Energia sostenibile pedalando ? Molto meglio le rinnovabili

Chi è passato da Bologna recentemente, avrà certamente notato un albero di natale particolare in pieno centro vicino alla fontana del Nettuno: Un pino alto 14 metri con alla base una decina di biciclette (anche per bambini) con cui pedalando si potevano accendere le luci. Di fatto un albero illuminato a energia umana. Diversi amici mi hanno chiesto, se fosse dotato di batterie, quanto bisognerebbe pedalare al giorno per mantenerlo sempre acceso 24h, considerato che è dotato di ben 12 eco-cyclette corredate di altrettanti generatori dinamo a corrente elettrica continua.

Alla domanda è difficile dare una risposta, non sapendo quanto possano assorbire le luci con cui era stato addobbato (erano comunque del tipo a led, quindi a basso consumo). Ne ho approfittato però per fare una ricerca un po più generale per rispondere a una domanda solo all'apparenza diversa:

Quanto dovrebbe pedalare ogni italiano, ogni giorno della sua vita domenica inclusa, per produrre tanta energia elettrica quanta quella che gli serve mediamente per tutto il resto della giornata ?

Per rispondere a questa domanda occorre fare qualche semplice calcolo, in particolare occorre dividere il calcolo in due parti. In primo luogo bisogna calcolare se esiste l'energy payback time del sistema uomo-dinamo, che rappresenta il "tempo di ritorno energetico", ovvero il tempo necessario affinché l'energia generata dalla pedalata compensi quella necessaria per costruire l'arnese stesso su cui sto pedalando (bici + generatore). In secondo luogo occorre calcolare la quantità di energia media generata durante ogni ora di pedalata raffrontandola con il fabbisogno stimato di energia pro-capite di un italiano medio.

La risposta a entrambi i quesiti la trovate qui. Questo articolo di ASPO nasce da uno ottimo studio di Enzo Zanchini risalente al 2005, che invito tutti a leggere, perché oltre a svelare i risvolti di questa curiosità (la dinamo umana) comprende una completa ed esauriente panoramica sulla pianificazione in Italia delle varie fonti energetiche convenzionali e rinnovabili, oltre a una introduzione sul problema dei cambiamenti climatici. Questo lavoro di altissima qualità potete scaricarlo in PDF.

Ma veniamo al dunque, la dinamo umana. I dati sul fabbisogno energetico medio di un italiano (comprendendo la sola energia elettrica, non il riscaldamento o l'autotrazione) si ricava dividendo il fabbisogno nazionale per la popolazione. Nel 2003 è stato di circa 18 GigaJoule per anno, equivalenti a una energia consumata in un anno pari a circa 5000 KWh. Quindi, la domanda diventa, quanto dovremmo pedalare ogni giorno  per generare 18 GJ in un anno ?

L'energia umana sviluppabile continuativamente da un essere umano ben allenato, che pedala su una dinamo ad altissimo rendimento per un ora, può sfiorare i 100 Wh, cioè sviluppa una potenza di circa 100W. Limitandosi a 5 ore al massimo di pedalata per ogni giorno (comprese le domeniche), che è il massimo che a mio avviso si possa chiedere a un poveraccio destinato ad un siffatto lavoro, si possono ricavare circa 1.8 MegaJoule di energia al giorno (1 MegaJoule = 0,278 KWh), che in un anno fa circa 0,66 GigaJoule all'anno.

Ora, 0,66 GigaJoule riferito ai 18 GigaJoule che ogni italiano consuma mediamente direttamente o indirettamente in un anno, equivale a circa il 3,6% del suo fabbisogno! Pertanto è dimostrato come sia impossibile soddisfare il nostro fabbisogno di energia elettrica semplicemente pedalando.

Anche pedalando 5 ore ogni giorno possiamo coprire solo il 3,6% del nostro consumo di energia elettrica.

Questo ragionamento prende anche il nome di "paradosso del ciclista", che ben si presta a spiegare per quale motivo alcune fonti rinnovabili sembrano promettenti sulla carta, cioè in grado di ripagarsi da sole in breve tempo, ma al contempo essere inutili in una prospettiva su larga scala. Il succo è che occorre valutare sempre con molta attenzione le logiche di tipo "Energy payback time", ovvero il rapporto fra il costo energetico e la produzione annuale di energia (espresso in anni), che anche se positivo può essere indice di validità solamente per scopi di nicchia e non su larga scala.

Uno metodo di produzione potrebbe avere un efficienza interessante dal punto di vista puramente energetico ma, nella pratica, le aree coltivate per nutrire i ciclisti (o asini o altri animali) sarebbero talmente ampie da rendere l’idea improponibile. L’uso diretto o indiretto dei biocombustibili come fonte energetica ad esempio è interessante per molti scopi ausiliari, ma non è comparabile con l’energia fotovoltaica che è almeno due ordini di grandezza più efficiente nell’uso del territorio.

Il paradosso del ciclista vale allo stesso modo se anziché un uomo si sfrutta un animale per questo compito ingrato, potrebbe sicuramente ripagarsi da solo la biada per sopravvivere, ma non può produrre abbastanza energia per soddisfare l'esigenza di noi umani spreconi, a meno di non lasciare il 99% dello spazio di questa terra alle loro esigenze anziché alle nostre. Solo petrolio, gas naturale e carbone possono farlo (perché hanno in loro una densità di energia enormemente concentrata), peccato però che purtroppo si stiano esaurendo molto velocemente e domani potrebbero non essere più disponibili nelle quantità necessarie per sostenere i nostri consumi.

E le rinnovabili ? Apparentemente sono soggette anche esse al paradosso del ciclista, tanto è vero che la loro penetrazione nel mercato dell'energia è tuttora a livello insignificante. Tuttavia hanno un enorme vantaggio rispetto ad altre soluzioni (come la propulsione animale o i biocarburanti): la loro limitazione non è fisica ma tecnologica. Di vento e di sole ce n'è in abbondanza per tutti, il payback time è positivo, dobbiamo solamente riuscire tecnologicamente a concentrare abbastanza energia da rendere le rinnovabili "scalabili" e quindi sfruttabili su larga scala.

Oggi possiamo riuscirci in due modi, migliorando l'efficienza di generazione e migliorando l'efficienza di utilizzo, è una questione puramente tecnologica, non di costo. I miglioramenti nell'eolico e nel fotovoltaico sono continui e costanti, se la ricerca verrà sostenuta a sufficienza nel giro di 20 anni potrebbe esserci il sorpasso che renderebbe conveniente costruire questi impianti in sostituzione delle vecchie centrali in dismissione, a parità di potenza erogata. Magari per allora si saranno affacciate sul mercato altre tecnologie molto promettenti come il Kitegen o il solare a concentrazione. Sarà un mondo interessante.

Leggi l'articolo il paradosso del ciclista

Scarica lo studio di Zanchini/Morini

Le rinnovabili costano troppo ? Allora non funzionano

Una delle critiche maggiormente rivolte alle fonti energetiche rinnovabili è che costano troppo e sono troppo inefficienti, il vento non tira sempre, il sole non è sempre disponibile, l'Italia consuma annualmente almeno 337TWh di energia elettrica (dati Terna), pertanto le rinnovabili saranno relegate a coprire solo una fetta insignificante del fabbisogno (0.4% per il solo fotovoltaico), quindi non funzionano. Se l'Italia dovesse andare tutta a rinnovabili, i costi sarebbero oggi proibitivi. Per il fotovoltaico siamo ad appena 700MW installati, in totale, decisamente pochino, quindi è la tecnologia che funziona male ?

Dire che qualcosa funziona o non funziona solo perché economicamente conveniente oggi oppure no, è ovviamente una fesseria. La fotoseintesi clorofilliana ad esempio ha una efficienza inferiore all 1%, le piante non vanno nemmeno a riscuotere i proventi del “conto energia”, eppure funzionano benissimo.

I pannelli solari (non termici, quelli sono un altra cosa) hanno efficienza media che oggi arriva al 13% comodo comodo, 15% e oltre usando materiale monocristallino, con esperimenti su tecnologie multigiunzione (che utilizzano uno spettro solare più ampio) che arrivano ad oltre il 30% di efficienza!

L’efficienza di una autovettura nel bruciare gasolio arriva si e no al 15% !!! Ne dobbiamo quindi dedurre che costruire automobili per consentire la mobilità personale a tutto il mondo è una sciocchezza dal punto di vista economico e che meglio sarebbe andare a piedi, in bicicletta, o fare solo auto elettriche, certamente enormemente più efficienti (e meno inquinanti) ?

Il nocciolo della questione è che esporre considerazioni economiche oggi per decidere se una tecnologia è capace di darci benessere in futuro oppure no è un puro non-senso. Fra venti o trenta anni, solo gli sceicchi potranno permettersi petrolio, uranio, gas naturale (e forse neppure loro), pertanto non appare esserci altra scelta, a meno di arroccarsi in fantomatiche prospettive di ripresa estrattiva dei prodotti petroliferi.

Le banconote sono un combustibile molto inefficiente, bruciate in un falo, ma utilizzate per creare una nuova infrastruttura mondiale per renderci indipendenti dalle fonti fossili sono BEN SPESI. Anche se avessero un ritorno economico EROI di 30 anni. Semplicemente non c'è altra alternativa se non questa, spendere ogni risorsa di oggi per l'infrastruttura energetica del futuro basata su fonti rinnovabili distribuite e su reti elettriche intelligenti (scambio di energia con i vicini).

Se esiste un altra alternativa, qual'è ? Il costosissimo nucleare a fissione di III generazione ? Ponti sullo stretto ? Tav ? Inceneritori ? Ulteriori cementificazioni del territorio ? Sono tutte favole senza futuro, dopo che saranno state costruite (a debito pubblico nella maggioranza dei casi) assai probabilmente ne assisteremo alla loro sgretolazione per mancanza di manutenzione. Si può investire oggi solo in ciò che è conosciuto e previsto utile per domani, oggi sono le tecnologie rinnovabili, domani forse il nucleare a fusione, chissà, l'importante è avere già da oggi una strategia che preveda seriamente cosa ci servirà davvero domani, e non sarà certo io credo un nuovo ponte.

Dite che con le rinnovabili si potrà coprire al massimo un 10% del fabbisogno mondiale ? Bene, il problema diventa il fabbisogno mondiale, significa che, se non vogliamo radere a zero il pianeta terra come fosse una immensa isola di pasqua, dovremo abituarci tutti a consumare il 10% di oggi, così come avveniva una cinquantina di anni fa, dove il solo idroelettrico bastava e avanzava per le necessità dell’Italia.

Quindi, basta parlare di ponti fra regioni che non hanno nemmeno un sistema ferroviario decente, ci serve ricerca e sviluppo in campo energetico, come avviene in Germania, che grazie a questi investimenti già oggi è riuscita a raggiungere e superare gli obiettivi di Kyoto, e parte con il piede giusto per quelli in corso di Copenhagen.

Quanta CO2 si emette per produrre un kilowattora?

Da fonte Greenpeace, si ricava la seguente tabella di massima:

• 940 grammi da incenerimento rifiuti solidi urbani Italia
• 900 grammi da impianto tradizionale a carbone
• 800 grammi da impianti a "carbone pulito"
• 720 grammi da olio combustibile
• 650 grammi valore medio Italia 2004 impianti termoelettrici (media da fonti fossili)
• 530 grammi valore medio Italia 2004 (tutte le fonti)
• 500 grammi da gas da impianto tradizionale
• 370 grammi da gas da impianto a ciclo combinato (turbogas)
  
• 0 grammi da idroelettrico
• 0 grammi da eolico
• 0 grammi da solare fotovoltaico
• 0 grammi da biomasse

In sostanza, un inceneritore emetterebbe più CO2 di una centrale a carbone e quasi tre volte rispetto ad un impianto turbogas!

"Nei rifiuti è presente sia una componente organica, le cui emissioni di CO2 sono considerate nulle, che una componente di plastiche che invece è una fonte fossile a tutti gli effetti in quanto derivata dal petrolio, le cui emissioni vanno conteggiate"

spiega Giuseppe Onofrio, direttore delle campagne di Greenpeace.

"Dai dati ufficiali che annualmente vengono presentati alla Convenzione quadro sui cambiamenti climatici, risulta che a parità di energia prodotta i termovalorizzatori emettono più anidride carbonica rispetto alla media della produzione elettrica. Così gli incentivi che dovrebbero essere dedicati alle fonti rinnovabili - che hanno emissioni nulle di CO2 - vengono spesi per aumentarle".

Una centrale a biomasse emette inoltre zero solo se davvero utilizza biomasse e non assimilati a biomasse, cioè esclusivamente sfalci e residui di legno o cellulosa completamente rinnovabili.

Per quanto riguarda il nucleare, dato mancante, esso dovrebbe a rigore essere nullo, tuttavia come risulta dalla ricerca di Sergio Zabot sembra che il processo di arricchimento dell'uranio non sia propriamente neutro dal punto di vista dei carburanti fossili impiegati, pertanto andrebbe probabilmente aggiunto questo contributo. Anche il sole 24 ore ha pubblicato la stessa notizia.

Il picco del nucleare

Rilancio da ecoalfabeta un post contenente una analisi molto interessante sullo stato dell'energia nucleare in Europa. Dal 2000 non è stata costruita più nessuna centrale nucleare, nemmeno in Francia, il "picco" di installazioni (gran parte delle quali continuano a funzionare tuttora) è avvenuto a metà degli anni ottanta, come si può vedere dal grafico. Da noi si parla di un ritorno al nucleare, perché non è stato fatto anche dagli altri paesi in questi ultimi anni ? Negli stati uniti l'ultima centrale nucleare costruita risale addirittura alla fine degli anni 70! Precisamente nel 1979, data nella quale c'è stata la piccola "chernobyl" americana, l'incidente di Three Mile Islands.

La risposta verso chi propina oggi il nucleare è semplice, le centrali costano talmente tanto che nessun privato investirebbe mai i suoi soldi nella loro costruzione, devono obbligatoriamente essere finanziate dallo stato, pertanto con i soldi dei cittadini, che quindi pagheranno abbondantemente di più del risparmio teorico che avrebbero con l'energia a minor costo in bolletta.

Tralascio i tuttora irrisolti problemi di tipo ecologico per lo stoccaggio delle scorie, non è quello il motivo principale per il quale non le si costruiscono praticamente più. Forse in futuro potranno rappresentare una scelta accettabile nella ipotesi di una crisi dovuta all'eccesso di produzione di gas serra (problema che i reattori nucleari fortunatamente non hanno). Allo stato attuale é molto meglio investire sulle rinnovabili, sicuramente assai più remunerative per ogni euro speso. Inoltre, una unità di produzione di energia rinnovabile, può essere ridotta in scala fino al livello della singola abitazione (pannelli solari), credo che una centrale nucleare personale da giardino sia ad oggi un obiettivo decisamente ambizioso se non irrealizzabile.

Volete sapere dove sono dislocate tutte le centrali in Europa ?

Consultate la mappa sul sito della Internetional Nuclear Safety Center.

Rimarrete sorpresi di scoprire che gran parte delle centrali francesi in attività siano dislocate a ridosso dell'Italia... Ma davvero credete che i francesi prenderanno bene la cosa, semmai l'italia dovesse avviare un proprio programma nucleare ? E' assai probabile che ci chiedano i danni!

Il raggiro Cip6

Tratto da un articolo del blog ASPO Italia gestito da Ugo Bardi, la lista di chi ha goduto degli scandalosi incentivi statali che dovevano essere destinati alle fonti rinnovabili:

Dal 1992 gli italiani pagano i sovrapprezzi elettrici “A3”, imposti dal governo di allora (Andreotti) col pretesto del sostegno alle fonti rinnovabili; fonti che invece non sono mai state adeguatamente sostenute perché il gettito di quel balzello è sempre andato in gran parte a fonti dette “assimilate alle rinnovabili”, ma invece inquinanti, come i residui petroliferi e i rifiuti non biodegradabili. Il 6 novembre 2003, la truffa è stata stimata in 30 miliardi di euro dalla X^ Commissione della Camera, che l’ha definita “Una tassa occulta in favore dei petrolieri”. Nel 2004, i 10 maggiori beneficiari di una “torta” da 3.511,4 milioni di euro (saliti a 3.988,6 nel 2005 ed a 4.361,7 nel 2006) sono stati: Edison (53,4%), ERG-Garrone (10,8%), Sarlux-Moratti (10.3%), Rosignano Energia (6,3%), Foster Weeler (5,1%), EniPower (3,8%); ApiEnergia (5,3%), Elettra GLT (3,2%), Irene (0,9%), Italiana Coke (0,3%). L’ultima concessione Cip6 a scadere dovrebbe essere quella di Sarlux-Moratti, nel 2021. Uno sconcio ormai tanto radicato nel sottobosco politico-energetico italiano che una misteriosa manipolazione della Finanziaria 2007, tendente ad allargare le possibilità di godimento della torta Cip6, è stata di fatto accettata dal governo; cosicchè l'ignota "manina" ha potuto dire di avercela fatta ai propri intuibili mandanti.

Immagine artistica rappresentante la Raffineria ERG a Genova-San Quirico di Cecilia Ravera Oneto.