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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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Farmaci branded o equivalenti?

12 Lug

Stamattina entro in farmacia e mi metto in una delle due file che si erano create al banco. Mentre ero li, ascolto per due volte al stessa domanda rivolta dal farmacista al cliente di turno che aveva chiesto un medicinale: vuole l’originale o il generico? Due domande, due risposte diverse. Una signora ha detto: mi dia il generico tanto è la stessa cosa e costa di meno, mentre l’altra ha risposto: no grazie, mi dia quello originale perché l’altro non funziona.

Sentendo queste due risposte completamente agli antipodi per la stessa domanda, mi è tornata in mente la discussione che diverse volte ho ascoltato, anche da famigliari, sull’efficacia o meno dei farmaci generici. Poiché mi sembra che ci sia ancora tanta confusione a riguardo, credo sia interessante e importante sviscerare con un po’ più di dettaglio questo argomento.

Per prima cosa, il termine “farmaco generico” non è in realtà corretto ma deriva solo da una traduzione letterale del termine inglese “generic drugs”. Per essere precisi, il nome corretto da usare per questa tipologia di farmaci è “equivalenti”.

Bene, cosa sono i farmaci equivalenti?

Per rispondere a questa domanda, dovremmo partire dall’altra sponda del fiume, cioè dai farmaci “originali”, “branded” o come volete chiamarli. Insomma, quelli originali prodotti da qualche casa farmaceutica e che hanno, molto spesso, nomi di fantasia. Ora, come sapete, questi farmaci hanno normalmente un singolo principio attivo che caratterizza il prodotto e la sua efficacia curativa. Per la legge, la formazione del principio attivo è brevettabile per un periodo di 20 anni a partire dall’inizio della sperimentazione sull’uomo. Allo scadere di questo tempo, il principio attivo non è più “sotto licenza” e, come stabilito per legge, può essere prodotto da qualunque casa farmaceutica senza violare nessun diritto d’autore.

Capito come nascono i medicinali equivalenti? Una casa farmaceutica studia un nuovo principio attivo e inizia la lunga fase della sperimentazione. Come sappiamo bene, prima ancora di poter provare il medicinale su un campione umano di controllo sono necessari diversi stadi di sperimentazione in cui il farmaco può essere scartato per problematiche varie legate al suo utilizzo. Testata, in buona parte, la non pericolosità del farmaco e il suo potere curativo, inizia la sperimentazione sull’uomo, sempre sotto stretto controllo. Da qui inizia anche il periodo di brevetto, cioè i 20 anni di cui parlavamo prima. Se la fase di sperimentazione sull’uomo va a buon fine, il farmaco arriva, prodotto dalla casa farmaceutica, al banco della farmacia. Tenendo conto che la fase di sperimentazione sull’uomo normalmente dura dai 5 ai 10 anni, il reale periodo di vendita del medicinale sotto brevetto va dai 10 ai 15 anni.

Cosa succede quando il brevetto arriva a scadenza? Come anticipato, da questo momento in poi chiunque può produrre e commercializzare il principio attivo come base di farmaci diversi non “brandizzati”, appunto gli equivalenti.

Come vengono fatti questi farmaci? Ovviamente partendo dal principio attivo del farmaco di marca. Per fare un esempio concreto, proviamo a prendere un medicinale noto a tutti, l’Aulin, prima prodotto dalla Roche e poi dalla Angelini. Aulin è ovviamente il nome commerciale di fantasia del farmaco. In questa sede, non voglio discutere di funziona, non funziona, fa male allo stomaco, non fa male, le case farmaceutiche sono così, no sono così, ecc.. Ho preso un esempio pratico per parlare con nomi che sono noti a tutti.

Dunque, il principio attivo dell’Aulin è il Nimesulide, utile per tantissimi dolori come noto a chi ha assunto l’Aulin. Bene, il brevetto dell’Aulin è scaduto dunque, così come avviene, è possibile produrre un medicinale equivalente che non avrà un nome commerciale bensì il cui nome sarà solo il principio attivo, quindi Nimesulide.

Perché si dovrebbe comprare un generico piuttosto che un farmaco di marca? Il primo motivo è il prezzo. Per la legge, il generico deve costare almeno il 20% in meno dell’originale. In realtà, come tutti sanno, lo sconto tra il generico e l’equivalente arriva molto tranquillamente anche al 50%. Oltre a questo, ma su questo punto torneremo a breve, i due farmaci hanno esattamente lo stesso principio attivo, con le stesse quantità e con la stessa assunzione.

Prima domanda: perché il generico costa meno di quello di marca? Questa domanda ha portato negli anni molte risposte fantasiose che hanno creato tantissima confusione. Alcuni pensano addirittura che il generico costi meno perché prodotto in scantinati senza controlli, perché non testato secondo tutti i criteri di legge o perché sia prodotto con materie prime di qualità inferiore. Signori, sono medicinali, non scarpe da ginnastica!

Cosa significa? Poiché parliamo di medicinali, tutti i farmaci vengono controllati prima di poter essere immessi sul mercato, così come viene controllata la loro qualità farmaceutica e le condizioni in cui vengono prodotti. Perché allora costano di meno? Come scritto sopra, prima di poter arrivare in farmacia, un farmaco ha una fase di sperimentazione moto lunga, così come la fase precedente di ricerca vera e propria, che ha un costo notevole per le aziende farmaceutiche. Un farmaco generico, poiché contiene appunto lo stesso principio attivo “copiato” da quello di marca, non ha fase di ricerca, non deve essere sperimentato ma deve solo essere valutata la sua “bio-equivalenza”.

Bene, siamo arrivati al punto cardine della discussione, la bio-equivalenza tra i due farmaci, quello di marca e quello equivalente. Per prima cosa, continuando con il nostro esempio, se compro Aulin in granulato, dentro ci sono 100 mg di Nimesulide che vanno sciolti in acqua e bevuti. Bene, se comprate il generico Nimesulide granulato, ci trovate, ripeto per legge, la stessa quantità di principio attivo e da assumere esattamente con le stesse modalità.

Aspettate un attimo, stesso principio attivo, stessa quantità, stessa assunzione, perché si parla di bio-equivalenza? Semplice, per prima cosa, la legge impone la stessa quantità di principio attivo più o meno il 5%. In altre parole, potreste aver un farmaco equivalente con un 5% in più o in meno di principio attivo. Inoltre, la modalità di sintesi e produzione del principio attivo non deve essere identiche e, soprattutto, gli eccipienti dei medicinali possono essere completamente diversi.

Prima di tornare su questi punti, cerchiamo di capire come si determina la bio-equivalenza di due farmaci. Per prima cosa, si deve misurare la bio-disponibilità di un farmaco dopo l’assunzione. Esempio, prendo una bustina di Aulin, misuro la concentrazione nell’organismo del principio attivo e da queste misure determino il tempo necessario al farmaco per agire, cioè per arrivare la bersaglio, e il tempo in cui il principio attivo resta in circolo, cioè quanto tempo “dura l’effetto”. Bene, affinché due farmaci siano equivalenti, la legge impone che la loro bio-equivalenza non sia diversa di più del 20%.

Ecco un altro parametro che potrebbe dunque distinguere un generico dal farmaco di marca. L’equivalente potrebbe dunque contenere una quantità diversa al più di 5% di principio attivo e avere una equivalenza diversa al massimo del 20% da quello originale.

In tutto questo, c’è poi il discorso sugli eccipienti. Utilizziamo sempre il nostro esempio pratico per capire meglio la differenza di composizione tra due farmaci. Se leggete la composizione di un qualsiasi medicinale, oltre al principio attivo trovate altre sostanze, i cosiddetti eccipienti, che servono per rendere maggiormente assimilabile il principio attivo, dare un sapore al medicinale o anche solo agglomerare meglio il farmaco stesso. Guardando ad esempio alla composizione dell’Aulin:

Aulin composizione

trovate che una compressa contiene: Docusato sodico, idrossipropilcellulosa, lattosio monoidrato, carbossimetilamido sodico A, cellulosa microcristallina, olio vegetale idrogenato, magnesio sterrato. Se invece prendiamo un medicinale Nimesulide equivalente:

Nimesulide Equivalente

Troviamo come eccipienti: Dioctil  sodio  solfosuccinato, idrossipropilcellulosa,  lattosio,  sodio  amido  glicolato,  cellulosa  microcristallina,  olio  di  ricino  idrogenato, magnesio stearato. Dunque, eccipienti simili ma non esattamente gli stessi.

Ora, sulla carta, gli eccipienti sono sostanze inerti che non non incidono sull’azione del principio attivo e per questo la legge impone solo il controllo sulla molecola attiva. In realtà, gli eccipienti possono avere effetti minori che però sono completamente soggettivi. In alcuni casi, eccipienti diversi possono determinare: differenza di disponibilità nell’organismo, aver effetti soggettivi più o meno sinergici con il principio attivo e, soprattutto, possono causare disturbi a chi assume il farmaco. Perché questo? Semplice, come sappiamo prima di assumere un qualsiasi farmaco è buona norma leggere il bugiardino. Per un paziente diabetico, ad esempio, è importante verificare che nel medicinale non sia presente il saccarosio come eccipiente. Allo stesso modo, un soggetto intollerante al lattosio non può assumere farmaci contenenti questo eccipiente. In altre parole, è possibile che un soggetto non possa assumere un farmaco di marca ma possa invece assumere il generico o viceversa.

A questo punto, dal punto di vista chimico abbiamo capito che i farmaci di marca e gli equivalenti contengono lo stesso principio attivo in quantità al massimo diverse del 5%, la bio-equivalenza dei due farmaci viene verificata entro un 20% per legge e gli eccipienti contenuti nei farmaci possono invece essere diversi. Detto questo, normalmente i farmaci equivalenti sono del tutto identici a quelli di marca, in altri casi possono risultare meno efficaci ma ci sono anche casi in cui i consumatori preferiscono un equivalente all’originale (ripensate al discorso delle intolleranze e degli eccipienti). Detto questo, occorre di volta in volta provare i due farmaci senza volersi incaponire sull’originale o sul generico a tutti i costi. Ricordatevi però che per legge il farmacista dovrebbe sempre chiedervi se volete il farmaco equivalente.

Solo per concludere, il risparmio portato alle casse dello stato utilizzando gli equivalenti è assolutamente notevole (parliamo di centinaia di milioni di euro all’anno risparmiati) e questo gettito extra può essere utilizzato (almeno dovrebbe) per migliorare il servizio sanitario e le strutture ospedaliere. In Italia, purtroppo, solo il 15% del mercato dei farmaci è occupato dai generici, indice del fatto che gli italiani si fidano ancora poco di questi medicinali. Solo per darvi un’idea, negli Stati Uniti i generici rappresentano il 75% del mercato mentre in Gran Bretagna, primato assoluto, arriviamo addirittura all’85% del totale dei farmaci venduti rappresentati da medicinali equivalenti.

 

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

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.

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.

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.

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.

E portiamo lo smartphone anche nello spazio!

10 Mag

Come spesso si dice: la necessita’ stimola l’ingegno. Forse proprio questo sta capitando in un periodo di crisi in cui molti settori della ricerca stano soffrendo a causa dei ripetuti tagli dei governi.

Come sappaimo bene, e come discusso in questi post:

I lanci Spaziali del Futuro

Dove andiamo in vacanza? Nello spazio!

Dal turismo al traferimento nello spazio

Londra-New York in un’ora?

una delle agenzie che piu’ soffre a cuasa del diminuito budget e’ proprio la NASA. Nei post precedenti, abbiamo in particolare visto come, dopo la chiusura del programma Shuttle, l’ente americano versi in gravi difficolta’ perche’ per la prima volta nella sua storia si ritrova senza un mezzo proprietario per andare nello spazio e con dei finanziamenti che difficilmente le consentiranno di sviluppare un nuovo programma in tempi rapidi.

In questa ottica, molto lavoro si sta facendo grazie a compagnie private, interessate in primis ad un programma di turismo spaziale che potrebbe fruttare molti soldi, ma che grazie alla loro diponibilita’ finanziaria stanno dando importanti contributi anche nella ricerca della miglior soluzione per andare in orbita.

Dunque, se il trend continuera’ ad essere questo, e’ meglio pensare subito a soluzioni alternative anche per le alre missioni spaziali, in modo da trovare il miglior rapporto qualita’/prezzo per tutto.

Pensiamoci un attimo, tolto il discorso lanci di cui abbiamo parlato, qual e’ l’altra attivita’ spaziale che impiega grossi finanziamenti? Sicuramente quella legata alle missioni in orbita, cioe’ su satellite.

Bene, questo e’ il punto. Se possibile, si deve risparmiare sui satelliti ma ovviamente senza perdere funzioni necessarie al corretto svolgimento della missione o della ricerca. Questo discorso, affrontato anche dai vertici della stessa NASA, e’ molto importante per fare in modo che tutte le linee scientifiche dell’agenzia siano mantenute, senza perdere terreno in nessun campo.

Ora, cambiamo apparentemente discorso: qual e’ lo strumento tecnologico che tutti abbiamo? Sicuramente il telefono cellulare. Ormai, una grossa percentuale dei nostri telefoni sono dei cosiddetti “smartphone”.

Cosa e’ in grado di fare uno smartphone? Indipendentemente dal modello, ormai tutti hanno una fotocamera con piu’ o meno risoluzione, collegamenti internet, bluetooth, gps, registratore di suoni e immagini, ecc.

Bene, ora uniamo i due discorsi fatti. Stiamo cercando satelliti low cost da utilizzare in orbita, la tecnologia degli smartphone e’ evoluta e ormai a buon mercato.

Perche’ non mettere insieme queste due cose?

Il satellite PhoneSat

Il satellite PhoneSat

A questo ci ha gia’ pensato la NASA che infatti ha iniziato il programma “Small Spaceraft Technology”. Proprio nell’ambito di questi studi, e’ nato il programma PhoneSat che prevede l’utiizzo di sistemi basati sulla tecnologia dei cellulari per studiare satelliti a basso costo, basso peso e alte prestazioni. Ovviamente, non dovete pensare che i ricercatori hanno preso dei modelli di telefonino e li hanno mandati in orbita, ma la tecnologia utilizzata per realizzare questi prototipi sfrutta esattamente l’elettronica dei nostri smartphone.

Lo scorso 21 aprile, con il lancio dell’ultimo razzo Antares, e’ stato portato in orbita un piccolo satellite, dal peso inferiore a 10 Kg, dotato proprio di 3 telefonini-equivalenti, chiamati Alexander, Graham e Bell. Questa piccola scatola cubica e’ stata messa in orbita e ha raccolto dati fino al 27 aprile quando poi e’ ricaduta incendiandosi a contatto con l’atmosfera.

Se pensate che stia scherzando, ecco il link della pagina NASA relativa la programma Small Spacecraft Technology:

NASA, SST

Sempre nell’ottica del risparmio, il programma PhoneSat ha utilizzato un’analisi dei dati davvero molto carina. Invece di raccogliere i dati a terra e analizzarli in un centro di calcolo specifico, i dati sono stati resi pubblici per gli utenti che quindi hanno potuto analizzare indipendentemente le informazioni inviate dai telefoni in orbita, mettendo poi in condivisione con gli altri i loro risultati. Si e’ dunque trattato di un bellissimo esempio di “citizens science”, in cui tutti potevano partecipare e condividere informazioni con gli altri.

Attraverso le immagini inviate dalle fotocamere, e’ stato possibile ricostruire una mappa completa della Terra, come mostra questo esempio:

Immagini a bassa risoluzione di PhoneSat. Media e alta risoluzione in acquisizione

Immagini a bassa risoluzione di PhoneSat. Media e alta risoluzione in acquisizione

ottenuta incollando tra loro le diverse foto scattate. Ovviamente, in questo caso l’informazione della posizione misurata attraverso il GPS e’ fondamentale.

Ecco il sito ufficiale di PhoneSat, in cui trovate oltre alle immagini anche la descrizione del programma e le modalita’ di condivisione dei dati raccolti:

PhoneSat

Qualora fosse interessati, anche se il satellite e’ andato perso, potete ancora iscrivervi al programma per avere libero accesso ai dati raccolti.

Solo per completezza, una domanda lecita che ci si potrebbe fare e’: come sono stati inviati i dati? Come detto, siamo partiti dall’elettronica ormai di consumo degli smartphone. Per poter inviare i dati a terra pero’, i sistemi sono stati costruiti per utilizzare la banda 437.425 MHz che e’ quella maggiormente utilizzata dai radioamatori. In questo modo, e’ possibile far arrivare le informazioni dagli smartphone fino alla stazione di terra dove poi vengono condivisi tra tutti gli utenti.

Concludendo, i risultati di questo studio sono senza dubbio incoraggianti. Sfruttare soluzioni low cost nella costruzione dei satelliti sicuramente consentirebbe di risparmiare molti fondi e deviarli da queste attivita’, ormai di servizio, verso tematiche piu’ complesse in cui e’ richiesto un maggior afflusso di finanziamenti. PhoneSat continua dunque il suo lavoro, e il programma a breve termine prevede il lancio di altri sistemi migliorati al fine di ottenere dati sempre piu’ precisi e che, nel giro di poco tempo, potrebbero sostituire del tutto i vecchi sistemi satellitari molto piu’ costosi.

 

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.