L’energia solare si divide in più ambiti. Quelli utilizzabili per l’uomo sono: la tecnologia fotovoltaica che trasforma l’irraggiamento solare in energia elettrica; il solare termico che si genera con la bassa temperatura, circa 100 °C; il solare ad “alta e media temperatura”, in cui il calore diventa termodinamico, cioè diventa energia elettrica. Poniamo attenzione qui alle sorgenti termiche. Tendenzialmente queste tecnologie riescono a soddisfare i bisogni primari, dall’acqua calda al riscaldamento, fino all’energia elettrica quotidiana. Ma, per evitare problemi di investimento e incompatibilità edilizie dobbiamo ripensare anche gli strati dei pannelli attualmente in commercio.
Se pensiamo che il Sole irraggia la Terra circa 9000 volte rispetto al fabbisogno energetico mondiale, la soluzione è lì. Il “tappeto” che ci regala il Sole è distribuito in maniera uniforme in tutto il nostro pianeta. Il problema da gestire, per fisici e ingegneri, è l’intermittenza. Quest’ultima è il risultato dell’alternanza giorno/notte e delle condizioni meteo, quindi altalenante. Ma la tecnologia, soprattutto lo sviluppo di progetti su Smart Grid, deve rendere questo input energetico più efficiente e affidabile.
In tal senso la soluzione ci arriva da un celebre fisico, premio Nobel, Zhores Alferov. Quest’ultimo, a scanso di equivoci e deterrenti dice chiaramente: “Il sole è una fonte inesauribile d’energia completamente pulita da un punto di vista ecologico, non fa prevedere alcuna inclinazione o mutazioni climatiche sulla Terra ed è accessibile a tutti. Non si può privatizzarlo ed è, perciò, la fonte energetica più democratica. Il nostro astro rifornisce la Terra con una potenza di circa 10 Watt elevati alla diciassettesima potenza: tale è la forza del fascio di luce, dal diametro di 12.700 chilometri, il quale illumina in maniera permanente la parte del nostro pianeta esposta al sole in quel momento”.
Alferov ci dà la risposta per ogni sconclusionato tentativo di incentivazione delle fonti fossili. Dice senza giri di parole che il silicio è inefficiente, bisogna spingere sempre più su sistemi nati da nanotecnologie che sfruttano celle multistadio e a concentrazione e sostiene che per coprire i circa 2 miliardi di persone che hanno bisogno di energia dal sole, non avendo altre fonti di approvvigionamento, l’efficienza e la stabilità vanno portate oltre l’80%.
L’action plan della Ue
Ma come deve avvenire questo processo? Prima di tutto occorre attivare investimenti differenti rispetto al nuovo DM sulle fonti rinnovabili. Dovremmo eliminare i registri e lavorare su scaglioni (da 0 a 100 kW, da 100 a 300 kW etc.), snellire le procedure, introdurre audit energetico obbligatorio per tutti e introdurre norme stringenti per codici Ateco e aziende, che devono obbligatoriamente impiegare le fonti rinnovabili per la propria produzione.
D’altronde questo fa paio con il nuovo Circular Economy dell’Unione Europea del 11 marzo. Un action plan, che prevede un Green Deal su come rendere l’Europa il primo continente a impatto climatico zero entro il 2050 attraverso due azioni fondamentali: promuovere l’uso efficiente delle risorse, passando a un’economia pulita e circolare e ripristinare la biodiversità e ridurre l’inquinamento.Tutti i settori devono essere investiti. Un totale di 54 azioni che devono investire in maniera circolare il settore tecnologico, l’industria dell’innovazione, il trasporto privato e pubblico, la decarbonizzazione del settore energetico, una maggiore efficienza energetica degli edifici.
Il ruolo dell’energia termica
L’energia termica in questo asset riveste un ruolo centrale. Pensiamo alla sostituzione dello scaldabagno elettrico con un sistema integrato solare/gas; sviluppo del sistema elettrico con impianto solare e possibilità di sostituzione dei sistemi a gas.
Dato che, si stima, consumiamo ciascuno oltre 50 litri al giorno di acqua calda sanitaria con una temperatura di 45°C termici, sono necessari circa 2 kWh elettrici, con un tasso di conversione, una famiglia di quattro persone utilizza, quindi, 8 kWh elettrici al giorno. La trasformazione da energia primaria in energia elettrica e da elettrica a termica ci porta alla necessità giornaliera di 4,93 kWh primari equivalenti a 4,240 kcal per soddisfare il fabbisogno pro capite. Con la sostituzione dello scaldabagno elettrico con caldaia a gas integrata con collettori solari, il consumo energetico di ciascuno di noi passa da 4,93 a 0,87 kWh. Una riduzione drastica.
L’anidride carbonica che immettiamo nell’ambiente per produrre, nelle stesse condizioni, acqua calda sanitaria è un altro indicatore di cosa abbiamo a disposizione a livello tecnologico. Tornando a considerare come campione la classica famiglia di 4 componenti, il suo fabbisogno di energia elettrica per produrre acqua calda sanitaria con uno scaldabagno elettrico è pari a 7,74 kWh (elettrici)/giorno e in media le centrali termoelettriche italiane producono 1 kWh elettrico emettendo nell’atmosfera mediamente 0,58 kg di anidride carbonica. Quello stesso scaldabagno della famiglia presa in esame immetterà quindi nell’atmosfera una media di 4,5 kg CO2/giorno.
Se invece verrà utilizzata una caldaia a metano, l’immissione sarà di 1,74 kg CO2/giorno, dato che per ogni kWh termico durante la combustione si hanno 0,25 kg di CO2. Per ottenere un vero risparmio sul consumo del gas, almeno del 60%, senza rinunciare a nessun comfort durante l’intero anno, ecco che entrano in gioco gli impianti ibridi solare-gas, che vanno a integrare la caldaia a gas e che, sempre considerando il nucleo familiare di 4 persone, fanno produrre 0,69 kg CO2/giorno.
Pertanto, una volta determinato il carico termico, cioè della potenza termica richiesta alla macchina, analizzata la flessibilità e la capacità di personalizzazione, giochiamo una delle più grandi sfide per e del futuro.
Conclusioni
“Oltre decarbonizzare l’economia occorre molta più energia rinnovabile, facendola crescere dal 18% attuale, almeno al 35% del consumo al 2030, portando già al 2025 le rinnovabili elettriche al 50% e quelle termiche al 33%”, ha dichiarato, lo scorso 13 marzo, il presidente della Fondazione per lo Sviluppo Sostenibile, Edo Ronchi, già ministro dell’Ambiente, in merito al nostro Paese, partendo dal presupposto che nessuna fonte presa singolarmente possa far fronte al fabbisogno energetico globale. L’ideale, quindi, sarebbe un mix di soluzioni che messe insieme possano dare un valore aggiunto al futuro.
