Massimo Pedretti

Fonti rinnovabili. Sole serbatoio inesauribile

Pietro Menna e Francesco Pauli, L’energia solare. Inesauribile, pulita, conveniente, Bologna, Il Mulino, 2010, pp. 136, € 9,80

Una riflessione sull’energia: quali sono le alternative “pulite” ai combustibili? Quali le loro effettive utilità e i possibili impieghi? Ma soprattutto: qual è l’attuale situazione energetica mondiale? L’energia solare è la protagonista di questa allarmante analisi, che ci apre una finestra su una realtà che è necessario e urgente modificare.

Dietro le azioni che compiamo quotidianamente c’è una costante di cui ci dimentichiamo spesso, ma che è fondamentale per la nostra vita. In ogni momento, anche se restiamo immobili, magari sdraiati su un letto, stiamo consumando energia. Respiriamo, il cervello e il cuore lavorano, il nostro corpo ha una temperatura certamente diversa dall’ambiente e deve mantenere l’equilibrio: per fare tutto questo consumiamo parte dell’energia incamerata con il cibo, che è stato prodotto da qualche parte e portato fino a noi. Se poi ci muoviamo il consumo aumenta. Anche la casa in cui ci troviamo necessita di energia, così come uscendo per recarci al lavoro ne serve altra ancora. E così via.

Solo fissando l’attenzione sulle nostre azioni possiamo capire che l’energia ci occorre ogni momento e possiamo così avere un’idea di quanto debba essere grande la quantità utilizzata nel mondo. Se ne resero conto, per la prima volta nella storia dell’umanità, alcuni scienziati e un piccolo numero di appassionati autodidatti all’epoca pionieristica della prima rivoluzione industriale, agli inizi del XIX secolo. Tra costoro c’era Alexandre-Edmond Becquerel, un fisico parigino che a soli 19 anni, nel 1839, presentò all’Accademia delle Scienze francese uno studio con la descrizione dei risultati di alcuni suoi esperimenti che mettevano in relazione la radiazione luminosa e l’elettricità. È la scoperta dell’effetto fotoelettrico, cioè la possibilità di ottenere energia dal sole: una prima, coraggiosa sfida a carbone e petrolio.

Alexandre-Edmond fin da piccolo si era appassionato all’attività del padre, Antoine Cesar, direttore del Musee d’Histoire Naturelle parigino: trascorreva gran parte del suo tempo nel laboratorio di ricerca del museo e rimase presto affascinato dagli studi sulla luce che si stavano effettuando in quel periodo. Il giovane Becquerel, pur provocando spesso danni alla strumentazione cui tanto teneva papà, si concentrò sugli effetti fotochimici dello spettro solare e ottenne risultati all’epoca sorprendenti.

I suoi studi continuarono tutta la vita e la sua eredità fu raccolta nel 1883, al di là dell’oceano Atlantico, da Charles Fritts, un tecnico statunitense che costruì la prima cella solare usando selenio e oro: un grande risultato per gli annali della storia, ma con un’efficienza ancora inferiore all’1% e dunque con un effetto pratico nullo per le attività umane e per l’inventore, che non ne poté trarre alcun beneficio. La strada era comunque aperta, pur in un mondo che stava cominciando a riempire di soli combustibili fossili il serbatoio per dare energia e far funzionare a pieno regime il motore dell’impetuoso sviluppo industriale.

Cominciarono a cambiare drasticamente lo stile di vita e le prospettive dell’intera umanità (anche per i Paesi poveri, che ne subivano quasi esclusivamente conseguenze negative). Oltre un secolo e mezzo dopo i primi studi di Becquerel il consumo mondiale annuo di energia primaria è arrivato a toccare i 400 miliardi di miliardi di joule (la grandezza che misura l’energia), cioè 400 esajoule, di cui 300 relativi a combustibili fossili. Si tratta di un tema centrale per il nostro futuro, che si presta ad analisi di ogni tipo: scientifico ed economico ma anche politico e culturale.

Per millenni l’umanità ha tratto energia dal lavoro muscolare degli uomini e degli animali, dal vento (mulini e imbarcazioni), dai corsi d’acqua (mulini e navigazione fluviale) e dalle biomasse (legname). Nelle grandi civiltà del passato senza il lavoro muscolare degli schiavi non si sarebbero mai potute realizzare grandi opere come le piramidi, la muraglia cinese o il Colosseo. Cosa sono dunque, oggi, questi joule di cui tanto abbiamo bisogno? Pensiamo ad esempio a quando usciamo dalla doccia, rilassati e tonici, e vogliamo asciugarci i capelli: ci poniamo in accappatoio davanti allo specchio e ci curiamo della piega della chioma, o di quello che ne resta, ma non del fatto che per far funzionare l’asciugacapelli per dieci minuti consumiamo 72 mila joule di energia, pari a quella prodotta da uno schiavo romano in buona salute che lavora per mezz’ora alla costruzione del Colosseo. Fare il bucato a 60 gradi con una lavatrice di classe A (cioè una delle più efficienti) equivale invece a utilizzare per un’ora il lavoro di una quindicina di schiavi. Ecco perché dovremmo cominciare a familiarizzare con i joule e ricordarci più spesso di pensare, in un’epoca in cui in gran parte del nostro pianeta gli schiavi per fortuna non esistono più, che entro breve non potremo permetterci i consumi senza limiti degli ultimi cinquant’anni.

Alcuni esempi possono darci la misura della situazione e costituire lo spunto per una riflessione corretta sull’uso fatto delle fonti energetiche che sono nella stiva dell’astronave Terra, una stiva, ricordiamocelo, non inesauribile. Si stima, tanto per dirne una, che dal 1940 in poi il 10% di tutta l’energia utilizzata nel mondo sia stato impiegato per lo sviluppo e la costruzione di armamenti. Energia sprecata per distruggere e non per costruire. Guardando avanti e pensando a un mondo più pacifico, basti dire che se la Cina e l’India avessero 780 auto ogni mille abitanti come Usa e Ue consumerebbero 8 miliardi di barili di petrolio ogni anno, pari a un quarto dell’intera produzione mondiale. La domanda è: chi fornirà questo carburante ai due colossi emergenti dell’economia mondiale?

In tema di ambiente, invece, dobbiamo tenere presente che agli attuali ritmi l’umanità ogni anno produce e immette nell’atmosfera circa 30 miliardi di tonnellate di anidride carbonica. Se si va avanti così da qui alla fine del secolo la temperatura media del pianeta aumenterà di 3 gradi centigradi e il livello dei mari si innalzerà. Per concludere, un ulteriore dato quantitativo che ci parla dell’ingordigia di alcuni rispetto agli altri quando ci sediamo tutti allo stesso tavolo (la Terra) per gustarci la torta (le risorse) che il nostro bel pianeta ci offre per vivere: un cittadino degli Stati Uniti consuma energia come due europei, sei cinesi, 22 indiani e 70 keniani. Ma, oltre che per le evidenti disuguaglianze, l’Onu è preoccupata anche del fatto che nel prossimo trentennio dovranno avere accesso ad alti livelli di energia 2,5 miliardi di persone. Chi la fornirà e a quale prezzo?

È evidente che qualcosa deve cambiare e non c’è tanto tempo da perdere. Per ragioni etiche e morali, ma anche per scongiurare la catastrofe di un mondo a corto di fonti primarie e dunque esposto a forti rischi di destabilizzazione politica e sociale o di “guerre dell’energia”. E bisogna pure scongiurare un altro tipo di catastrofe, quella ambientale. La strada è una sola: ridurre i consumi e gli sprechi, sforzarsi di utilizzare prodotti del proprio territorio, giocare la carta del riciclo e del riuso dei prodotti, puntare alle fonti rinnovabili per produrre energia e togliersi dalla testa il più presto possibile che il destino del pianeta sia quello di crescere all’infinito in termini economici e demografici. Questo significa aprire le porte a una nuova filosofia di sviluppo.

Ogni anno la popolazione mondiale aumenta di 75 milioni di unità e si calcola che nel 2030 saremo vicini agli 8 miliardi. Tutti costoro, partendo naturalmente da situazioni completamente diverse, aspirano a un maggior benessere materiale e per raggiungere questo obiettivo hanno bisogno di energia. Con l’energia, infatti, si può fare quasi tutto, anche sopperire alla scarsità di altre risorse, come ad esempio l’acqua potabile: dall’acqua del mare si può ottenere acqua potabile, però al prezzo di un litro di petrolio per ogni tre metri cubi di acqua. Non ci pensiamo quasi mai, ma dietro ogni cosa c’è consumo di energia e dunque c’è la necessità di reperire una fonte per produrla.

Riprendiamo allora il filo del ragionamento dall’attuale consumo mondiale di energia primaria: 400 esajoule con tendenza alla crescita. Un punto di partenza importante, come aveva intuito Becquerel, è il Sole, che irradia ogni anno la Terra con 5,5 milioni di miliardi di miliardi di joule, pari a 5 milioni e 500 mila esajoule. Vale a dire 13.750 volte l’attuale consumo di energia sulla Terra, un dato impressionante anche se va tenuto presente che non tutta questa enorme quantità può essere sfruttata dall’uomo a fini energetici.

Pietro Menna (responsabile delle attività di sviluppo delle tecnologie solari alla Direzione generale dell’energia della Commissione europea) e Francesco Pauli (ricercatore in Statistica all’università di Padova, si è occupato all’Enea di tematiche legate all’economia del settore energetico) hanno saputo mettere a frutto la loro esperienza con un libro che ha il grande pregio di affrontare in modo chiaro e approfondito il tema dell’energia solare, con rigore scientifico e senza prestare il fianco alle facili critiche ideologiche.

L’assunto di partenza imprescindibile, quando si parla di energia, è il seguente: pur non tenendo conto del fatto che l’utilizzo di combustibili fossili provoca ogni anno l’immissione di miliardi di tonnellate di anidride carbonica nell’atmosfera, con conseguenze gravissime, bisogna giocoforza considerare che carbone, petrolio e gas naturale (oltre all’uranio per il nucleare) si sono formati nel corso delle ere geologiche e si esauriranno nel giro di alcune generazioni.

Gli studiosi più accreditati ci dicono che già oggi possiamo contare su un’alternativa praticabile ai combustibili fossili, pur se le fonti rinnovabili (solare, eolico e geotermico) non sono ancora in toto economicamente convenienti. Ma è qui che le scelte politiche e i conseguenti investimenti pubblici dovrebbero aiutare a superare gli ostacoli tecnologici, ripagando in tempi ragionevolmente brevi i costi sostenuti per avere energia pulita e abbondante grazie alle fonti rinnovabili. Tra queste l’energia solare è certamente la più promettente, per almeno due motivi: non pone problemi di approvvigionamento né d’impatto ambientale. L’unica limitazione che si intravede, nel lungo periodo, è la quota massima di radiazione che si può captare e, quindi, la superficie massima che può essere utilizzata per intercettare i raggi del Sole.

È stato dimostrato come, installando impianti solari nelle località dove la tecnologia è utilizzata al meglio, allo stato attuale delle conoscenze si otterrebbe una potenza complessiva, a livello mondiale, di 580 mila miliardi di watt (l’unità di misura della quantità di energia per unità di tempo, quella utilizzata anche per quantificare il lavoro degli schiavi), pari a 580 TW (terawatt). Per avere un termine di confronto si consideri che attualmente nel mondo la potenza necessaria per soddisfare tutta la richiesta di energia è pari a circa 4,5 TW, destinati a raggiungere i 7,8 TW entro il 2030. Dunque potenzialmente, solo potenzialmente, i numeri ci sarebbero. I costi attuali delle tecnologie solari sono tuttavia ancora alti, in particolare per il fotovoltaico.

Abbiamo visto che i primi dispositivi che sfruttando l’effetto fotovoltaico realizzarono la conversione dell’energia solare in energia elettrica risalgono al 1890. Nel 1930, grazie all’utilizzazione del silicio, si riuscì a raggiungere un’efficienza del 6%. Ancora troppo poco. Parliamo, dunque, di curiosità scientifiche, che però hanno trovato nuovo slancio negli anni Settanta grazie alle ricerche legate al programma spaziale americano. Gli scienziati statunitensi erano alla disperata ricerca di sistemi affidabili e di lunga durata per fornire elettricità ai satelliti in orbita, per questo scopo le celle solari si dimostrarono l’unica soluzione possibile. Nello spazio le celle esposte alla luce del Sole erogavano elettricità ininterrottamente e mostrarono agli scienziati due vantaggi rispetto alle batterie: non richiedevano accumulo ed erano molto più leggere. Forse non tutti lo sanno ma le strumentazioni dei satelliti sono oggi alimentate esclusivamente con celle solari.

Negli ultimi quarant’anni le celle solari hanno registrato un notevole abbattimento dei costi, con relativo aumento dell’efficienza: nel 2009 le nuove installazioni di moduli fotovoltaici nel mondo hanno superato i 10 mila MW (megawatt) di potenza, quasi raddoppiando il totale degli impianti funzionanti fino a quel momento. La sfida tra i centri di ricerca è ora sui materiali: dalle celle di silicio, tuttora utilizzato, fino a leghe di fosforo, arsenico e gallio con rendimenti che oscillano fra il 40 e il 60%. Ma questi sono aspetti tecnici che senza l’ausilio delle scelte politiche trovano ancora ostacoli nella corsa al superamento dei combustibili fossili.

Torniamo allora alla vita di tutti i giorni per capire meglio di cosa si sta parlando. Stando a quanto riferisce l’Autorità per l’energia elettrica e il gas, in Italia un utente che consuma ogni anno 3300 KWh (kilowattora, la potenza per unità di tempo) paga dai 17 ai 20 centesimi per KWh, a seconda del fornitore, con cui vengono coperti la produzione di energia elettrica, i servizi di rete, la commercializzazione e altri oneri. Purtroppo il solare (il fotovoltaico più del termodinamico) rimane decisamente la più costosa delle fonti di energia, rinnovabili e non. C’è però un aspetto che induce a essere ottimisti: la luce che il Sole ci regala è gratis e durerà senza problemi per almeno altri 5 miliardi di anni. A quell’epoca l’umanità, se ancora popolerà la terra, dovrà affrontare ben altri problemi per garantirsi la sopravvivenza.

Per restare concretamente all’oggi, la cattiva notizia è che il passaggio su grande scala verso nuove fonti di energia richiede tempi lunghi e dunque lo sviluppo di un sistema energetico sostenibile non sarà facile nè veloce. È necessaria una strategia di lungo periodo che possa reggersi su ingenti investimenti pubblici, politiche certe e cooperazione tra gli Stati. La strategia energetica europea, cui il nostro Paese fa riferimento, è fondata su tre obiettivi fondamentali: la sicurezza degli approvigionamenti energetici, la competitività del sistema industriale e la sostenibilità dello sviluppo economico-sociale. In questo contesto matura l’obiettivo di incrementare fino al 20% la quota di energia proveniente da fonti rinnovabili entro il 2020.

Per fare questo, però, occorrono investimenti pubblici da indirizzare sia alla realizzazione di grandi impianti (enti, scuole, ospedali ecc.) che allo sviluppo degli impianti privati di piccole dimensioni (condomini o singoli utenti). Ma finché il cittadino, come avviene attualmente, verrà chiamato a sborsare tra i 10 e i 20 mila euro per istallare un impianto fotovoltaico in grado di coprire la bolletta energetica della propria famiglia, con prospettive aleatorie sull’abbattimento dei costi, non sarà facile convincerlo a passare all’energia solare. Cosa diversa è se l’ente pubblico (Comune, Provincia o Regione) deciderà di offrire finanziamenti in grado di coprire la spesa, salvo poi rientrare una volta che l’utente, grazie alla sovrapproduzione di energia, incasserà i denari dall’ente erogatore (Enel o chi per essa).

La buona notizia è invece culturale: sono maturate e stanno crescendo velocemente una coscienza collettiva e nuove sensibilità sulle tematiche ambientali ed etiche. Da questa consapevolezza è giunta quella spinta dal basso cui si deve lo sviluppo delle fonti di energia pulita nell’ultimo decennio e che può accelerare ulteriormente nei prossimi anni, facendo pressione su una classe politica troppo spesso miope di fronte alle scelte di lungo periodo.

MASSIMO PEDRETTI lavora nell’ufficio dei capiredattori centrali del quotidiano ‘Il Messaggero’. Oltre a seguire l’organizzazione del giornale si occupa di temi legati all’ambiente, quali energie rinnovabili, rifiuti, alimentazione. Ha tenuto per tre anni un laboratorio di comunicazione giornalistica al corso di laurea in Discipline della Comunicazione alla facoltà di Lettere e Filosofia dell’università di Bologna.

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