Energia domani 3; Un’idea controcorrente: Un tentativo di previsione delle fonti di energie del futuro

La risposta alla domanda “quale sarà l’energia nel futura” richiede l’applicazione dei criteri di selezione a alle forme di produzione, trasporto e stoccaggio di energia.
I criteri:
· Disponibilità
C’è da distinguere:
Disponibilità di materie prime a costi ragionevoli.
Disponibilità dell’energia elettrica in corrispondenza al consumo. L’energia elettrica va divisa in energia di base, costante e energia variabile.
· Ecologia
Il concetto di ecologia oggi si concentra sulla riduzione o l’eliminazione dell’emissione di anidride carbonica. Le previsioni di evoluzione climatica basate su questo concetto sono sbagliate. Eppure questo concetto condiziona gli sviluppi per l’energia futura.

Il concetto dell’ecologia invece dovrebbe garantire a tutti gli uomini che vivono adesso o in futura la vivibilità del pianeta. Con questo concetto l’energia nel futuro segue vie diverse da quelle attuali.

L’ecologia include concetti di sicurezza contro incidenti e attacchi.

L’ecologia va imposta per legge, altrimenti…..
· Economicità
L’economicità va valutata senza le falsificazioni del mercato come il costo dei diritti di emissione dell’anidride carbonica e senza sovvenzioni.
Energia non concorrenziale non troverà acquirenti.

Petrolio
Disponibilità: La disponibilità della risorsa petrolio finirà. Tra circa 50 anni. Nei prossimi decenni occorre prepararsi a sostituirlo.
L’energia prodotta con derivati del petrolio:
Con motori diesel: Disponibilità istantanea, perfetta.
Con turbine a gas, la produzione si adegua al fabbisogno nel giro di minuti
In stazioni termoelettriche con turbine a vapore: Adeguamento nel giro di ore
Come carburante di automobili e aerei: L’unica che è disponibile e dà autonomia.
Ecologia Oggi gli idrocarburi derivati dal petrolio sono sotto accusa per un notevole contributo all’aumento dell’anidride carbonica nell’atmosfera. I modelli che considerano l’attuale concentrazione troppo alta hanno portato a previsioni sbagliate. La riduzione delle emissioni di anidride carbonica imposta dal protocollo di Kyoto è inutile.
Il vero inquinamento da petrolio era causato dal contenuto di zolfo. Sorgente di anidride solforosa e di seguito di acido solforico nell’aria. Causa di piogge acide con conseguente morte di alberi. Problema risolto. Dal gasolio lo zolfo viene rimosso. E’ rimasto il problema della propulsione navale. Il carburante usato contiene il 3,5% di zolfo. Il futuro è anche per questi utilizzatori un idrocarburo senza zolfo. Questione di leggi.
L’attuale concentrazione dell’anidride carbonica nell’atmosfera va bene. La ricerca deve stabilire il limite. Un aumento porterebbe a vantaggi per le piante e per l’agricoltura.
Quando e se sarà troppa, occorre catturare l’anidride carbonica e riciclarla in impianti di fotosintesi che creano in maniera più o meno diretta nuovi idrocarburi, che restano il mezzo ideale per lo stoccaggio e il trasporto di energia.
Idrocarburi resteranno il carburante per le automobili. Quelle elettriche hanno un’autonomia insufficiente.
Nelle automobili sarà più difficile catturare l’anidride carbonica, ma forse non impossibile. Occorre mirare su automobili che ne producano di meno. 60 kW di potenza sono più che buoni. L’energia delle frenate va ricuperata. L’automobile è un mezzo di trasporto, non un giocattolo. Non dev’essere inutilmente grande o potente.
Per gli aerei il recupero dell’anidride carbonica risulta impossibile. Forse occorre limitare il traffico aereo. Durante l’eruzione del vulcano in Islanda si è visto che molti viaggi possono essere sostituiti da videoconferenze.
Economicità L’energia su base del petrolio è economica. Sopporta una tassazione elevatissima.
Carbone
Disponibilità: Si stima che le riserve di carbone durino, all’intensità di utilizzo attuale, più di mille anni. In altre parole: per il futuro prossimo c’è. Se finisce tra 1000 anni, questo non presenta un criterio per limitare l’utilizzo attuale.
Ecologia I depositi di carbone si sono formati tramite la fotosintesi nel giro di diecine o centinaia di milioni di anni dall’anidride carbonica nell’atmosfera. Se riportiamo questa quantità di anidride carbonica nell’atmosfera tramite la combustione delle riserve di carbonio, è meglio che conosciamo prima i meccanismi di eliminazione tramite fotosintesi e tramite solubilizzazione nel mare. E’ meglio che conosciamo in maniera attendibile l’effetto serra causato dall’anidride carbonica. Ed è meglio che conosciamo il valore ottimale della concentrazione nell’atmosfera.
Alla lunga forse il carbonio non va consumato in mille anni, ma sostituito da idrocarburi ottenuti con la fotosintesi dall’energia solare. Sarebbe una sostituzione di un’energia fossile con un’energia rinnovabile, senza però modificare i metodi di trasformazione in energia elettrica o altro.
Economicità Il carbone è economico. La concorrenzialità però è artificialmente modificata per il costo dei diritti di emissione di anidride carbonica.
Gas naturale
Disponibilità :Se si include il metano da idrato di metano dal fondo del mare, la disponibilità c’è per migliaia di anni.
Comodamente sfruttabile in tutti i metodi termici. Sfruttabile per la generazione di idrogeno che può produrre energia elettrica a rendimento altissimo.
Ecologia Produce anidride carbonica, ma meno del carbone e degli idrocarburi.
Quando l’anidride carbonica nell’atmosfera raggiungerà il limite ammissibile, si dovrà raccogliere l’anidride carbonica e usarla per la fotosintesi.
Economicità E’ un mezzo molto economica per il trasporto e la trasformazione dell’energia. Dato che è un gas, ci sono limiti di stoccaggio. Il costo attuale è dovuto più a speculazioni e tassazione che a costo di estrazione e trasporto.
Energia idroelettrica
Disponibilità Si adegua in maniera istantanea alle necessità di utilizzo. Quantitativamente lo sfruttamento è alla saturazione. Possibilità di aumento scarse.
Ecologia Non produce nessun tipo di inquinamento
Pericolosità: Qualcuno sostiene che sarebbe più pericolosa dell’energia nucleare. Ma questo fa parte della metodologia della lobby nucleare.
Le dighe si prestano a attacchi terroristici. Le conseguenze però non sarebbero mondiali e a lungo termine come sarebbero le conseguenza di attacchi terroristici a centrali nucleari.
Economicità Costa poco, ma non ce n’è abbastanza.
Biogas
Disponibilità Attualmente disponibile in quantità modeste. Idoneo per riscaldamento e per produzione di energia elettrica con turbine a gas con un adeguamento al consumo nel giro di ore
Può sfruttare risorse quantitativamente enormi come i rifiuti, la paglia, le foglie cadute degli alberi.
Ecologia Usa sostanze che altrimenti producono anidride carbonica per decomposizione. Non è inquinante e neutra per l’anidride carbonica.
Economicità Probabilmente concorrenziale anche senza sovvenzioni. Siamo in fase di avviamento con sovvenzioni.
Nucleare
Disponibilità Le centrali attuali sono basate sulla fissione dell’uranio 235. L’uranio con costi di estrazione ragionevoli finisce tra circa 60 anni.
Con reattori convertitori veloci si può arrivare a sfruttare la maggior parte dell’uranio 238, trasformandolo in plutonio. L’uranio 238 fa il 99,3% dell’uranio naturale. La disponibilità diventerebbe effettivamente illimitata. I reattori convertitori veloci in passato sono stati giudicati troppo pericolosi. Il Giappone ha fermato un prototipo di convertitore veloce 15 anni fa ma l’ha rimesso in funzione in maggio 2010.
Le centrali nucleari sulla base di fissione possono variare la potenza solo lentamente, dallo 1% al 3% al minuto e non devono scendere sotto il 30 % della potenza massima. Variazioni più veloci sono pericolose. Questi reattori sono idonei solo per l’energia di base, costante. Tradizionalmente la potenza di centrali nucleari non veniva variata affatto. Sviluppi recenti mirano a una variabilità più veloce.
La Francia ha troppa energia nucleare. La conseguenza è che svende l’energia elettrica quando la produzione supera il fabbisogno.
Reattori nucleari si possono costruire sulla base di torio 232, che viene trasformato in uranio 233. Il torio 232 sulla terra c’è circa quattro volte di più rispetto all’uranio. L’utilizzo sarebbe quasi totale. La disponibilità effettivamente infinita.
La fissione degl isotopi dell’idrogeno deuterio e trizio viene sviluppata da 50 anni. Finora nessun impianto ha prodotto più del 40% dell’energia necessaria per farlo funzionare. E’ meglio non contare sulla disponibilità.
Se funzionasse la disponibilità sarebbe infinita.
La fusione fredda non funziona.
Ecologia Le scorie altamente radioattive prodotte dai reattori nucleari attualmente, secondo la quantità di energia elettrica prodotta, sono 196 000 tonnellate. Calcolate con un “burn up” di 40 GWD/t (Giga Watt Day per tonnellata di Uranio metallico).
Le scorie possono essere usate da terroristi per la produzione di bombe sporche (esplosivo tradizionale che viene usato per disperdere le sostanze radioattive).
La quantità di scorie esistente può rendere la terra non più abitabile.
Dobbiamo essere sicuri che per circa 100 000 anni queste scorie non vadano in mano a malintenzionati.
Abbiamo il problema di stoccaggio delle scorie. (da una tesi di dottorato dell’università di Padova, di Marco Calviani, 2009). Fino a 1000 anni è prevedibile la tenuta di soluzioni ingegneristiche. Per dopo occorrono siti geologicamente sicuri. Il problema non è stato risolto.
Per almeno 100 000 anni dobbiamo essere sicuri che le scorie non vengano affondate nel mare. Il sospetto è che sia già successo.
I reattori di quarta generazione dovrebbero “trasmutare” le scorie a vita lunga cioè gli transuranici nettuno, plutonio, americio e curio in scorie con radioattività tipo beta, a vita molto più breve e ridurre il tempo di stoccaggio sicuro a solo qualche migliaio di anni. Ma è ancora incerto se i reattori di quarta generazione sono fattibili.
Reattori al torio producono scorie transuraniche in quantità estremamente minore. Il problema dello stoccaggio delle scorie sarebbe molto più modesto. Basta metterle via per qualche millennio. (e’ più facile scrivere una garanzia per mille anni che una garanzia per tre anni)
La sicurezza delle centrali nucleari è una questione di credibilità.
Negli anni sessanta i massimi esperti hanno sviluppato teorie della sicurezza dei reattori nucleari. Il risultato era che il primo incidente serio poteva succedere al più presto tra diecimila anni. I trent’anni successivi hanno dimostrato che queste teorie erano perfettamente sbagliate.
Gli “esperti” sono quelli che trovano quello che gli viene detto di trovare. Altrimenti vengono sostituiti.
I reattori di seconda generazione erano “assolutamente sicuri”. Eppure i livelli di sicurezza dei reattori di terza generazione è “ulteriormente aumentato”.
Reattori del tipo convertitori veloci, in passato fermati o proibiti per eccesso di pericolosità tornano in vita. Il mondo è diventato meno sensibile.
Economicità Reattori nucleari producono energia elettrica al prezzo più basso di tutti. Premesso che il problema di stoccaggio delle scorie non sia considerato e premesso che i danni causati da incidenti non siano coperti da assicurazioni.
Per il problema delle assicurazioni c’è un’uscita: Per i danni “stocastici”, cioè soprattutto i tumori, che nascono in tempi anche remoti dagli incidenti non è dimostrabile il nesso causale con incidenti nucleari nei singoli casi. Con questo criterio risulta che l’incidente di Cernobil ha causato 50 morti, nessun ferito, nessun ammalato (Franco Battaglia su “il giornale”, aprile 2010). Assicurare i danni diretti è possibile.
Eolico
Disponibilità Disponibile solo quando c’è vento. Occorrerebbe un sistema di stoccaggio dell’energia elettrica, ma non c’è. Anche per questo servirebbe un sistema di stoccaggio sulla base di idrogeno.
Il vento nel mare del nord è quasi affidabile, 8 metri al secondo. Nel mediterraneo è meglio non contarci. Con una velocità media di 4 metri al secondo non si produce un gran che di energia.
Ecologia Non produce nessun tipo di inquinamento. Quelli sulla terra ferma sembra che uccidono un numero elevato di uccelli, che non sanno scansare oggetti così veloci. Sotto contestazione da ambientalisti.
Economicità La concorrenzialità senza sovvenzioni e senza la penalizzazione delle emissioni di anidride carbonica per i concorrenti è da dimostrare. Gli impianti finora installati hanno problemi di resistenza alla fatica e di durata.
Il dimensionamento non è quello per le condizioni d’esercizio, ma quello di sopravivenza al vento più forte.
Solare con pannelli fotovoltaici
Disponibilità Anche questo avrebbe bisogno di un sistema di stoccaggio di energia elettrica su base di idrogeno.
Ecologia Senza problemi
Economicità Senza sovvenzioni e senza penalizzazione delle emissioni di anidride carbonica per i concorrenti da dimostrarsi.
Potrebbe essere usata per l’autonomia energetica di strutture piccole, tipo villette o quartieri. Occorre risolvere il problema dello stoccaggio di energia con idrogeno. Ci sarebbe un notevole risparmio di infrastrutture per la distribuzione dell’energia elettrica.
Solare termico:
Disponibilità In confronto con il fabbisogno umano di energia l’energia solare è disponibile in quantità infinita. Come aree i deserti del mondo potrebbero essere usate senza alcun problema. Lo stoccaggio dell’energia viene risolto con sali fusi. Funziona, ma è poco efficace. 1 Megajoule per chilogrammo.
Ecologia Senza problemi
Economicità Da dimostrare. L’organizzazione “Desertec” ci sta provando. Il problema è che è nato dalla convinzione che le emissioni di anidride carbonica siano comunque dannose. L’economicità basata sul costo dei diritti di emissione di anidride carbonica potrebbe essere incerta nel futuro.
Solare con fotosintesi:
Disponibilità Quella dell’energia solare. Sarà la sostituzione del petrolio. Ci sono 50 anni di tempo per creare le strutture necessarie.
Come superfici utilizzabili ci sono i deserti del mondo
Ecologia Permette di riciclare l’anidride carbonica, trasformandola da scarto indesiderato in materia prima importante.
Economicità Gli impianti saranno semplici.
In confronto con altri metodi di sfruttamento dell’energia solare risolve in maniera economica il problema di stoccaggio e trasporto dell’energia sulla base di idrocarburi o simili.
Con idrocarburi da fotosintesi automobili e aerei avranno un autonomia ragionevole anche dopo la fine del petrolio.
Idrogeno
L’idrogeno non è una fonte di energia primaria, ma è un mezzo efficace di trasporto e stoccaggio di energia. Può essere prodotto da energia solare tramite l’elettrolisi dell’acqua, o da reforming del metano, o con centrali nucleari, o da carbone. Può essere usato per la produzione di energia elettrica con “fuel cell”. Rendimento: intorno al 90%. Può essere usato in turbine a gas o motori a scoppio.
Una pipeline progettata per metano, se viene usata per idrogeno porta quattro volte più energia. L’idrogeno ha una contenuto energetico specifico superiore e una viscosità più bassa.

Elmar Pfletschinger

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46 pensieri su “Energia domani 3; Un’idea controcorrente: Un tentativo di previsione delle fonti di energie del futuro

  1. eccomi di ritorno finalmente!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
    raga, torno solo adesso dopo una 2 giorni d’esami da paura, dovevo liberarmi ieri sera, invece sono dovuto tornare a dare l’orale stamattina.

    adesso mi rimetto in pari con il NIA’s Sunspot Number

      (Quote)  (Reply)

  2. sand-rio :
    Ho l´impressione che non sappia neanche lui di cosa parla… se Playnghaarp hai qualche link, possibilmente serio, a cui attingere sulle cose che hai detto, invece di sparare alla cieca, faresti una cosa gradita a molti.

    Penso che PlayingHaarp si riferisca a Tesla e alla sua ipotetica fonte di energia inesauribile che andava captata con un’apposita macchina/antenna.

      (Quote)  (Reply)

  3. Mistral-101 :

    sand-rio :
    Ho l´impressione che non sappia neanche lui di cosa parla… se Playnghaarp hai qualche link, possibilmente serio, a cui attingere sulle cose che hai detto, invece di sparare alla cieca, faresti una cosa gradita a molti.

    Penso che PlayingHaarp si riferisca a Tesla e alla sua ipotetica fonte di energia inesauribile che andava captata con un’apposita macchina/antenna.

    Appunto ipotetica cosí come ipotetico é il moto perpetuo.
    Certo é stato brevettato il motore magnetico di Perendev, per esempio, ma di brevetti simili é piena la storia, poi occorre vedere la fattibilitá concreta.

      (Quote)  (Reply)

  4. indopama :
    bell’articolo Elmar, bravo e realistico.
    fotovoltaico ed eolico vanno bene finche’ rimangono su di un libro, le fonti di energia classiche rimangono quelle buone, nel frattempo si deve cercare qualcosa di nuovo fuori da tutti gli schemi esistenti, cosa che forse e’ gia’ stata fatta e che pero’ non viene ancora divulgata. vedremo, l’importante e’ vederla non in modo tragico, come mi sembra stai cercando di mostrarlo tu.

    l’Eolico è molto vantaggioso. Ha un ottimo rapporto prezzo/kwh
    Anche il fotovoltaico lo sarebbe, visto la povertà dei materiali di cui è composto, ma fino a che il 98% di questa tecnologia è in mano a multinazionali petrolifere……

    Comunque sia, gradirei non far morire i miei figli intossicati.
    Preferirei avere qualche comodità in meno ed una aria migliore.

      (Quote)  (Reply)

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