«Il modo in cui la crisi energetica può essere sconfitta nei paesi ricchi è quello di fare cadere l’illusione che il benessere dipende da un consumo di energia sempre crescente»
Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani
La sfida energetica oggi è un grande tema, possiamo sentire la gente parlarne in qualsiasi luogo e in qualsiasi momento. In particolare, ogni giorno sentiamo alcune notizie sullo sviluppo delle energie rinnovabili, una corsa veloce verso l’espansione della green economy. Anche se questo è decisamente auspicabile, i metodi e le finalità di questa corsa frenetica non sono, a mio avviso, quelle giuste. L’obiettivo principale è solo sulla crescita annuale della capacità installata di energie rinnovabili e i profitti attesi principalmente di grandi interessi commerciali e per gli impianti di potenza altrettanto grandi. La speculazione è il vero obiettivo, i grandi profitti, non altro. L’efficienza energetica, l’utilità reale e la producibilità di tali progetti sono di secondaria importanza.
Ad ogni modo, invece di discutere ulteriormente le ragioni delle mie opinioni, preferisco, e i lettori mi perdoneranno, passare direttamente alla proposta di un’alternativa per affrontare l’attuale crisi energetica ed ambientale, mutualmente correlate con la crisi economica e sociale. La mia proposta si può riassumere in un semplice diagramma, riportato in figura 1, che si basa su quattro punti fondamentali, dalle fonti di energia al consumo di energia. Essi sono: le risorse energetiche rinnovabili, l’efficienza di conversione, la riduzione dei rifiuti e la sobrietà.
FIGURA 1
Il tipo di fonte di energia alla base della nostra società è una scelta cruciale per la sua stabilità, equità e benessere, tre condizioni essenziali per un futuro di pace e felicità in tutto il nostro pianeta. La valorizzazione delle risorse rinnovabili è sicuramente una saggia decisione: non emettono inquinanti e anidride carbonica *, sono più o meno uniformemente diffuse ovunque, usano le risorse naturali e possono essere implementate in piccoli impianti collegati a livello locale per uso diretto. Qualsiasi tipo di risorsa rinnovabile** può essere sviluppata per massimizzare il suo contributo, senza dimenticare il relativo impatto ambientale. Centrali elettriche troppo grandi devono essere evitate in quanto sono principalmente operazione di speculazione, hanno un enorme impatto ambientale e sono controllate da pochi enti. Smart grid locali saranno create con l’obiettivo di scambiare energia fra i vicini di casa e raggiungere la massima efficienza attraverso sofisticati sistemi di controllo elettronici. Oltre ai costi ancora piuttosto elevati e il loro relativo impatto sull’ambiente, le energie rinnovabili hanno due problemi principali: 1) una bassa densità di energia e 2) una produzione discontinua e non del tutto prevedibile (tranne che per la biomassa e, in alcuni casi, l’energia idroelettrica). Il primo punto sarà discusso più avanti. Al fine di compensare la discontinuità, le energie rinnovabili possono essere trasformate in altri tipi di energia: un esempio è la produzione di idrogeno che può alimentare celle a combustibile, motori a combustione o addirittura potrebbero essere utilizzati, in un futuro non troppo lontano, per alimentare piccoli reattore a fusione nucleare fredda.
Le fonti rinnovabili sono fondamentali, ma da sole non sono sufficienti a creare un sistema energetico vincente al fine di superare la triplice crisi: ambientale, crisi economica e sociale. Esse sono solo il primo passo del nostro cammino, dobbiamo andare avanti. «Il flusso sterminato di energia solare e l’ingegno umano non basteranno da soli a salvarci dalla crisi energetica, climatica e ambientale. La transizione energetica richiede un cambiamento radicale di mentalità, stili di vita e pratiche consolidate. Quello che serve è n’iniezione consistente di sobrietà, buon senso e lungimiranza»[2].
Proseguendo nel nostro diagramma, ogni trasformazione di energia comporta inevitabilmente perdite di energia di tipo diverso. L’efficienza di conversione energetica stima quanto è buona una trasformazione: le perdite possono essere diminuite ma non potranno mai essere zero, come indicato dalla seconda legge della termodinamica. Quindi, migliorare l’efficienza energetica è il secondo passo. La tecnologia moderna ed avanzata permette di ridurre le perdite e di progettare nuovi sistemi molto più efficienti e rispettosi dell’ambiente, mentre continua a garantire gli stessi risultati se non migliori. Un esempio sono le lampade a basso consumo che illuminano meglio consumando molto meno. Le trasformazioni di energia consentono alle fonti di energia naturale di essere convertite in energia utilizzabile dall’uomo (calore, energia elettrica, combustibili …) e la riduzione dell’energia disponibile in ingresso a quella utile è descritta dall’efficienza di conversione energetica.
Ci sono principalmente due limitazioni al miglioramento dell’efficienza energetica di conversione. Uno ha ragioni empiriche, poiché è sostenuto dalle leggi della termodinamica.
Le leggi della termodinamica sono di straordinaria importanza. «Dovrebbero essere una parte fondamentale del nostro background culturale, come l’alfabeto, le tabelline, la Costituzione e la Divina Commedia», come affermato da Armaroli e Balzani [2], dovrebbe essere insegnate dalla scuola primaria e persino nelle facoltà umanistiche. La prima legge dice che in un sistema isolato non può essere creata l’energia: l’energia di un sistema isolato è sempre la stessa. Se consideriamo l’Universo, l’energia può essere solo trasformata. Ciò significa che l’energia dell’Universo, anche se enorme, è una quantità limitata. La seconda legge afferma che l’energia nella sua continua trasformazione si deteriora inesorabilmente. Questo è il motivo per cui ogni trasformazione è sempre in relazione con una dissipazione termica di energia, con una crescita di disordine (entropia) e perché l’efficienza di conversione non potrà mai essere la migliore. Pertanto, l’energia nelle sue trasformazioni conserva la sua quantità, ma non la sua qualità.
L’altro limite al miglioramento dell’efficienza di conversione è il paradosso di Jevons, secondo cui una maggiore efficienza può portare ad un uso crescente delle risorse, invece di una loro diminuzione. Ciò è dovuto in parte alla riduzione dei costi e in parte ad una terribile cultura di non-limiti alle nostre esigenze materiali.
Questi limiti al miglioramento della conversione di energia non deve scoraggiare la ricerca e sviluppo di nuove tecnologie e soluzioni, ma deve renderci consapevoli che la scienza e la tecnologia non possono risolvere tutti i problemi che abbiamo creato e che un ulteriore passo in avanti sia strettamente necessario.
Questi primi due punti, le energie rinnovabili e l’efficienza di conversione, sono sicuramente importanti, ma gli ultimi due lo sono decisamente di più. Anche se riuscissimo a utilizzare 100% energie rinnovabili per soddisfare i nostri bisogni energetici e l’efficienza di conversione fosse molto alto, non potremmo comunque affermare di aver superato l’attuale sfida energetica e ambientale. Questi ultimi punti sono fondamentali, e purtroppo oggi sono quasi completamente ignorati.
Andando avanti nel nostro cammino dopo aver ottenuto energia utile abbiamo due scelte possibili: una è usare l’energia, l’altra è sprecarla. Spreco si riferisce all’energia che fa un lavoro effettivo, ma che non è utile a nessuno. Per chiarire meglio con un semplice esempio, è una stanza vuota con la luce accesa. Naturalmente nessuno può beneficiare della luce, quindi l’energia utile per l’illuminazione di questa stanza è completamente sprecata. So che può essere ovvio e banale, ma dato che in pratica questo non viene mai preso in considerazione, ho buone ragioni per credere che non è così ovvio e banale affatto. In ogni caso, è una conseguenza evidente che ridurre o addirittura eliminare lo spreco di energia non diminuisce o compromettere i nostri benefici, non c’è alcuna influenza sul comfort né sul benessere, è sufficiente un sapiente uso di energia, questo è tutto.
Al fine di ridurre lo spreco di energia si può agire sia tecnicamente che culturalmente, con un forte sostegno di riforme politiche. Un grande insieme di tecnologie vecchie e nuove, semplici e sofisticate, economiche e costose possono essere applicate per risparmiare energia eliminando gli sprechi in diversi settori: edilizia, distribuzione di energia, trasporti, illuminazione pubblica e privata, i processi industriali, l’agricoltura e così via. D’altra parte, agendo per il cambiamento culturale della gente molto lavoro può essere fatto nella direzione della riduzione dei rifiuti: l’educazione e la consapevolezza delle persone del ruolo dell’energia nella nostra vita, la sua importanza e l’impatto sulla società dovrebbero essere uno dei primi punti in tutti i programmi culturali ed educativi, oltre all’insegnamento delle leggi della termodinamica e della loro filosofia.
Tornando al nostro diagramma (figura 1), ci rendiamo conto che anche l’energia utile che viene effettivamente utilizzata può essere utilizzata in due modi principali: consciamente o inconsciamente. Non è solo una questione di inquinamento che è strettamente connesso alle conversioni di energia oppure dell’instabilità politica internazionale legata alla fornitura di risorse energetiche primarie sempre più scarse e alle problematiche economiche che ne conseguono. E’ stato mostrato in differenti occasioni che il consumo di energia pro capite non è un parametro affidabile per valutare la qualità della vita in un paese affluente. «Diversi studi dimostrano che le persone che vivono in paesi con elevato consumo di energia sono spesso meno felici rispetto alle persone che vivono in paesi con utilizzo di energia inferiore» [1]. Ciò significa che c’è un limite, più o meno definito, oltre il quale non ci sono miglioramenti sostanziali sulla qualità della vita: surplus di energia e di ricchezza portano a disagi sempre più gravi nonché a infelicità diffusa e disgregazione sociale. Dovremmo liberarci dall’illusione che “più” e “nuovo” è sempre meglio, che i limiti nella nostra vita terrena non esistano e che il nostro benessere e la nostra felicità siano legati solo al soddisfacimento dei nostri bisogni materiali. In una parola, dobbiamo prendere confidenza con una vecchia parola oggi, non molto di moda: la sobrietà. La sobrietà come stile di vita, la sobrietà come filosofia di vita e sobrietà come nuovo paradigma dello sviluppo umano e della ricerca della felicità. La sobrietà è lo slogan che include la consapevolezza individuale che l’eccesso è fisicamente e socialmente dannoso, mentre la giusta quantità ha a che fare con la saggezza, l’autocontrollo e il rispetto, non con la rinuncia o i sacrifici.
Quando prendiamo l’auto per fare pochi metri in città, non stiamo usando l’energia consapevolmente. Lo stesso quando si consuma acqua in bottiglie di plastica, o quando teniamo la nostra casa molto calda in inverno e fredda in estate. In ognuno di questi casi, non siamo consapevoli dell’impatto delle nostre azioni quotidiane e non ci rendiamo conto di come l’energia sia preziosa.
Dopo tutto, la sobrietà è il rispetto dei limiti, significa pensare la vita a misura d’uomo, perseguendo la dose corretta, non l’eccesso, né la scarsità, ma il giusto equilibrio, la via di mezzo. Significa scegliere di prendere le scale piuttosto che prendere l’ascensore. Significa scegliere di andare in bicicletta invece che in moto o prendere un tram invece dell’auto. In ultima analisi, significa evitare l’uso di molti degli schiavi energetici che assistono le nostre vite, e che non sempre rendono migliori.
Al fine di avere un nuovo indicatore per valutare la gestione dell’energia, dalla fonte primaria all’uso finale, si può definire un nuovo parametro denominato coefficiente di sobrietà energetica ESC. Tale parametro è definito come il rapporto tra l’energia primaria disponibile in un sistema e l’energia corrispondente utilizzata consapevolmente come indicato in figura 1:
Il coefficiente di sobrietà energetica è definita come un coefficiente di efficienza, poiché descrive come una risorsa energetica viene utilizzata. Si tratta di un rapporto tra la produzione e la quantità di input, esso rappresenta lo spreco di energia durante l’intero processo. L’efficienza di conversione energetica non potrà mai essere massimizzata come abbiamo visto in precedenza, avremo sempre una perdita di energia. In ogni caso questo approccio cerca di massimizzare un altro importante parametro: l’efficacia, che misura la capacità di un sistema di raggiungere un obiettivo o di soddisfare un bisogno. E’ calcolato come rapporto tra il risultato effettivo e l’obiettivo che si voleva raggiungere. Dal momento che cerchiamo di evitare ogni spreco di energia e la usiamo solo in modo consapevole riusciamo a massimizzare l’efficacia, poiché soddisfiamo il nostro bisogno completamente.
Abbiamo già detto che uno dei maggiori svantaggi delle energie rinnovabili è la loro bassa densità energetica in termini di superficie occupata. L’unico modo davvero soddisfacente per compensare tale svantaggio è quello di adottare una politica di sobrietà energetica insieme ad un mutamento di stile di vita e un profondo cambiamento del modo di pensare la vita stessa. A mio parere, queste scelte potrebbero seriamente condurre la nostra società a raggiungere l’obiettivo agognato del 100% di energia rinnovabile per la produzione di energia elettrica. Tale obiettivo potrebbe essere raggiunto in un tempo relativamente breve.
L’importanza di questi temi è unica e sta crescendo con l’intensificazione della triplice crisi negli ultimi anni. Oltre alla sfida energetica, un’altra sfida imminente è sicuramente legati all’economia globale. Ora dovrebbe essere evidente a tutti che una economia basata sul consumismo e la crescita illimitata in un mondo sensibile e limitato non ha nulla a che fare con la saggezza e la coscienza. Tale sistema è destinato a crollare su se stesso. Dobbiamo affrettarci a sostituirlo con un’alternativa sostenibile. Poiché l’energia è la base di tutte le attività umane e naturali, una strategia energetica vincente è strettamente necessaria.
* Tranne che per la biomassa che emette inquinanti e CO2. In ogni caso il CO2 non è di origine fossile e può essere assorbito dalle piante, senza compromettere l’equilibrio dell’atmosfera terrestre
** E ‘importante sottolineare che il recupero di energia dalla combustione dei rifiuti inorganici, non deve essere considerato una fonte di energia rinnovabile. Le fonti di energia che seguono possono essere classificati come rinnovabili: sole, vento, geotermia, biomassa, idroelettrica, marina.
[1] Armaroli, Balzani – Energy for a sustainable world – Wiley
[2] Armaroli, Balzani – Energia per l’astronave Terra – Zanichelli
Non credo che si possa fare affidamento sul fatto che prima o poi la fusione fredda diventi effettivamente una fonte di energia utilizzabile. Che io sappia nessuno ne ha mai dimostrato incontrovertibilmente il funzionamento. È più probabile che venga sviluppata la fusione calda, quella cioè che si basa su reazioni nucleari che avvengono ad altissime temperature. Ad ogni modo spero che ciò non accada mai, perché se l’umanità disponesse di un’enorme fonte di energia a basso costo la utilizzerebbe inevitabilmente per trasformare in modo radicale il pianeta, ancora peggio di quello che è stato possibile fare utilizzando i combustibili fossili. Mi auguro invece che prendano piede le fonti rinnovabili come il fotovoltaico, che hanno un impatto ambientale limitato e costringeranno le persone ad adottare stili di vita più consapevoli e meno dispendiosi di energia.