La situazione italiana e globale rispetto al fabbisogno energetico è critica: dipendiamo dal petrolio e dal carbone molto più di quanto immaginiamo. I combustibili fossili sono inquinanti, pongono seri problemi per il loro controllo a livello geo-politico e soprattutto potrebbero seriamente non bastare se i paesi emergenti aumenteranno i loro consumi come da previsioni.
Le alternative immediate sono costituite dall'energia atomica, dalle fonti rinnovabili e dall'idroelettrico.
L'atomo ci regala energia in quantità, ma anch'esso pone seri problemi di smaltimento delle scorie, costi degli impianti e sicurezza percepita dalla popolazione. Tra le rinnovabili più utilizzate c'è l'eolico, e soprattutto il solare.
Purtroppo la tecnologia moderna fa sì che il rendimento massimo dei pannelli solari sia del 15% circa, questo vuol dire che il restante 85% di energia che ci fornisce il sole, non riesce ad essere convertito dal pannello.
L'idroelettrico è ancora più limitato per fattori puramente geografici, ad esempio in Italia praticamente tutti i "salti" utili sono già stati utilizzati e non ne rimangono di disponibili.
Quali sono allora le alternative per il futuro? Proviamo a pensarci con un occhio scientifico, tralasciando considerazioni socio-politiche: il nucleare a fissione, come lo conosciamo oggi, sembra una buona soluzione nel breve termine, ma sarebbe di gran lunga più auspicabile migliorare il rendimento e la "pulizia" passando a meccanismi che utilizzino la fusione nucleare in luogo della fissione.
Purtroppo la fusione è ancora un campo di ricerca in cui c'è molto da fare prima di avere a disposizione un sistema in grado di produrre efficientemente energia.
Ma c'è un'altra alternativa nel nostro futuro, che potrebbe vedere la luce in un tempo forse remoto, ma forse no: le solar farm orbitali, ne potete sapere di più dopo il break.
La stazione spaziale internazionale e gran parte dei satelliti in orbita, ricavano tutta o parte dell'energia per funzionare dal sole, utilizzando pannelli solari spiegati nel vuoto, che riescono a raccogliere energia in maniera più efficiente, per due motivi principali:
Il primo motivo è che trovandosi fuori dall'atmosfera terrestre, non subiscono l'assorbimento della stessa, e i raggi solari non sono quindi filtrati.
Il secondo motivo è puramente tecnologico, poichè l'efficienza dei pannelli solari usati in campo aerospaziale è sensibilmente superiore a quella dei pannelli domestici, così come il costo.
Nuove tecnologie al momento in sviluppo e un'ottimizzazione dei costi, potrebbero portare ad uno sviluppo economico di satelliti con grandi pannelli solari altamente efficienti per raccogliere energia direttamente nello spazio.
Le alternative immediate sono costituite dall'energia atomica, dalle fonti rinnovabili e dall'idroelettrico.
L'atomo ci regala energia in quantità, ma anch'esso pone seri problemi di smaltimento delle scorie, costi degli impianti e sicurezza percepita dalla popolazione. Tra le rinnovabili più utilizzate c'è l'eolico, e soprattutto il solare.
Purtroppo la tecnologia moderna fa sì che il rendimento massimo dei pannelli solari sia del 15% circa, questo vuol dire che il restante 85% di energia che ci fornisce il sole, non riesce ad essere convertito dal pannello.
L'idroelettrico è ancora più limitato per fattori puramente geografici, ad esempio in Italia praticamente tutti i "salti" utili sono già stati utilizzati e non ne rimangono di disponibili.
Quali sono allora le alternative per il futuro? Proviamo a pensarci con un occhio scientifico, tralasciando considerazioni socio-politiche: il nucleare a fissione, come lo conosciamo oggi, sembra una buona soluzione nel breve termine, ma sarebbe di gran lunga più auspicabile migliorare il rendimento e la "pulizia" passando a meccanismi che utilizzino la fusione nucleare in luogo della fissione.
Purtroppo la fusione è ancora un campo di ricerca in cui c'è molto da fare prima di avere a disposizione un sistema in grado di produrre efficientemente energia.
Ma c'è un'altra alternativa nel nostro futuro, che potrebbe vedere la luce in un tempo forse remoto, ma forse no: le solar farm orbitali, ne potete sapere di più dopo il break.
La stazione spaziale internazionale e gran parte dei satelliti in orbita, ricavano tutta o parte dell'energia per funzionare dal sole, utilizzando pannelli solari spiegati nel vuoto, che riescono a raccogliere energia in maniera più efficiente, per due motivi principali:
Il primo motivo è che trovandosi fuori dall'atmosfera terrestre, non subiscono l'assorbimento della stessa, e i raggi solari non sono quindi filtrati.
Il secondo motivo è puramente tecnologico, poichè l'efficienza dei pannelli solari usati in campo aerospaziale è sensibilmente superiore a quella dei pannelli domestici, così come il costo.
Nuove tecnologie al momento in sviluppo e un'ottimizzazione dei costi, potrebbero portare ad uno sviluppo economico di satelliti con grandi pannelli solari altamente efficienti per raccogliere energia direttamente nello spazio.
Il progetto è senza dubbio ambizioso, ma del tutto fattibile dal punto di vista tecnico.
Il problema si sposta però ad un altro: come inviare sulla terra l'energia prodotta?
Un tempo si pensava che l'energia elettrica non potesse essere trasmessa a distanza, ma poi gli studi sull'elettromagnetismo hanno dimostrato che ogni onda elettromagnetica, che sia nel campo visibile (luce) o nel campo delle onde radio (ad es. microonde), trasporta con se energia.
Questa energia, nell'attuale periodo storico, viene prevalentemente utilizzata per trasportare segnali ed informazioni da un punto ad un altro, ma siamo già in grado di trasportarci dentro un "semplice" fascio ad alta potenza per muovere semplicemente energia come obiettivo principale.
L'orbita GEO, ovvero geostazionaria, sembra la più adatta per ospitare un sistema del genere, in quanto tutti i satelliti in quella posizione appaiono come stelle fisse a terra, ed è quindi più semplice direzionare un fascio di energia con precisione e costanza nel tempo.
Prendiamo due conti trovati da wikipedia e proviamo ad analizzarli per avere un'idea del fenomeno con cui ci stiamo confrontando:
Per avere un'intensità del fascio a microonde di 23 mW/cm², considerata sicura per non friggere per sbaglio un'intera città, occorre un'antenna sul satellite di circa 1km di diametro, un'antenna (o meglio rectenna http://it.wikipedia.org/wiki/Rectenna) al suolo di 10km di diametro e soprattutto un pannello solare di circa 20km², ipotizzando di utilizzare pannelli solari ad altissima efficienza (43%) al momento in sviluppo.
Ciò manderebbe a terra una potenza compresa tra 5 e 10 GW (gigawatt).
Per avere un'idea più precisa dell'utilità del sistema, l'Italia ha un fabbisogno che oscilla tra i 22 e i 50 GW, ciò vuol dire che con soli 5 mega satelliti del genere si potrebbe coprire addirittura l'intero fabbisogno.
Purtroppo i costi sono elevatissimi, stimati fra gli 11 e i 320 MILIARDI di dollari per un singolo sistema, a seconda della tecnologia dei pannelli utilizzata.
Considerando il caso più ottimistico, costruire 5 stazioni costerebbe 55 miliardi di dollari, e fornirebbe 50GW istantanei circa, idonei a coprire il fabbisogno italiano.
L'equivalente costo del nucleare ad oggi è circa di 1 miliardo di dollari per GW, calcolato per la costruzione di una nuova centrale nucleare, ciò vuol dire una spesa "quasi" identica.
Ovviamente la stima è troppo ottimistica, e la tecnologia dovrà ancora svilupparsi prima di poter costruire qualcosa del genere.
Un sensibile risparmio si potrebbe ottenere con una stazione lunare, magari costruita con materiali locali da un apposito team di robot, ma questa è una storia di cui parleremo in seguito...
Fonte: Wikipedia
Il problema si sposta però ad un altro: come inviare sulla terra l'energia prodotta?
Un tempo si pensava che l'energia elettrica non potesse essere trasmessa a distanza, ma poi gli studi sull'elettromagnetismo hanno dimostrato che ogni onda elettromagnetica, che sia nel campo visibile (luce) o nel campo delle onde radio (ad es. microonde), trasporta con se energia.
Questa energia, nell'attuale periodo storico, viene prevalentemente utilizzata per trasportare segnali ed informazioni da un punto ad un altro, ma siamo già in grado di trasportarci dentro un "semplice" fascio ad alta potenza per muovere semplicemente energia come obiettivo principale.
L'orbita GEO, ovvero geostazionaria, sembra la più adatta per ospitare un sistema del genere, in quanto tutti i satelliti in quella posizione appaiono come stelle fisse a terra, ed è quindi più semplice direzionare un fascio di energia con precisione e costanza nel tempo.
Prendiamo due conti trovati da wikipedia e proviamo ad analizzarli per avere un'idea del fenomeno con cui ci stiamo confrontando:
Per avere un'intensità del fascio a microonde di 23 mW/cm², considerata sicura per non friggere per sbaglio un'intera città, occorre un'antenna sul satellite di circa 1km di diametro, un'antenna (o meglio rectenna http://it.wikipedia.org/wiki/Rectenna) al suolo di 10km di diametro e soprattutto un pannello solare di circa 20km², ipotizzando di utilizzare pannelli solari ad altissima efficienza (43%) al momento in sviluppo.
Ciò manderebbe a terra una potenza compresa tra 5 e 10 GW (gigawatt).
Per avere un'idea più precisa dell'utilità del sistema, l'Italia ha un fabbisogno che oscilla tra i 22 e i 50 GW, ciò vuol dire che con soli 5 mega satelliti del genere si potrebbe coprire addirittura l'intero fabbisogno.
Purtroppo i costi sono elevatissimi, stimati fra gli 11 e i 320 MILIARDI di dollari per un singolo sistema, a seconda della tecnologia dei pannelli utilizzata.
Considerando il caso più ottimistico, costruire 5 stazioni costerebbe 55 miliardi di dollari, e fornirebbe 50GW istantanei circa, idonei a coprire il fabbisogno italiano.
L'equivalente costo del nucleare ad oggi è circa di 1 miliardo di dollari per GW, calcolato per la costruzione di una nuova centrale nucleare, ciò vuol dire una spesa "quasi" identica.
Ovviamente la stima è troppo ottimistica, e la tecnologia dovrà ancora svilupparsi prima di poter costruire qualcosa del genere.
Un sensibile risparmio si potrebbe ottenere con una stazione lunare, magari costruita con materiali locali da un apposito team di robot, ma questa è una storia di cui parleremo in seguito...
Fonte: Wikipedia
Nessun commento:
Posta un commento