On 09/02/2021 08:17, Roberto Deboni DMIsr wrote:
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> Propongo quindi l'introduzione di definizioni e di una classificazione
> dei "vettori di energia" (energy carriers). Preciso che per "vettore
> di energia" intendo non solo una capacita' di trasporto "spaziale"
> (che e' cio' che si fa con l'energia elettrica), ma anche di trasporto
> "temporale" (che l'energia elettrica proprio non risolve :-).
>
> * vettori organici
> * biomasse
> * fossili
> * nuove
> * abiotici
> * vettori inorganici (per ora idrogeno e ammoniaca)
>
> Quindi, secondo questa classificazione, i cosidetti "combustibili
> fossili", sarebbero "vettori organici del tipo biomasse fossili".
> Quelle che oggi sono definiti "biomasse" in energetica sarebbero
> "vettori organici del tipo biomasse nuove".
> Invece i "carburanti di sintesi" ottenuti direttamente estraendo
> la CO2 dall'aria o da composti minerali, sarebbero "vettori
> organici abiotici".
> Infine, idrogeno e ammoniaca sono semlicemente "vettori inorganici".
>
> Chiedo una critica sulla terminologia e suggerimenti o denominazioni
> alternative. Notare che in scienza e tecnologia, da una classificazione
> e una denominazione corretta/neutra si ha spesso la possibilita' di
> intravedere miglioramenti e progressi altrimenti "nascosti" da
> terminologia ideologiche ovvero propagandistiche.
Butto qui anche qualche considerazione conseguente a questo
diverso modo di classificare e ragionare sui combustibili.
La prima e' l'evidente totale differenza tra energia nucleare
e tutto il resto. In sostanza possiamo definire l'energia
nucleare a fissione come "l'energia della Terra", insieme
all'energia geotermica (quella di Lardarello, per chiarirci).
Tutte le altre fonti attualmente utilizzate in realta' non
"sono fonti", ma vettori di energia da un altra fonte nucleare:
"l'energia dal Sole".
Ambedue queste fonti hanno in comune la distruzione di materia
e sua trasformazione in energia. Il che potrebbe filosoficamente
suggerire di andarci piano nel "consumare" l'energia nucleare
(almeno fino a quando non diventiamo "bravi" a convertire
l'energia in preziosa "materia"). Ma perche' non bloccare del
tutto ogni consumo di energia nucleare ? Perche', in una ottica
di "conservazione della materia", non servirebbe, visto che
l'unica tecnologia oggi funzionanente utilizza un "combustibile"
che si autodegrada da solo nel tempo. Quindi un modesto uso
dell'uranio, ad esempio, non andrebbe ad incidere molto sul
suo naturale decadimento in altri elementi (con perdita di
massa in termini di materia). La discussione "filosofica"
invece avrebbe senso (e forse la sto anticipando) con una futura
tecnologia della fusione nucleare che e' in grado di "consumare"
materia che altrimenti resterebbe stabile per l'eternita', o cio'
che in un universo in lenta progressione verso una morte entropica,
ci e' piu' vicino.
Sempre in pari termini filosofici di "conservazione", ci andrei
piano anche con la geotermia. Finche' si tratta di estrarre il
calore che arriva in superficie naturalmente (vedi le zone
vulcaniche), non ci sono grossi motivi di preoccupazione. Ma
una "estrazione" spinta tramite pozzi profondi, in un conteso
di utilizzo massivo, va indubbiamente ad accelerare il
raffreddamento del magma che avvolge il nucleo della Terra.
E vi ricordo che e' la rotazione del nuclea della Terra che
genera il campo elettromagnetico che ci protegge dal
pericoloso "vento solare". Ovviamente il tutto ragionando a
livelli di milleni, ovvero "filosoficamente".
Nulla da eccepire invece nel catturare l'energia nucleare che
arriva dal Sole. Energia che se non "catturiamo" andrebbe in
ogni caso persa nel "vuoto siderale". La cattura di ogni forma
di energia, non utilizzabile sul momento, presuppone la
necessita' di un "vettore d'energia". Sia per il trasporto,
ma in modo ancora piu' importante, per la sua conservazione
in tempi futuri, del momento di utilizzo (ripeto: la mia
definizione di "vettore di energia" e' la capacita' di
"trasporto nello spazio e nel tempo").
L'ideale di un vettore di energia e' di poterlo "riciclare",
ovvero, come l'emoglobina nel sangue, dopo avere ceduto
l'ossigeno, prendere lo scarto, tornare alla fonte, sganciare
lo scarto (CO2) e riprendere nuovo ossigeno. Quindi, perche'
un vettore sia utile occorre poterlo "ricostituire" il piu'
facilmente e con minore costo (energetico e finanziario) possibile.
Oggi, ogni discussione sull'energia si divide su due fronti:
a) il prelievo di energia di origine nucleare, o dal Sole,
o dalla Terra, o direttamente dall'atomo (quindi, eolico,
fotovoltaico, geotermoelettrico, idroelettrico, solare
termodinamico e fissione nucleare, e forse in un futuro
non lontano, fusione nucleare)
b) il vettore di energia, che grazie alla presenza storicamente
massiccia di scorte di biomasse fossili ha confuso un po' lo
scenario in una ottica di rapina/visione a breve termine,
si e' un po' confuso (e ritengo si e' voluto confondere
ancora di piu' per ragioni di guardagno degli incombenti)
Mi soffermo sul secondo, il vettore di energia, diventato
particolarmente attuale a causa dei problemi causati da un troppo
eccessivo/rapido utilizzo delle biomasse fossili. Il che ci
spinge ad utilizzare meglio fonti "originarie" di energia, che
vanno cioe' a pescare direttamente dal Sole (per ragioni
filosofiche e non, volendo evitare l'uso di quelle della Terra
o dell'atomo). Il problema e' cio' che arriva dal Sole e'
"costante" (relativamente) solo nello spazio, ma sulla Terra
e' esposto alle variabilita' dovute dai cicli giornalieri, dai
cicli stagionali, e dai fenomeni climatici/metereologici.
Non a caso, la tecnologia storicamente "principe" di utilizzo
della fonte "originaria solare", utilizza in modo massiccio
tecniche di immagazzinamento dell'energia: l'idroelettrico,
diffuso maggiormente nella sua forma di idroelettrico a bacino
(la forma "diretta", senza "serbatoio" e' l'idroelettrico
fluente). Eolico e fotovoltaico invece non hanno maturato una
tecnologia dell'accumulo e quindi dipendono da soluzioni
integrative, come quella del "vettore di energia".
Diversamente, il solare termodinamico, oggi per la maggiore
in una applicazione che include ore e ore di accumulo, con
costi relativamente trascurabili, paragonabili (unitariamente)
a quelli dell'idroelettrico a bacino.
A prima vista, potremo dire (ragionando a livello di grande
scala, di nazioni, e non sulle esigenze di un singolo
individuo che sogni ideologicamente l'autarchia energetica,
non importa quanto gli costi finanziariamente) che l'eolico
vada relegato in una posizione marginale ovvero dove la fonte
solare e' scarsa, e il fotovoltaico ignorato totalmente,
privilegiando idroelettrico (ove non gia' sfruttato al massimo
della sua potenzialita') e solare termodinamico (ove ci sia
una decente risorsa solare).
L'idroelettrico e il solare termodinamico pero' vanno bene solo
per la produzione di una forma di energia utilizzabile "al volo",
cioe' l'energia elettrica. E questo in alcuni settori puo'
essere problematico, per esempio, in alcune implementazioni
del trasporto di persone e merci. Se prescindiamo da ferrovie,
filovie e tram, che hanno ovviato alla questione, tramite una
alimentazione continua diretta dalla rete elettrica, un
veicolo ha la necessita' di "accumulare" l'energia, portarla
con se, e poi utilizzarla dopo un certo tempo. Abbiamo cioe'
la necessita' di un trasporto spazio-temporale dell'energia.
Ovvero abbiamo un tipo di utilizzo candidato a beneficiare
dell'utilizzo di un vettore di energia. Agli inizi della
avventura dell'automobile si e' anche sperimentata una
soluzione usando "accumulatori" diretti dell'energia
elettrica (la batteria), ma poi alla fine ha prevalso, per
l'enorme sua maggiore capacita (indubbia due secoli fa)
l'utilizzo di un vettore di energia: la biomassa fossile
che e' il petrolio. Oggi abbiamo avuto un ritorno della batteria
elettrica, ma sono evidente varie limitazioni e alcuni pongono
seri dubbi sulla disponibilita' di minerali sufficienti per
una disponibilita' in massa di batterie di capacita' per l'uso
nelle auto elettriche. A meno di pensare ad un futuro che vede
la fine del trasporto individuale di massa.
Un altro settore problematico, che riguarda le latitudini
non vicine all'equatore, e' quello del riscaldamento
stagionale. In alcuni mesi dell'anno abbiamo un picco di
fabbisogno di energia, e contestualmente la fonte piu'
gettonabile, ovvero il solare termodinamico, ci presenta un
calo della sue prestazioni (che poi avviene per la stessa
ragione per cui richiediamo un picco del nostro bisogno di
energia). Anche qui un approccio con l'accumulo di energia
e' stato dimostrato e applicato, ad esempio, con una rete
tubaria di scambiatori, accumulando calore estivo in strati
umidi del terreno, per poi recuperare tale calore nel periodo
invernale, con l'aiuto di una pompa di calore acqua-aria
(la necessita' della pompa di calore e' dovuta al fatto che
la temperatura di accumulo (meno della temperatura ambiente
durante la fase di accumulo, ad esempio meno di 20°C-30°C, e'
in genere minore della temperatura desiderata/richiesta per
il riscaldamento, minimo 40°C-50°C, a seconda della tecnologia).
Ma il metodo principe resta quello dell'utilizzo di un vettore
di energia, o biomassa fossile (carbone, gas, gasolio), o
biomasse nuova, come biogas, legno, pellet, etc.).
Ed effettivamente ci sono svariati vantaggi di un vettore di
energia, il principale del quale e' quello di essere in grado
di "fare scorta" nei periodi di abbondanza, senza perdite
degne di nota nel tempo. E qui il far entrare nella
equazione energetica un vettore di energia, riporta in
considerazione eolico e fotovoltaico. Infatti, il vettore di
energia riesce ad ovviare al grosso problema delle due
tecnologie: la loro intermittenza. La produzione industriale
del vettore di energia puo' anche non essere "costante", ma
agganciata alla resa degli impianti eolici e fotovoltaici.
Quando c'e' abbondanza, si produce, quando non c'e' vento,
quando non c'e' sole, il fermo di produzione del vettore di
energia non crea problemi, perche' cio' che conta e' il saldo
totale alla fine della stagione.