25.09.2019 – 11.55 – Venerdì 27 settembre, sciopero globale per il futuro: Fridays for Future di nuovo in piazza, assieme alle sigle sindacali Cgil, Cobas, USB per l’emergenza climatica ed ecologica ovvero l’apocalisse annunciata: Greta Thunberg parla all’ONU e Donald Trump dedica poco meno di 15 minuti al clima globale, prima di occuparsi di religione assieme alla nuova richiesta di impeachment, e se ne va commentando su Twitter, con un’ironia decisamente macabra: “Sembra una ragazzina molto felice che si augura un futuro felice e meraviglioso. Che bello”. Greta risponde, diventa virale, e avanti verso un nuovo round Social. Ma gli scioperi di Greta e dei ragazzi delle scuole del mondo occidentale e di Trieste, al di là dell’atto simbolico, servono? La vera partita, in fondo, si gioca proprio su questo. E se Greta è supportata da uno staff di comunicazione di prim’ordine, e se parallelamente continuare a negare il rischio di collasso climatico è cosa da terrapiattisti, è comunque un buon momento per parlare delle energie alternative e delle fonti rinnovabili. Per cercare di capire se senza il supporto di Trump – e di Xi Jinping, e di Vladimir Putin, e di Macron e Merkel, e di Ram Nath Kovind e di Shinzo Abe – si possa fare davvero qualcosa.
Parliamo di energia solare e partiamo dalla Svezia. La nazione in cui Greta Thunberg è nata, il luogo in cui ha iniziato la sua protesta, è energeticamente e ambientalmente un quasi paradiso. Ha una popolazione di 10 milioni e 300 mila abitanti su un territorio di 450 mila chilometri quadrati, con una densità di abitanti di 23 per chilometri quadrato (l’Italia ne ha 200). È una nazione ricca, leader proprio nell’energia solare e nella de-carbonizzazione, e una fra le più basse al mondo come livello di emissione di anidride carbonica nell’atmosfera. Riscaldamento ed elettricità sono praticamente già generate senza l’uso di combustibili fossili; inoltre, la Svezia ha una rete di distribuzione dell’energia elettrica molto efficiente, e il riscaldamento è già da decenni studiato e progettato per aree – per quartiere cittadino, quindi – e non per singola abitazione autonoma. La produzione di energia in Svezia è fortemente condizionata però anche dalle fonti idroelettriche, delle quali è ricca, e dall’energia nucleare, circa il 40 per cento della produzione nazionale, con 3 centrali attive e otto reattori: la più grande, Ringhals, ha quattro reattori e genera da sola il 15 per cento dell’energia elettrica svedese annuale. La Svezia ha avuto una fase politica in cui si è parlato di dismissione dei reattori nucleari: il 5 febbraio 2009, il governo svedese ha annunciato un programma di loro sostituzione, ponendo fine alle discussioni sulla chiusura degli impianti e puntando a un rinnovamento e, probabilmente, potenziamento. In Svezia l’uso pro capite dell’elettricità è uno dei più alti al mondo; però le persone, 10 milioni, sono relativamente poche, e la nazione svedese ha già raggiunto la sostenibilità elettrica attorno al 2000: raggiunto il suo picco in quegli anni, il consumo di energia è rimasto poi stabile anche se l’economia e la popolazione sono aumentate (quest’ultima, di un 15 per cento in vent’anni, a seguito dell’immigrazione). Una parola sulla composizione dell’economia svedese: è orientata fortemente all’esportazione e produce e vende legname (non a sorpresa), proprio energia elettrica e tutto ciò che è correlato a essa, farmaci, ferro: fanno da padrone però i servizi, che costituiscono il 70 per cento dell’economia svedese complessiva e che il paese vende anche agli stati esteri: un nome fra tutti, Ericsson.
Torniamo all’energia solare: non lo fa neppure la Svezia, ma usare solo energia solare, o almeno in maggioranza energia solare, è possibile? Diciamo che è molto difficile che questa speranza diventi la realtà prima che con il clima si arrivi al punto di non ritorno. L’utilizzo di energia solare ha fatto notevoli passi avanti negli ultimi dieci anni, ma siamo ancora molto lontani da quello che servirebbe in termini di quantità, e arrivarci non è così rapido e semplice, perché il miglioramento non è lineare: da quasi inesistente, la tecnologia solare è diventata buona, ma ora pian piano il progresso rallenta e, per motivi squisitamente tecnici, potrebbe fermarsi.
Negli impianti solari più grandi la generazione di elettricità avviene come in quelli nucleari o a carbone: il sole scalda l’acqua – oppure olio, che a sua volta scalda e fa bollire l’acqua – che si tramuta in vapore, che a sua volta fa girare una turbina, che produce elettricità. Un ciclo virtuoso. In altri tipi di impianti, specchi mobili che seguono il sole illuminano una torre sulla quale è montato un ricevitore, che a sua volta funge da generatore di energia elettrica attraverso vari sistemi, uno dei quali è il sale fuso usato come conduttore di calore. Tipicamente ogni modulo di una centrale di questo tipo richiede una superficie di 50 ettari e necessita di un controllo degli specchi molto preciso.
Ingegneria complessa: se gli specchi, per qualsiasi motivo, si disallineano, l’efficienza cala drasticamente. Altre tecnologie solari sono passive e prettamente domestiche: materiali capaci di assorbire calore dalle finestre e rilasciarlo la notte, o pannelli montati sul tetto di casa, che producono acqua calda per uso domestico. Quali sono i problemi?
La radiazione diventa elettricità: si converte. Non tutta. Il fattore di conversione di una cella fotovoltaica, ovvero la percentuale di radiazione solare che può essere trasformato in elettricità, varia da tecnologia a tecnologia. Migliorare questo fattore è lo scopo principale della ricerca nel campo. La luce è composta da fotoni, ovvero scatolette, pacchetti d’energia che ha una larga gamma di lunghezze d’onda.
Il recettore o, semplificando, il pannello, ne converte solo una parte: semplificando molto, non più del circa 34 per cento in condizioni di normale operatività per un pannello a cella singola, e poco meno dell’87 per cento per pannelli multi-cellula, ma è un esercizio teorico. La realtà ci sposta più verso un massimo globale del 60 per cento (non di tutta l’energia solare, solo di quella piccola parte che arriva) anche nel più perfetto, e futuro, degli impianti. Tutto il resto viene perduto: questo è il primo problema. Un secondo problema è la ricombinazione dei materiali: senza andare troppo nel tecnico, quando avviene una ricombinazione, nel pannello un ‘buco’, ovvero l’assenza di un elettrone in quella parte di spazio fisico, viene riempito da un elettrone caricato negativamente che sta scorrendo come energia elettrica, e quella parte di energia si perde anch’essa: il pannello riemette un fotone, rovesciando il processo, oppure va a unirsi a qualche impurità e difetto del materiale rilasciando calore. E ancora: un serio problema dell’energia solare è che la potenza in uscita si può ridurre anche del 70 per cento in un solo minuto. Dipende dal sole. Poi, di notte il sole non c’è, e siccome la radiazione riflessa è troppo bassa per poter generare elettricità – e un flusso altalenante di alimentazione non è adatto ad esempio a un uso industriale – servono batterie, che sono costose e che devono attualmente essere prodotte con tecnologie a loro volta potenzialmente dannose per l’ambiente, o che richiedono materiali rari come il Coltan, che introduce problemi etici di sfruttamento e del quale si è molto parlato. Batterie che vanno rese più stabili – estremizzando: batterie che non si incendiano e non esplodano e siano più durature, ovvero oggetti che non siano da sostituire ogni 3 anni. Per arrivarci ci vorranno ancora tempo e rilevanti investimenti. Ultimo fattore della semplificazione, eccessiva, che abbiamo fatto finora: le celle solari, che contengono materiali semiconduttori, lavorano meglio alle basse temperature: cosa che si concilia male con il sole stesso. Il pannello solare esposto al sole, per poter essere efficiente, va molto raffreddato e per raffreddarlo ci vuole energia, che va prodotta o dal pannello stesso o da qualcos’altro, e il ciclo vizioso riprende. Tenendo conto anche del fatto che il calore rovina il pannello, accorciandone la vita: l’IRENA ha stimato che le tonnellate di pannelli solari esausti abbia superato le 300.000, e che per il 2050, vista la rapida crescita, si possa arrivare a 78 milioni: il recupero o riciclo dei pannelli è generalmente un’attività costosa e ci sono preoccupazioni legate alle emissioni di cadmio, un cosiddetto metallo pesante, molto tossico per l’uomo quando si lega a composti organici e cancerogeno. Le piante assorbono il cadmio disciolto nell’acqua attraverso le radici, e una grande centrale solare con pannelli degradati può disperdere cadmio nell’aria, che può essere respirato, e nel sottosuolo, facendolo entrare nel ciclo alimentare.
Facciamo un riepilogo finale. Nel 2011, l’energia prodotta dalle rinnovabili solari era ferma a un 10 per cento del fabbisogno d’energia mondiale, per salire poi lentamente verso un 13 per cento nel 2017 (ancora una volta statistiche IRENA), poi verso il 15 per cento attuale. Non si può dire poco, oggettivamente: ma si può, con lucidità, dire: largamente insufficiente. Qualche numero reale dall’Europa: in Germania, nel 2016, in giornate di sole, l’energia solare è stata sufficiente a soddisfare il 35 per cento del fabbisogno della rete elettrica (e nei fine settimana, giorni in cui le aziende sono normalmente chiuse o lavorano a regime ridotto, il 50 per cento). In Italia, dove abbiamo più sole ma un territorio più difficile e spazi meno estesi, circa il 14 per cento del fabbisogno. Di nuovo un avviso però: d’inverno questo diventa molto molto meno. Negli ultimi anni è emersa anche nella corsa verso l’energia solare la Cina, che è diventata il leader nella produzione di pannelli:7 degli 11 principali produttori di pannelli solari sono in Cina, il sessanta per cento della produzione mondiale. È il caso di dire, inventati negli Stati Uniti e prodotti in Cina, che è anche il paese nel quale stanno venendo costruite le più grandi fattorie solari al mondo.
Esiste quindi globalmente, sempre Trump a parte – al quale sicuramente comprare pannelli solari in Cina non fa piacere – un forte supporto popolare che spinge i governi verso l’utilizzo di fonti rinnovabili che eliminino le emissioni di ossido di carbonio. La possibilità di avere successo dipende dal costo e dall’efficienza della tecnologia, che sta via via migliorando con il passare degli anni ma che potrebbe arrivare a un tetto di conversione non facilmente superabile e non sufficiente al fabbisogno. Fabbisogno che aumenta anche più velocemente di quanto aumenti l’efficienza delle rinnovabili: la fame di energia elettrica cresce costantemente. Quello che viene prodotto da una singola sorgente non è sufficiente a soddisfare la richiesta, ed è necessario sia operare attraverso complessi mix che utilizzare sistemi di backup e batterie quando una delle fonti non è disponibile. A sua volta, questo fa aumentare di moltissimo i costi, e la povertà energetica sta colpendo molte famiglie nel mondo occidentale e non può essere accettata da governi di paesi emergenti. Se il carbone continuerà a costare molto meno, i paesi emergenti, dove non si vive come in Svezia, non avranno mai accesso alle tecnologie rinnovabili o al denaro per poter richiedere una consulenza – magari svedese – e il ciclo infinito di discussione continuerà. E fornire tecnologia ed energia gratis ai paesi emergenti, magari per risolvere fame e carestie che spingono fra le altre cose a emigrare verso il paradiso dei paesi del nord, di solito, non piace a nessuno.
[r.s.]
