41 Gigawatt – Terza Parte

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Nell’articolo precedente abbiamo parlato del principale sistema con cui in Italia si produce energia elettrica da fonti rinnovabili: quello che utilizza centrali idroelettriche, con cui produciamo circa 5,5 GW degli ormai famosi 41 GW di cui abbiamo bisogno. Da questo terzo articolo in poi passeremo in rassegna gli altri sistemi di produzione di energia elettrica attualmente utilizzati o comunque disponibili in Italia. Tenete presente che – tutti insieme – producono meno di due miseri GW dei 41 necessari: insomma una quisquilia. Questo dato la dice lunga sulle possibilità di sviluppo per l’utilizzo di queste fonti nell’immediato futuro.

3. Energia solare

Per produrre energia elettrica dall’irraggiamento solare conosciamo due sistemi: il fotovoltaico e il solare termodinamico. Pur avendo entrambi il Sole come fonte primaria, i due sistemi funzionano secondo principi totalmente diversi.

3.1 Fotovoltaico

Quando un raggio di luce solare investe una particella di silicio in presenza di condizioni particolari si genera una differenza di potenziale e quindi una corrente elettrica (si chiama effetto fotoelettrico). Un tal Becquerel se ne accorse nella prima metà dell’Ottocento ma fu solo nel 1905 che l’umanità riuscì a spiegarne il perché ed a sfruttare il fenomeno grazie ad un impiegato dell’ufficio brevetti abbastanza sveglio. A noi che non siamo altrettanto svegli basterà sapere che la tecnologia fotovoltaica consente la trasformazione diretta della luce solare in energia elettrica utilizzando materiali semiconduttori (silicio ma non solo). Punto e a capo.

Per produrre energia elettrica con questo sistema si utilizzano “celle” che vengono raggruppate l’una a fianco all’altra in pannelli piani. Il sistema venne dapprima sviluppato negli USA (Bell, 1955) e le prime celle vennero prodotte industrialmente dalla giapponese Sharp nei primi anni Sessanta.

Allo stato attuale della tecnologia, per ottenere 1 kW di potenza elettrica oraria (in realtà si dovrebbe parlare di kW di picco, lo dico per i soliti precisini) occorrono 7-10 mq di pannelli. Forse non tutti sanno che in Italia funziona da anni (1995) una delle più grandi centrali fotovoltaiche del mondo, l’impianto ENEL di Serre (vicino a Salerno). Si sviluppa su un’estensione di territorio pari a circa 5 ettari e mezzo, con una superficie di pannelli installati di 26.500 mq (cioè più di tre campi di calcio regolamentari) ed una potenza erogabile di 3,3 MW: ora che siete bravi a districarvi tra kW, MW, GW avrete già fatto il conto: è l’energia che serve a 1100 famiglie che installano i famosi 3 kW, diciamo 3000 persone. A Serre il campo fotovoltaico (ossia il complesso di tutti i pannelli) è suddiviso in dieci sottocampi di cui nove a pannelli fissi ed uno chiamato “ad inseguimento solare”: in questo, infatti, i pannelli variano automaticamente la propria inclinazione in modo da trovarsi sempre nella posizione ottimale per raccogliere il massimo di luce dal sole nell’arco della giornata.

Non ci vuole molto per capire che quello del “consumo di territorio” è uno dei problemi più seri per le centrali fotovoltaiche: il conto è presto fatto: per servire una città di medie dimensioni, diciamo 200.000 abitanti, composta da 70.000 famiglie, ciascuna col famoso fabbisogno di 3 kW occorrerebbe installare 210 MW di pannelli fotovoltaici per circa 1.600.000 mq, quanto 220 campi di calcio, con un consumo di territorio, tra annessi e connessi, circa doppio: diciamo 300 ettari. Non è poco.

Però il bello del fotovoltaico è che – proprio grazie alla trasformazione diretta “sole-corrente elettrica” – non c’è solo la possibilità di centralizzare la produzione e poi distribuirla (come avviene negli altri tipi di centrali): col fotovoltaico ciascuno può prodursi in casa l’energia elettrica di cui ha bisogno. Tenete presente questa caratteristica, perché ne riparleremo quando arriveremo alle conclusioni. Se pensiamo ad una palazzina di 20 appartamenti, ciascuno con una potenza installata di 3 kW, ecco che bastano 450 mq di pannelli ben soleggiati (per esempio la superficie della falda del tetto o delle facciate esposte a sud) per rendere autosufficiente il condominio. Pensate allora a quali potenzialità avrebbe, questa tecnologia, se implementata ad esempio su tutte le coperture di capannoni industriali, sulle facciate cieche di edifici civili o industriali, sulle pensiline delle stazioni di servizio,… Tanti modi di produrre energia senza “consumare” ulteriore territorio.

I pregi del fotovoltaico stanno nella sua relativa semplicità, nella modularità (ossia la possibilità di calibrare accuratamente l’installazione in funzione della quantità di energia che si vuole produrre), nell’assenza di emissioni dannose, di rumori e di scorie residue da smaltire (a parte i pannelli che però hanno una durata teorica di 80 anni ed una pratica di non meno di 25). I limiti sono costituiti dal costo delle celle ancora elevato (ma in diminuzione per effetto dell’utilizzo di nuovi materiali di sintesi invece del silicio), dal fatto che si utilizzano tecnologie proprietarie e quindi oligopoliste, dalla necessità di ampi spazi di installazione (ma abbiamo appena visto che questo non vale per le installazioni “puntuali”) e, naturalmente, dall’intermittenza di produzione legata al ciclo giornaliero-stagionale del sole ed ai capricci della meteorologia. A quest’ultimo limite si può però rimediare attraverso l’accumulo in apposite “batterie”.

In Italia per l’installazione del fotovoltaico sono concessi incentivi economici e la possibilità di vendere l’energia autoprodotta al gestore nazionale (c.d. “conto energia”): i costi d’impianto sono ancora abbastanza salati (6.000-10.000 € per kWp a seconda del tipo di celle, quindi 18-30.000 € per unità abitativa da 3 kW) ma la spesa iniziale si “ripaga” in 11-15 anni. In Europa è la Germania (3000 MWp installati) che guida la corsa al fotovoltaico. L’Italia con 58 MWp installati è al terzo posto, dopo la Spagna (118 MWp). Ce n’è di strada, da fare, ancora!

A chi volesse approfondire suggerisco di dare un’occhiata qui, qui e qui

3.2 Solare termodinamico a concentrazione

Mettiamo subito in chiaro una cosa: questo sistema non va confuso con quello utilizzato nei comuni pannelli solari termici che generano l’acqua calda a bassa temperatura per farvi la doccia. Il solare a concentrazione permette invece di produrre calore a media ed alta temperatura (fino a 600°) e ne rende possibile l’uso in applicazioni industriali per la generazione di elettricità.

Di solare termodinamico a concentrazione abbiamo parlato su MC poco tempo fa e proprio lì vi rimando per saperne di più. Qui ricorderò soltanto che il sistema si basa su una serie di specchi parabolici che concentrano la luce diretta del sole su un tubo ricevitore. Dentro il tubo scorre un fluido a base di sali che assorbe l’energia e la trasporta in un serbatoio di accumulo, necessario se si vuole supplire ai momenti di scarsa o nulla insolazione. L’accumulo è in contatto con uno scambiatore di calore che genera il solito vapore (proprio come si fa in una centrale termoelettrica) e questo viene utilizzato per muovere le solite turbine collegate ai soliti alternatori così da produrre la … solita corrente elettrica.

Il vantaggio, rispetto al fotovoltaico, è una produzione di energia ininterrotta, causa lo sfruttamento indiretto dell’energia solare. La tecnologia termodinamica permette infatti di produrre energia anche di notte o in caso di cattivo tempo, grazie a quel particolare fluido di cui si è detto sopra che, una volta riscaldato, mantiene la sua altissima temperatura per alcuni giorni anche senza essere in contatto con la sua fonte.

Il principale problema anche di questi impianti è il grosso “consumo di territorio”. Grosso sì, ma, a pensarci bene, non poi così tanto: secondo Carlo Rubbia – grande sostenitore di questa tecnologia – un ipotetico quadrato di specchi di 40.000 km² (200 km per ogni lato) basterebbe per alimentare tutto il pianeta: se pensate a quanto territorio non sfruttato esiste ancora sulla Terra (pensate ai grandi deserti d’Africa, Asia, America ed Oceania), non è poi granché. Sempre secondo Rubbia per alimentare un terzo dell’Italia (ora lo sapete: un terzo di 41 GW fa circa 14 GW, cioè 14 medie centrali termoelettriche o nucleari da un GW) basterebbe un’area vasta quanto quella racchiusa entro il grande raccordo anulare di Roma, che ha un diametro di circa 20 km. Insomma, il problema della disponibilità dello spazio potrebbe essere superato costruendo gli impianti solari nel Sud Italia, che oltre a godere di migliori condizioni di soleggiamento, dispone di molte più zone utilizzabili rispetto al Centro-Nord; in questa direzione sono stati già avviati alcuni progetti, in Sicilia (Priolo) e non solo.

E’ tutto, per adesso. Alla prossima (sempre se vorrete).

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