17 maggio 2022
ENERGIA DI CONFINE: L’ACCUMULO
Una frontiera in continua evoluzione
L’energia elettrica ci riporta a figure come Edison e James Watt ma anche a Tesla se pur esso sia stato un personaggio controverso dal punto di vista scientifico. Su quest’ultimo gioca molto il fattore carismatico che crebbe con le sue visioni e la sua predisposizione ad andare oltre. Incontrò poi un concreto Sig. Westinghouse ai tempi impegnato nella corsa alle nuove tecnologie, alla quale prese parte anche il nostro Galileo Ferraris del Politecnico di Torino, il quale aveva scoperto il campo magnetico rotante, di fatto la corrente alternata, e con esso il motore a corrente alternata, ne nacque un contenzioso con Tesla anche lui interessato all’elettromagnetismo, il quale si affrettò a fare una pubblicazione con il medesimo argomento, attribuendosi la scoperta scientifica che condizionerà le tecnologie in piena rivoluzione industriale. Nacque il trasformatore, macchina magica in grado di ridurre o aumentare una tensione senza lavoro meccanico, grazie ai campi magnetici si poteva trasferire energia. Le carte di Galileo Ferraris sono in parte conservate al Politecnico di Milano, grazie al dono della Famiglia Buzzi/Ferraris. Se l’elettromagnetismo affascina anche grazie alle sue visioni metafisiche, oggi si è ritornati alla ricerca spinta sulle trasformazioni chimiche e i processi di accumulo, in pratica da dove siamo partiti con il nostro straordinario Alessandro Volta il quale dette i natali alla grandezza fisica: tensione elettrica di fatti misurata in Volt (purtroppo inglesizzato anche se il mio prof di fisica aberrava la pronuncia imponendoci di assumere l’unità di misura Volta).
Volta è l’inventore della batteria, fu lui a Lazzate vicino Monza che dette la luce al primo accumulatore (la pila volta) in grado di produrre energia elettrica tramite una trasformazione chimica.
Dunque il problema dell’accumulo è certamente una frontiera in continua evoluzione ed è senza dubbio il campo in cui si investe di più nella ricerca dedicata alle tecnologie e direi a quelle che fanno guadagnare. Tutti conosciamo Tesla la potente vettura di Elon Musk il quale ha certamente un debole per lo stravagante scienziato tuttavia poco pertinente con il cuore del bolide a trazione full-electric ad accumulatori (batterie).
Gli accumulatori sono la vera sfida, e ciò riguarda l’attuale sviluppo delle tecnologie a risparmio energetico purtroppo limitate dall’aleatorietà dei fenomeni fisici che da sempre ci hanno donato energia: sole, vento, acqua, geotermia. L’energia cinetica che sviluppano è incostante e nel caso del sole limitata nel tempo, da qui la necessità di renderle davvero autonome dall’energia prodotta convenzionalmente da fonti fossili e nucleare.
L’acqua è certo costante, nel senso che dà continuità a patto che sia disponibile nelle quantità necessarie, dunque deve piovere, si dovrebbero fare invasi ovunque che abbiamo una certa altezza per creare un dislivello sufficiente a dare forza lavoro sufficiente per far girare una turbina, oppure si dovrebbe sfruttare la corrente dei fiumi anch’essi legati a diverse questioni a partire dall’idraulica e i suoi principi. Serve velocità e portata, dunque pendenza o salti da un livello superiore a un livello inferiore.
Il vento non è ovunque e questo ne limita il campo d’azione, tuttavia dov’è bisognerebbe sfruttarlo. Peraltro il vento, inteso come un momento in cui si verifica un certo fenomeno fisico per cui si ha un aumento delle velocità dell’aria, rappresenta un interessante settore di sviluppo, una frontiera della ricerca avanzata, poiché si conosce quali siano i fenomeni naturali che lo producono (differenze di temperatura che genera un differenza di pressione barometrica che genera una dislocazione di masse d’aria che si muovono da un punto ad alta pressione a un punto a bassa pressione , tipicamente dalle montagne alle valli o dal cielo verso la terra). Ci sono poi venti generati da una massa artificiale che muovendosi comprime l’aria, ad esempio un camion lanciato a una certa velocità, produce spostamento d’aria il quale può essere utilizzato come forza cinetica per far girare una turbina mini eolica. Un’altra massa che produce uno spostamento d’aria interessante è il treno, specialmente in galleria dove si ricrea un sistema aeraulico chiuso in cui si potrebbe sfruttare molto bene quello spostamento d’aria. Purtroppo sono campi limite, di frontiera dove servirebbero investimenti ma l’idea è percorribile nell’ottica di rendere autonome ad esempio le illuminazioni delle gallerie o delle autostrade. Anche in questi casi, i limiti sono diversi, la non continuità, l’accumulo di energia, i limiti delle tecnologie disponibili soprattutto sui generatori a corrente continua a magneti permanenti i quali risentono di coppie di spunto alte e dunque di consumo d’energia cinetica all’avvio (questo anche nelle grandi pale eoliche che rimediano, in parte con l’inerzia di rotazione).
La geotermia è senza dubbio interessante e probabilmente inesauribile almeno finché c’è attività magmatica terrestre. Sull’ argomento non c’è molto da dire in merito a possibili evoluzioni, poiché si basa su tecnologie consolidate, il problema è andare a prelevare l’energia geotermica nelle viscere della terra, difatti la produzione geotermica è possibile solo in determinate zone anche se potenzialmente ovunque. In Italia, l’area geografica d’interesse è Larderello vicino Volterra (che prende il nome da J.De Larderel che li produsse la prima energia elettrica in corrente continua data da una turbina mossa da energia geotermica).
Dunque il sole è la fonte d’energia naturale al momento migliore, davvero esso resta la nostra fonte di vita e forse la nostra salvezza energetica. Sul tema si discute per l’energia elettrica prodotta direttamente in casa, con un concetto di riduzione del prelievo d’energia dalla rete, la quale si riduce di molto se si installano gli accumulatori (batterie). Con essi si può immagazzinare energia, per prelevarla nei modi e nei momenti a noi più consoni, peraltro direttamente, senza dover cedere niente alla rete. Le batterie tuttavia oggi sono limitate dalla tecnologia e dunque dai costi. Quanti sono i tipi di batterie disponibili?
In base alla tecnologia utilizzata per produrle, distinguiamo diversi tipi di batterie:
- Batterie al litio
- Batterie al gel
- Batterie stazionarie
- Batterie al piombo-acido
- Batterie AGM
Inoltre le batterie si possono dividere in base al numero di volt:
- 12V
- 24V
- 48V
La differenza la fanno i materiali e le tecnologie per le quali non intendo tediare, limitandomi a dire che le più promettenti sembrerebbero due: le batterie stazionarie e quelle al litio. Qual è l’unità di misura che ne determina ragionevolmente una specie di classifica? È l’unità di misura W/kg (Wattora su chilogrammo). Ad esempio una batteria allo stato solido di ultima generazione ha una capacità di 400W/kg mentre una al litio ha 200W/kg. Un altro fattore importante è il tempo di ricarica, particolarmente ambito dal mondo degli automobilisti full-electric (fonte Insideeves.it). Purtroppo il problema sono i costi, le batterie per l’accumulo fotovoltaico sono davvero molto costose, un accumulo da 10 KW/h costa 10mila euro (fonte Otovo.it). Questo argomento rimanda alle Comunità energetiche e agli incentivi appositamente erogati per chi fa accumulo. Il fotovoltaico si può installare anche senza accumulo limitandone tuttavia drasticamente l’obiettivo, che dovrebbe essere quello dell’autonomia integrale per quanto possibile. C’è da dire che dovremmo fare una valutazione a tutto tondo, ragionando in termini plurali e non singolari, pensando al dopo, o meglio a cosa significhi in termini di CO2 emessa produrre e smaltire a fine a vita. Si pensi che nel 2021, sono state installate 60mila batterie per il solo fotovoltaico domestico, per una potenza di 120 KW pari una capacità d’energia di 220,5 KW/h. La ricerca gioca un ruolo determinante anche per quanto riguarda lo sviluppo di batterie rigenerabili, questo un altro focus in chiave compatibilità con i progetti di riduzione delle emissioni inquinanti, per le quali resta un problema da risolvere in termini di bilancio, di riciclaggio e della durata delle batterie che purtroppo hanno una vita che va da 2 anni per le batterie convenzionali ai 7/8 anni per quelle di ultima tecnologia (la durata vita è determinata dalle cariche e le scariche le quali possono essere più o meno ma ci sono e sono usuranti). La riflessione è dedicata al buon senso, a cercare un giusto mix tra tutte le tecnologie disponibili senza farsi prendere dai richiami di un vero e proprio trend ne dalle continue invasive notizie, informazioni spesso pilotate, che vorrebbero portare tutto nel campo della terrificante catastrofe imminente e dunque al “ci pensiamo noi “. Il ruolo delle Amministrazioni è fondamentale per convertire una vera emergenza in opportunità di sviluppo generale della Società che dovrebbe elevarsi a Comunità, parola senza dubbio violentata dalla politica dell’utilità. Il primo passo è il risparmio energetico tuttavia quasi anacronistico, spesso solo uno slogan d’impatto mediatico. La nostra Società del consumo ad oggi non ha nel DNA il risparmio “tout court”, se mai si assiste a una forma di assimilazione acritica indotta dal sistema, il quale sembra utilizzare le paure di un’ecatombe ecologica, per avviare nuovi canali di reddito, di guadagni sulle paure dei cittadini, di voti e di scelte poco credibili perché scimmiottate a catena un po’ ovunque, sovente fatte con un’idea di prospettiva persino saccente se non priva dei fondamentali della ragione. Si assiste all’era del politico di turno che detta un programma di sviluppo a 50 anni, una cosa inaccettabile, soprattutto irrazionale date le variabili in gioco.
Gianluca Gennai
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