gia ‘completamente la soluzione a candele vista nel video. Inoltre, questa bufala gira in rete gia’ da diversi anni e, come sempre, negli USA c’e’ addirittura chi propone in vendita sistemi gia’ fatti alla ricerca di qualcuno che ci caschi.

 

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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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.

Risparmiare con la lavatrice

15 Lug

Diverse volte ci siamo occupati di risparmio energetico domestico, analizzando prima di tutto i consumi dei nostri elettrodomestici quando vengono lasciati in standby:

Il led rosso dello stadby …

ma soprattutto spiegando e valutando il contributo ai consumi dei singoli elettrodomestici che abbiamo in casa:

Elettrodomestici e bolletta

In questo post, su suggerimento di una nostra lettrice, vorrei tornare a parlare della lavatrice. In particolare, mi e’ stato chiesto di spiegare come funzionano i cosiddetti “foglietti acchiappacolore”.

Sapete a cosa mi riferisco?

Chiunque abbia mai fatto una lavatrice sa bene che la prima cosa da fare e’ separare i panni bianchi da quelli colorati che potrebbero potenzialmente stingere. Come sappiamo bene, in caso contrario potremmo tirare fuori dall’oblo’ dei panni che prima erano bianchi ed ora sono di un bel rosato.

Fare questa distinzione, comporta pero’ un maggior tempo per accumulare un carico in grado di riempire la lavatrice. Molto spesso, per esigenze di lavaggio, si tende dunque a far partire la lavatrice non proprio a pieno carico. Torneremo successivamente su questo punto.

Detto questo, avere la possibilita’ di mescolare tutti i panni insieme comporta sicuramente una facilita’ di lavaggio. A tal proposito, sono stati appunto proposti questi foglietti acchiappacolore.

Come funzionano?

Anche se i costituenti fondamentali sono segreti e brevettati da una ditta irlandese, il meccanismo alla base sfrutta la differenza di carica tra colore e foglietto. Mi spiego meglio. I coloranti tessili piu’ utilizzati hanno carica negativa. Inserendo nella lavatrice un foglietto carico positivo, la differenza di carica elettrica fa attaccare il colore solo al foglietto come se fosse una calamita.

A differenza di quanto si legge su alcuni siti, il foglietto e’ del tutto riciclabile e puo’ essere tranquillamente buttato insieme ai rifiuti cartacei nella raccolta differenziata.

Funzionano davvero questo foglietti?

Su questo punto, le opinioni in rete non sono molto concordi. C’e’ chi dichiara l’assoluta inutilita’ del metodo e chi ne elogia le caratteristiche. Quello che purtroppo sfugge a molti e’ che la lavatrice va comunque caricata con un certo criterio. Qualora fossero presenti capi che stingono molto, puo’ essere necessario inserire piu’ di un foglietto.

Sicuramente, il punto a sfavore di questa soluzione e’ la non economicita’ dei foglietti. Qualche tempo fa, avevamo pero’ affrontato il discorso dei detersivi biologici fatti in casa:

Detersivi Ecologici

Bene, esiste gia’ un metodo per preparare ache i foglietti in casa. Per fare questo, basta prendere dei panni di cotone, un barattolo di vetro e della soda per bucato. Mettete nel vasetto un po’ di acqua calda e sciogliete all’interno la soda. A questo punto, immergete il panno di cotone per alcuni minuti fino a quando non sara’ pregno d’acqua. Fate asciugare all’aria il quadrato di stoffa e il vostro foglietto domestico e’ pronto. Essendo basato su prodotti naturali, l’efficacia di questa soluzione a parita’ di superficie e’ leggermente inferiore a quella dei foglietti commerciali. Visto il risparmio pero’, potete anche pensare di mettere piu’ di un foglietto nel bucato.

Ora pero’, onde pensare che questo sia divenuto un blog di soluzioni domestiche, torniamo al discorso sui consumi energetici. Come detto, il problema di dover accumulare la quantita’ corretta di abiti da lavare, spinge in alcuni casi a far partire la lavatrice non a pieno carico.

Nei modelli non troppo vecchi, e’ presente il tasto mezzo carico, che ci consente di far partire la lavatrice in modo ottimale anche con la meta’ del carico massimo. Quello che non tutti sanno, e’ che questa soluzione non consente assolutamente di spendere meta’ dell’energia ne tantomeno dell’acqua.

Mi spiego meglio.

Per capire il discorso, vi riporto il link di una nota casa produttrice, in cui trovate i dati di consumo di un modello specifico:

Dati lavatrice

Notate in particolare queste righe:

Consumo energetico 60° pieno carico (kWh): 0.76
Consumo energetico 60° mezzo carico (kWh): 0.66

Cosa dicono?

Lavando a 60 gradi, il consumo a pieno carico e’ di 0.76 KWh. Lavando alla stessa temperatura, ma con meta’ del carico, il consumo e’ di 0.66 KWh. Mettendo il 50% del carico, risparmiate solo il 13% di energia.

Capite dunque perche’, ogni qual volta si parla di soluzioni per il risparmio energetico, si dice di far andare la lavatrice a pieno carico.

Valori un po’ piu’ convenienti si hanno, ad esempio, per l’asciugatrice. Se guardiamo ai dati di un modello specifico:

Dati Asciugatrice

Vediamo che:

Consumo di energia del programma cotone standard a pieno carico: 2.03 kWh

Consumo di energia del programma cotone standard a mezzo carico: 1.24 kWh

In questo caso si ha un risparmio maggiore, ma comunuqe sempre lontano dal 50% di energia che si potrebbe erroneamente pensare.

I nuovi modelli di lavatrice hanno invece dei sensori nel cestello in grado di pesare il carico e ottimizzare il consumo di acqua e elettricita’. In questo caso, il risparmio e’ sicuramente migliore, anche se il riscalo in base al carico non e’ assolutamente proporzionale. Con cio’ si intende che il consumo non sara’ mai proporzionale al peso in Kg di bucato, anche se migliore dei vecchi modelli.

Concludendo, la lavatrice e’ sicuramente uno degli elettrodomestici piu’ utilizzati e che maggiormente contribuisce ai nostri consumi domestici. I foglietti acchiappacolore consentono, almeno in linea di principio, e se usati correttamente, di ottimizzare il carico mescolando abiti diversi. Far funzionare una lavatrice non a pieno carico, o al limite nella funzione mezzo carico, consente un risparmio irrisorio rispetto al pieno carico. Condizione migliore si ha con i nuovi elettrodomestici sensibili al reale peso del bucato. Nonostante questo, la cosa migliore per risparmiare energia e’ sicuramente quella di far girare la lavatrice a pieno carico sempre.

 

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

Dall’asfalto bollente all’energia

26 Giu

In questo articolo:

Caldo record? In Germania scoppiano le autostrade?

e’ stato fatto un commento davvero molto interessante. Come potete leggere, il commento pone l’attenzione sugli studi attualmente in corso per la produzione di energia sfruttando il calore accumulato dall’asfalto delle nostre strade. Questa possibile soluzione non e’ in realta’ l’unica al vaglio dei ricercatori e proprio per questo motivo, credo sia interessante fare il punto della situazione.

Come sapete bene, diverse volte ci siamo occupati di fonti di energia alternativa o anche di utilizzi piu’ intelligenti delle risorse a nostra disposizione. Questi sono solo alcuni degli articoli che potete trovare sul blog:

Elezioni, promesse verdi e protocollo di Kyoto

Il futuro verde comincia da Masdar

Energia solare nel deserto

Pannelli, pannelli e pannelli

Il led rosso dello stadby …

Elettrodomestici e bolletta

Ora, come anticipato, vogliamo analizzare le possibili tecniche per sfruttare il calore che viene raccolto dalle nostre strade per poter creare energia elettrica. Come sapete bene, l’asfalto e’ in grado di accumulare una notevole quantita’ di calore, che poi viene ceduta all’ambiente in tempi molto lunghi. Proprio per questo motivo, le nostre strade rimangono ad una temperatura elevata anche per diverse ore dopo il tramonto del sole. Purtroppo, riuscire a catturare questo calore non e’ semplice. Prima di tutto, una limitazione e’ data dall’enorme superficie da cui estrarre calore, cioe’ l’intera lunghezza della strada, e soprattutto nella scelta del metodo piu’ adatto per raccogliere efficientemente questa energia.

Il metodo proposto nel commento da cui siamo partiti, punta ad utilizzare il calore per scaldare l’acqua contenuta all’interno di piccole tubature inglobate nell’asfalto stesso. In tal senso, tubicini di materiale in grado di condurre molto bene il calore vengono posizionati a circa 1 cm dalla superficie, in modo da poter raccogliere il calore del catrame. L’acqua cosi’ riscaldata puo’ poi essere utilizzata per produrre energia o anche per fornire acqua calda sanitaria per le diverse postazioni o edifici intorno alla strada stessa. Questo metodo presenta anche due ulteriori vantaggi importanti. Il primo e’ che in questo modo viene ridotto il calore che rimane intrappolato nell’asfalto e che, quando ceduto all’ambiente, crea il cosiddetto problema dell’isola di calore soprattutto nelle nostre citta’. L’altro vantaggio notevole e’ che un impianto cosi’ realizzato potrebbe essere sfruttato anche al contrario, un po’ come avviene nei pannelli radianti sotto il pavimento utilizzati per riscaldare le nostre case. Cosa significa? Durante i mesi invernali, si potrebbe pompare nel sistema acqua a temperatura maggiore, in modo da riscaldare la strada e non permettere la formazione di ghiaccio, responsabile molto spesso di incidenti.

Questa che abbiamo visto, non e’ pero’ l’unica soluzione al vaglio dei ricercatori.

Un altro metodo per sfruttare le nostre strade e’ quello di integrare direttamente pannelli solari. Cosa significa? Come detto in precedenza, l’asfalto e’ soggetto, molto spesso, ad un irraggiamento notevole. Le piu’ grandi arterie sono praticamente sempre assolate garantendo un’esposizione buona ai raggi solari. Bene, sostituendo le nostre strade con una sequenza di pannelli solari, si potrebbe produrre direttamente elettricita’ sfruttando l’effetto fotovoltaico. Questa energia potrebbe al solito essere utilizzata per alimentare aree di servizio e abitazioni in prossimita’, ma potrebbe anche essere immessa nelle rete elettrica e dunque essere a disposizione dei consumatori.

Come e’ possibile mettere un pannello solare al posto delle strade?

Ingegneristicamente parlando, la soluzione proposta e’ molto interessante. Negli USA e’ gia’ in corso uno studio utilizzando pannelli di larghezza 3,7 metri, che e’ la larghezza standard delle corsie americane. Se consideriamo un’esposizione di 4 ore al giorno, con un efficienza anche solo del 10%, poiche’ l’orientamento dei pannelli e’ deciso dalla strada e non dall’ottimizzazione dell’esposizione, si potrebbero produrre circa 5-6 KWh per pannello al giorno. Se ora pensiamo che, solo negli Sati Uniti, ci sono circa 100000 Km di autostrade, direi che i numeri cominciano a diventare interessanti.

Tornando pero’ all’ingegneria, come puo’ un pannello resistere al passaggio di una macchina o, ancor piu’, ad un mezzo pesante? I pannelli per questo scopo sono costruiti con una protezione in vetro, pensata come quella dei vetri anti proiettile delle vetrine. Essendo questi vetri studiati per resistere ai notevoli impulsi dei proiettili, sarebbero in grado di supportare anche il peso di un veicolo. C’e’ un altro problema da considerare. Per evitare slittamenti dei veicoli al loro passaggio sul vetro, la superficie verrebbe lavorata in piccolissimi prismi, in grado di assicurare una buona presa degli pneumatici sui pannelli. Come detto, una sperimentazione in questa direzione e’ gia’ in corso negli USA appunto per verificare costi e benefici di una soluzione del genere.

C’e’ poi un’ultima soluzione che vorrei presentarvi, anche se leggermente diversa dalle precedenti. Il problema principale di molte strade e’, come sappiamo bene tutti, il traffico. Per sfruttare questo, una compagnia privata giapponese, ha studiato uno speciale dosso in grado di trasformare il passaggio di un mezzo in energia elettrica. Il meccanismo e’ semplicissimo. Quando un veicolo passa su questo speciale dosso, manda in pressione dei pistoni idraulici che a loro volta possono essere sfruttati per far muovere delle turbine e produrre corrente elettrica. Un primo prototipo di dosso e’ stato costruito ed e’ lungo circa 1 metro, con un’altezza dell’ordine dei 6 mm. Questa soluzione andrebbe implemantata nei punti piu’ nevralgici per il traffico dove si hanno molti mezzi pesanti che circolano a velocita’ ridotta. Soluzioni ottimali potrebbero essere all’interno delle citta’, in prossimita’ dei porti o anche vicino ad aree di parcheggio. Il costo di questo sistema non e’ molto basso e si aggira intorno ai 300000 dollari a dosso, comprensivi ovviamente anche del sistema di produzione dell’energia. Secondo quanto riportato dalla ditta, in un punto di traffico sostenuto in cui transitano circa 20000 veicoli al giorno, il prezzo verrebbe ripagato nel giro di 3-4 anni e sarebbe in grado di fornire corrente per almeno 100 case. Ovviamente, si tratta di numeri molto provvisori, detti poi dalla ditta produttrice del sistema.

Concludendo, esistono diversi metodi per poter sfruttare le nostre strade nella produzione di energia. Come avete visto, non stiamo parlando di soluzioni innovative di tecnologie non utilizzate prima, bensi’ di applicazioni, a mio avviso anche molto intelligenti, di sistemi conosciuti in ambiti nuovi. Questo rientra a pieno titolo nello sfruttamento piu’ intelligente dei sistemi che gia’ conosciamo. Ora, come detto, si tratta di soluzioni sulle quali sono in corso studi ancora molto preliminari, ma chissa’ che un giorno queste non diventeranno soluzioni standard nella costruzione delle nostre, assolutamente non eliminabili, strade.

 

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

Elettrodomestici e bolletta

11 Giu

In un commento apparso nella sezione:

Hai domande o dubbi?

e’ stato chiesto di analizzare i consumi medi dei nostri elettrodomestici. Come giustamente detto nel commento stesso, questo genere di tematiche non sono semplici, vista in primis la vastita’ degli argomenti, ma soprattutto le fluttuazioni di questi valori che possono modificare sensibilmente stime grossolane di consumi elettrici.

Nonostante questo, cerchiamo di fare un po’ di chiarezza su questi argomenti, visto che, molto spesso, tanti ignorano come vengono calcolati i consumi elettrici della propria abitazione o anche ignorano quali elettrodomestici incidono maggiormente sulla nostra bolletta.

A tal senso, qualche tempo fa, avevamo gia’ parlato di consumi elettrici analizzando il discorso dello stand-by, cioe’ di quella lucina rossa che molto spesso teniamo accesa e indica che il nostro apparecchio e’ pronto a funzionare:

Il led rosso dello stadby …

Come potete immaginare, questi argomenti sono molto importanti dal punto di vista ambientale, ma soprattutto dal punto di vista della nostra economia domestica che, in momenti di crisi come questo, non e’ assolutamente un discorso trascurabile.

Prima di tutto, quando compriamo un elettrodomestico, troviamo sempre indicata la potenza richiesta al massimo da questo oggetto. Come sapete, si tratta di un valore espresso in Watt, unita’ di misura indicante appunto la potenza.

Ora pero’, quando arriva la bolletta a casa, vediamo che il pagamento avviene conteggiando non i Watt, bensi’ i Wattora, Wh. Che significa? Mentre il Watt rappresenta una potenza in termini fisici, il Wh e’ un unita’ di misura dell’energia. Come e’ intuibile, il Wattora e’ semplicemente ottenuto moltiplicando la potenza richiesta da un oggetto per il tempo in cui questo e’ acceso.

Per capire meglio questo importante concetto, facciamo un esempio pratico. Immaginate di avere un sistema che richieda una potenza di 1000W per funzionare. Se ora tenete acceso questo oggetto per 1 ora, il consumo energetico sara’ di:

1000W x 1ora = 1000Wh = 1KWh

cioe’ esattamente 1 KiloWattora. Pensandoci bene, questo e’ del tutto normale. La potenza richiesta dall’elettrodomestico interessa solo marginalmente, quello che conta per conteggiare il consumo e’ l’effettivo tempo in cui questo sistema e’ acceso e dunque richiede energia per funzionare.

Bene, a questo punto abbiamo capito come vengono conteggiati i consumi in bolletta. Ora, cerchiamo di capire quanto cosumano i nostri elettrodomestici. Per fare esempi pratici, prendiamo una casa tipo in cui si sara’ un frigorifero, una lavatrice, un asciugacapelli e un forno elettrico. Ovviamente, il calcolo fatto potra’ essere applicato direttamente a qualsiasi elettrodomestico avete in casa, semplicemente modificando i valori.

Prima di avventurarci nel calcolo, dobbiamo pero’ stimare il costo dell’energia dal nostro fornitore. Come saprete molto bene, anche questo valore puo’ presentare fluttuazioni molto elevate, grazie a speciali sconti che vengono offerti in bolletta, ad esempio, sfruttando specifiche fasce orarie o cambiando gestore. Per non fare un torto a nessuno, prendiamo un valore medio pari a 0,20 euro per KWh. Questo valore non dovrebbe discostarsi molto dal prezzo che paghiamo in bolletta in media.

Etichetta di classe energetica per gli elettrodomestici

Etichetta di classe energetica per gli elettrodomestici

Partiamo dunque dal frigorifero. Questo elettrodomestico ha una potenza diversa in base al volume interno, alla presenza o meno del vano congelatore ma anche alla tipologia stessa di elettrodomestico. In particolare, quest’ultimo punto ci permette di parlare di un altro aspetto molto importante e che spesso ci viene mostrato quando andiamo a comprare un nuovo elettrodomestico: la classe energetica. Nell’ottica di un risparmio e di una maggiore salvaguardia dell’ambiente, sono state definite delle classi energetiche in base al consumo di un determinato elettrodomestico. Inizialmente, le classi dovevano essere 7, e chiamate con lettere da A a G. Successivamente, grazie anche al risparmio apportato da nuove soluzioni, la classe piu’ energeticamente vantaggiosa, cioe’ la  A, e’ stata a sua volta divisa da A+ ad A+++, dove un numero crescente di segni “+” indica un maggior risparmio energetico.

Detto questo, quanto consuma un frigorifero? Seguendo la legislazione sulle classi energetiche di questo elettrodomestico, troviamo:

Classe Consumo annuo
A+++ <188 kWh
A++ 188 – 263 kWh
A+ 263 – 344 kWh
Classe Consumo annuo
A < 300 kWh
B 300 – 400 kWh
C 400 – 560 kWh
D 563 – 625 kWh
E 625 – 688 kWh
F 688 – 781 kWh
G > 781 kWh

Dove questi valori sono calcolati prendendo un sistema con potenza compresa tra 100 e 300W, operante in continuo ma non sempre a potenza massima e, naturalmente, sono stimati in condizioni standard di laboratorio con un frigorifero tenuto sempre a porte chiuse.

Dal valore riportato prima di 0,20 Euro/KWh, vediamo come un frigo di classe A da 300KWh/anno ci costera’ in bolletta 60 euro. Al contrario di quanto si pensa, il frigorfero non e’  l’elettrodomestico piu’ impegnativo che abbiamo.

Passiamo ora al discorso lavatrice. Anche qui, sono state definite delle classi energetiche, i cui valori sono:

A < 247 kWh
B 247 – 299 kWh
C 299 – 351 kWh
D 351 – 403 kWh
E 403 – 455 kWh
F 455 – 507 kWh
G > 507 kWh

Come sono stimati questi consumi? A livello legislativo, si e’ supposto di utilizzare la lavatrice per 2 lavaggi settimanali con programmi da 45 minuti a 60 gradi.  Se volete calcolare il vostro caso specifico, basta utilizzare le considerazioni viste prima. Supponendo di avere una lavatrice da 3000W, che teniamo accesa per 4 lavaggi a settimana da 60 minuti, cioe’ 4 ore a settimana, la quantita’ di energia richiesta sara’:

3000W x 4ore x 52sett/anno = 624KWh/anno

Vedete come cambiando leggermente i dati, in fondo chi fa solo 2 lavatrici a settimana, il valore cambia profondamente rispetto alla tabella dichiarata. Fate attenzione, questo non significa che i valori dati per legge siano sbagliati, semplicemente che sono applicati a condizioni tipo che possono essere molto diverse dalla realta’ di ciascuno di noi. Queste tabelle sono molto utili per fare un raffronto tra le diverse classi. In tal senso, e’ sempre possibile dire la classe X consuma P% in meno della classe Y, ma non e’ detto che i valori assoluti siano confrontabili con i nostri. Nel caso del calcolo visto, con 624KWh, il costo dell’energia richiesto sarebbe di 125 euro/anno.

Discorso analogo vale per il forno elettrico. Prendendo un forno standard da 50 litri, le classi energetiche vengono cosi’ definite:

Classe Consumo annuo
A < 80 kWh
B 80 – 100 kWh
C 100 – 120 kWh
D 120 – 140 kWh
E 140 – 160 kWh
F 160 – 180 kWh
G > 180 kWh

Come nel caso della lavatrice, volendo fare un calcolo specifico dei nostri consumi, questi valori lasciano un po’ il tempo che trovano. Se prendiamo un forno da 2000W utilizzato per 100 cicli di cottura da 30 minuti in un anno, l’energia richiesta sara’ di:

2000W x 100cicli x 0.5ore = 100KWh/anno

cioe’ 20 euro/anno che se ne vanno in bolletta.

Sempre nell’ambito degli elettrodomestici utilizzati non in continuo, stesso discorso puo’ essere fatto per l’asciugacapelli. Qui non sono state definite classi energetiche perche’ il consumo e’ strettamente personale e diverso da caso a caso. Se prendiamo un phon da 1000W che utilizziamo per 15 minuti al giorno, 0,25ore, tutti i giorni, allora il consumo energetico sara’:

1000W x 0,25ore x 365giorni = 91KWh/anno

cioe’ altri 18 euro da sommare in bolletta.

Ora, qual e’ lo scopo di questo post? Prima di tutto, spiegare come e’ possibile calcolare su carta i consumi energetici di ciascun apparecchio elettrico che abbiamo in casa. In tal senso, potete ripetere l’esercizio con tutto quello che volete, dal pc alla singola lampadina, passando per sistemi piu’ complessi come condizionatori, lavastoviglie, ecc. Il discorso classi energetiche e’ molto importante perche’, come mostrato, ci fa vedere molto bene quanto sarebbe il risparmio energetico passando da un apparecchio ormai datato ad un uno piu’ recente. Spesso, l’investimento iniziale per il passaggio viene ripagato dopo poco tempo dall’utilizzo dell’elettrodomestico. I valori specifici che pero’ troviamo sulle tabelle, non corrispondono esattamente al reale consumo che poi avremo in casa. Come detto, questi valori devono intendersi come relativi ad una classe rispetto ad un’altra. Per poter determinare il nostro consumo specifico, conviene ricorrere ad esercizi di calcolo come quelli fatti nell’articolo. Meglio ancora sarebbe quello di ricorrere a dei misuratori di consumi che, inseriti in serie tra la presa e l’elettrodomestico, misurano l’effettivo consumo richiesto dall’apparecchio. Inoltre, i nuovi contatori gia’ presenti in molte case, permettono di leggere dati importanti anche sul consumo medio ed istantaneo che e’ stato registrato.

Dal punto di vista ambientale, un risparmio energetico corrisponde ad una maggiore salvaguardia dell’ambiente visto che, ancora oggi, molta dell’energia che consumiamo dalla rete viene prodotta da combustibili fossili e fonti non rinnovabili. Inoltre, e assolutamente meno importante, risparmiare energia significa risparmiare tanti bei soldini che spesso regaliamo al nostro gestore e che potrebbero diminuire applicando un consumo piu’ accorto delle risorse.

Ovviamente, quando poi andate a leggere la vostra bolletta di fornitura elettrica, non dimenticate di inserire le tantissime tasse e spese fisse che vengono applicate e che, molto spesso, incidono piu’ dello stesso consumo elettrico.

 

”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 led rosso dello standby …

19 Mar

Anche se il titolo del post puo’ sembrare alquanto strano, vorrei semplicemente fare una riflessione in questo articolo. In particolare, vorrei concentrarmi su quella miriade di piccoli LED che abbiamo nei nostri dispositivi elettronici e che segnalano lo stato di standby o anche di accensione passando dal rosso al verde.

Perche’ faccio questa considerazione?

Riflettiamo un attimo su una cosa. In casa, tutti noi, abbiamo diversi dispositivi elettronici. Ognuno di questi ha molto spesso un led che segnala il suo stato e che rimane costantemente acceso. Sicuramente, il piu’ famoso di questi e’ quello del televisore.

Bene, prima di tutto, anche se sembrera’ incredibile, c’e’ ancora chi pensa che quel piccolo led di stato serva per scopi diversi da quelli che vogliono farci credere.

Non scherzo se dico che in rete c’e’ ancora chi cerca di convincere le persone che quel led sia usato da “non si sa chi” per spiare all’interno delle nostre case. In questi racconti fantascientifici, la lucetta sarebbe utilizzata per una sorta di “grande fratello” gestito da oscuri poteri interessati a studiarci e a capire le nostre abitudini. Ovviamente, si tratta di fantasie senza senso e anche abbastanza datate. Ero bambino io quando si raccontava questa storia e per spaventarci ci invitavano a spegnere sempre l’interrutore della TV per evitare di far sapere quello che facevamo ogni istante.

led-stand-by

Oltre alla funzione spia, c’e’ anche chi pensa che in realta’ quel led sia una pericolosa arma. Mi viene quasi da ridere pensandoci, ma ci sono siti veramente convinti che la luce emani potenti radizioni in grado di danneggiare le nostre funzioni cerebrali mediante onde elettromagnetiche. Ora, smentire queste voci e’ abbastanza semplice. Mantenendo un profilo scientifico, basta pensare a quanti led, display e lucine varie abbiamo dentro casa. In questo senso, un qualsiasi dispositivo illuminato sarebbe in grado di danneggiare il nostro cervello o di inquinare elettromagneticamente l’ambiente in cui viviamo. Anche in questo caso, si tratta di teorie assurde e che in realta’ nascondo il vero inquinamento elettromagnetico in cui siamo costantemente immersi.

Detto questo pero’, torniamo al vero senso dell’articolo. Quello che mi sono chiesto e’: quanto consuma quel piccolo led che tutti abbiamo in casa?

Se ci pensate, in diversi post:

Elezioni, promesse verdi e protocollo di Kyoto

Il futuro verde comincia da Masdar

Energia solare nel deserto

Pannelli, pannelli e pannelli

abbiamo parlato di energie rinnovabili, di consumo energetico, di citta’ ad impatto zero. Tutte le volte ci siamo soffermati a parlare di quanto sarebbe bello sfruttare le rinnovabili per produrre energia e di quanto consumista e’ divenuta la nostra societa’.

Bene, a cosa serve quel piccolo led? Assolutamente a nulla o meglio, non serve a niente nel momento in cui non vogliamo utilizzare quel particolare apparecchio che e’ in standby in attesa che prima o poi qualcuno gli dia un comando e che possa iniziare a funzionare.

Proviamo dunque a fare un calcolino della serva per cercare di capire quanto quella lucetta incide sul nostro consumo energetico.

Cercando in rete, si trovano numeri completamente diversi e utenti, specialmente sui forum, pronti ad insultarsi per portare avanti un dato piuttosto che un altro. Perche’ avviene questo? In realta’ il motivo e’ molto semplice. Da un lato ci sono gli ambientalisti che vogliono sostenere gli enormi consumi spalmati in un anno di questi led, dall’altro ci sono gli altri che invece sostengono l’impatto nullo nel consumo totale di una famiglia tipo.

Dov’e’ la verita’?

Per poter rispondere a questa domanda, proviamo da soli a fare qualche calcolo.

Quel piccolo led richiede, in media, per poter funzionare, una corrente di 20mAh. Lavorando ad una tensione, sempre considerando valori medi, di circa 2V, il consumo che si ottiene e’ di 40mWh, cioe’ 40 millesimi di Wattora. Utilizziamo il wattora, cioe’ l’energia richiesta per fornire una potenza di 1 W in un’ora, proprio per avere un raffronto diretto con i nostri consumi. Se prendete una bolletta della luce, i consumi vengono conteggiati (e contabilizzati) appunto in questa unita’ di misura.

40mWh e’ un valore molto molto basso ed e’ su questo che molti giocano mostrando il contributo completamente nullo di questo consumo. In realta’, disponendo di un misuratore di potenze, ci si accorge che il consumo del led del televisore e’ molto superiore a questo valore. Perche’? Per quanto inutile, il led non e’ li per bellezza ma indica lo stato di standby del televisore, cioe’ l’elettrodomestico e’ spento ma pronto a ricevere in un qualsiasi momento un segnale dal telecomando. Cosa significa? Con l’apparecchio in standby, non viene alimentato solo il led, ma anche altri circuiti come, ad esempio, il ricevitore, una parte della scheda madre, circuiti secondari, ecc. Tutti “pezzi” che assorbono dalla rete e che sono alimentati.

In questo senso, il consumo di un televisore in stand-by puo’ benissimo arrivare anche a 3Wh, cioe’ circa 100 volte di piu’ di quanto calcolato con il singolo led. Ovviamente questo valore dipende da molti fattori: tipologia della TV, anno di costruzione, produttore, ecc. Dati importanti ma che possono far variare di poco il valore del consumo. Volendo fare un conto di massima, non ci preoccupiamo di questo e andiamo avanti.

Ora, se pensiamo ad una TV accesa 3 ore al giorno, per altre 21 l’apparecchio e’ in stand-by. Quanto consuma: 3Wh x 21 ore x 365 giorni in un anno, fanno la bellezza di 23KWh, cioe’ 23000 W.

In bolletta paghiamo qualcosa come 0.3 euro/KWh, dunque per un televisore in standby 21 ore al giorno stiamo pagando 5,75 euro all’anno.

Nemmeno 6 euro all’anno? Tutto questo calcolo per cosi’ poco?

Facciamo una riflessione. La TV, il pc fisso, il portatile, la stampante, ecc, ognuno di questi elettrodomestici ha il suo led. Se abbiamo 10 dispositivi di questo tipo, stiamo regalando al fornitore circa 60 euro all’anno consumati per non fare nulla.

Ancora non vi basta? Quanti televisori, rimaniamo in questo esempio, ci sono in Italia? Da una stima grossolana possiamo supporre circa 30 milioni. 30 milioni per 5,75 euro fanno circa 170 milioni di euro! Per fare cosa? Sempre per tenere accesa una lucina.

Ora, tralasciando i sensazionalismi, questi valori possono anche sembrare irrisori per la singola famiglia, ma pensiamo al numero di televisori in Italia e al consumo annuo che abbiamo calcolato. Perche’ dobbiamo “buttare” tutta questa energia senza uno scopo? Allarghiamo il discorso al mondo intero. Quanti elettrodomestici ci sono?

Il mio discorso non vuole essere ne ambientalista ne tranquillizzatore a tutti i costi. Semplicemente la domanda e’: perche’ dobbiamo sprecare tutta questa energia quando poi siamo pronti a parlare di rinnovabili, di futuro energetico o di inquinamento?

Ovviamente, potremmo stare a disquisire ore sulla correttezza dei dati utilizzati, sulla sovrastima o sottostima dei numeri. Discorsi da cui non se ne esce, ma la cosa importante e’ che gli ordini di grandezza in gioco sono proprio questi.

Non per fare un discorso banale, ma e’ giusto pensare al futuro energetico del nostro mondo, ma e’ altresi’ giusto pensare anche a non sprecare l’energia di cui si dispone. Questi due concetti devono sempre andare di pari passo. Ognuno di noi, nel suo piccolo, deve contribuire come meglio puo’. Parliamo tanto di risparmio energetico, bene iniziamo dalle piccole cose ognuno di noi facendo del suo 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.

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.