venerdì, gennaio 25, 2008

Il sole di Roma


created by Antonio Tozzi

Secondo alcuni l'idea di ottenere direttamente dal sole, in tutto o in gran parte, l'energia necessaria per le attività umane è, e resterà sempre, un'illusione. I motivi a supporto di questa tesi sono principalmente: il fatto che l'energia solare è molto "dispersa" (bassa densità superficiale di energia), il fatto che l'insolazione dipende molto dalle condizioni meteo ed è del tutto assente di notte (la cosiddetta "inaffidabilità"), il costo relativamente elevato degli attuali impianti fotovoltaici, l'impossibilità di immettere direttamente la corrente prodotta (continua) nelle reti esistenti (che sono a corrente alternata).

Si può ovviare al problema dell'intermittenza dell'insolazione utilizzando un sistema di stoccaggio dell'energia (per esempio delle batterie di accumulatori) che, immagazzinando l'energia prodotta in eccesso, rispetto al consumo immediato, possa restituircela nelle ore di insolazione meno intensa o durante la notte. E' possibile (e si fa in tutti gli impianti fotovoltaici per uso domestico) utilizzare un apparecchio che converte la corrente continua prodotta dai pannelli in corrente alternata.

Infine, a proposito della questione costi, se da un lato l'attuale eccessiva domanda di celle fotovoltaiche, ne fa lievitare i prezzi, dall'altro essa stimola la ricerca scientifica e tecnologica nel settore e la produzione su scala sempre più vasta, attraendo investimenti sempre più consistenti. Per questa ragione sono plausibili sia importanti progressi tecnologici sia, almeno sul lungo periodo, diminuzioni dei costi degli impianti.Quella che rimane, ed è destinata a rimanere per sempre, insoluta è la questione della bassa densità di energia, l'unica ad essere davvero insormontabile: sfortunatamente si tratta di una caratteristica fisica propria dell'energia solare incidente e non ci si può far nulla: lo sfruttamento diretto dell'energia solare necessita di superfici molto ampie.

Ma qual'è, in particolare relativamente al contesto italiano, il reale impatto di questa circostanza?In Italia non abbiamo grandi spazi altrimenti inutilizzabili come i deserti di Stati Uniti, Nord Africa e Australia. Ogni centimetro quadrato che viene artificializzato è sottratto al patrimonio agricolo, montano o forestale. L'Italia è già affamata di spazio: se ne accorgono immediatamente persino gli ultimi arrivati, gli immigrati che ironizzano sui nostri cimiteri, sulle bare impilate in strutture verticali. Ma in effetti, relativamente al fotovoltaico, il problema si manifesta concretamente solo laddove l'energia elettrica prodotta in una data superficie di territorio è insufficiente rispetto al fabbisogno di quella stessa superficie, il che rende necessario "importare" ulteriore energia elettrica dall'esterno. La situazione più critica che possiamo immaginare è quella dei quartieri centrali delle nostre grandi città, dove la densità abitativa, cioè il numero di abitanti in una data superficie di territorio, è piuttosto elevata.
Il rione Parione è una delle suddivisioni del centro storico di Roma che hanno un'alta densità di popolazione: in base a dati diffusi dal comune, nel 2005 c'erano 3351 abitanti su una superficie di 19,38 ettari. Dunque, una densità abitativa di 172,91 ab/ha. Secondo i dati di Terna S.p.A., in provincia di Roma i consumi medi pro capite nel 2005 erano rispettivamente 1833 kWh e 1415 kWh per il settore terziario e gli usi domestici. Da una tabella del Ministero dell'Ambiente risulta che la produzione annua attesa da un "tipico" impianto fotovoltaico con una superficie di 8 mq situato a Roma è di 1477 kWh. La superficie totale necessaria per coprire l'intero fabbisogno del rione, calcolata con questi dati, è di 5,9 ettari (2,6 ettari per i soli consumi domestici). Si tratta di una superficie relativamente molto grande, rapportata al nostro rione: diciamo che occorrerebbe coprire con pannelli FV circa la metà di tutti i tetti degli edifici (esclusi solamente i più "improbabili", come le cupole delle chiese). Infatti i tetti sono le uniche superfici disponibili (a meno che non si decida di pannellare anche Piazza Navona e Campo de' Fiori). Complessivamente occupano una superficie pari ai 2/3 esatti di quella totale del rione: 13 ettari.Ora, è evidente che a nessuna persona sana di mente verrebbe mai in testa di fare sul serio e tappezzare di piastre di silicio bluastro un'area così grande dei tetti del centro storico. L'importante è rendersi conto che la cosa è fattibile: che è possibile, con tecnologie già consolidate, ottenere l'elettricità che ci serve dal sole senza necessariamente doversi mangiare un'ulteriore fetta di suolo agricolo o forestale. In particolare queste stesse considerazioni si possono trasportare a zone molto meno "pregiate" e "intoccabili", dal punto di vista storico-artistico. Il quartiere a più alta densità abitativa è il Prenestino-Centocelle, 270 ab/ha, che di abitanti ne fa 56000. Praticamente una cittadina come Siena. Si tratta, ad ogni modo, di un quartiere a sviluppo più marcatamente verticale, con molti spazi verdi, ampi viali e piazze. Dunque meno tetti a disposizione ma anche la possibilità di sfruttarli in misura maggiore, senza fare violenza all'aspetto visivo della città.

Riassumendo, già con le tecnologie attuali è possibile mettere le nostre città in condizione di provvedere da sole a buona parte del loro fabbisogno energetico, senza andare a martoriare ulteriormente il territorio rurale superstite. Vale soprattutto per le piccole città (come Siena, appunto) che hanno uno sviluppo prevalentemente orizzontale. E questo non è poco: non va dimenticato che l'esercito delle piccole città conta 20 milioni di anime, esattamente quanto tutte le grandi aree metropolitane messe insieme.
Tornando al piccolo rione romano sono già allo studio materiali per impianti meno "invasivi" degli attuali, come i film di silicio. Non è improbabile che, in tempi brevi, siano messi sul mercato sistemi idonei anche per l'installazione nei centri storici. Per quanto riguarda i sistemi attualmente diffusi il costo per abitante si aggirerebbe attorno ai 10000-15000€, più altri 4000€ per batterie al piombo (o 15000€ per batterie al litio-polimeri) qualora si intenda stoccare l'energia in eccesso sul posto anziché cederla alla rete. Cifre quasi irrisorie per chi può permettersi una casa nel rione Parione. Ma certo non altrettanto abbordabili per chi vive sulla Prenestina o nelle borgate...

In conclusione, allo stato attuale è solo il costo degli impianti, non certo la scarsa densità d'energia, che ostacola il pieno godimento del sole di Roma.


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6 commenti:

Fabrizio Illuminati ha detto...

Purtroppo non è solo il costo dell'impianto, caro Antonio. Il problema è complesso. Molti condominii, che per definizione si estendono in verticale, constano di un numero elevato di utenze domestiche, che possono facilmente superare la trentina (può andare meglio ma può andare anche peggio, nel nostro condominio ci sono 37 utenze, ad esempio). Con 3 kW di potenza installata per utenza, avresti dunque in molti casi bisogno di una potenza installata complessiva di 90/100 kW. Con i rendimenti attuali, circa 1 kW per 9 mq, avresti bisogno di circa 1000 mq di tetto condominiale, cioè molto ma molto di più di quanto normalmente c'è a disposizione in cipa a un tipico edificio. Nel mio caso, ad esempio, i mq a disposizione sono a malapena 400. E non stiamo tenendo conto dello spazio necessario per gli accessori. Se ad esempio volessimo fare un solare condominiale stand-alone, con tutta la falange di accumulatori e inverter, allora meglio lasciar perdere, lo spazio non lo troveremmo mai, neanche in un condominio da 10 sole utenze. Dobbiamo perciò immaginare una situazione in cui il sistema sia integrato in rete. Anche così, non possiamo completamente fare a meno degli accessori, in particolare degli invertitori. In più, un sistema di accumulo di emergenza va previsto. Insomma, i problemi sono complessi e legati anche allo spazio e alla fungibilità, certamente non soltanto ai costi attuali di installazione. Qui diventa cruciale ridurre lo spazio necessario, a parità di potenza installata, e l'unico modo per farlo, evidentemente, è che ci sia un decisivo balzo in avanti nell'efficienza di conversione della radiazione solare in fotocorrente. Se in un arco di tempo ragionevole, diciamo dai 10 ai 20 anni, riuscissimo ad avere pannelli solari commerciali, a prezzi ragionevoli (anche questo è importantissimo, ovviamente) da 1 kW per 3-4 mq, allora il solare condominiale avrebbe finalmente delle vere, grandi opportunità.

Anonimo ha detto...

Io credo che con un po' di accortezza i 3 kW di utenza potrebbero essere dimezzati, così pure i consumi medi pro capite e la 'coincidenza' delle massime richieste elettriche (sto sperimentando bollette irrisorie a casa mia, con tre persone). E poi batterie e inverter si possono mettere sotto i pannelli e non necessitano di altre superfici.
Comunque costano ancora tanto.

Mimmo.

Antonio Tozzi ha detto...

Caro Fabrizio, rimango della mia idea. Il bootstrap del fotovoltaico di massa incontra uno ed un solo ostacolo. Ed è il costo dell'impianto. Se, per ipotesi, avessimo 1 kW per 3-4 mq, ma agli stessi prezzi per kW attuali, non avremmo risolto gran che. I tuoi condomini avrebbero il tetto bastante per sostenere i loro consumi (importante obiettivo, ma non prioritario), ma con tutta probabilità non sarebbero ugualmente disposti a sobbarcarsi le spese necessarie. Più per una questione di mentalità che di disponibilità economica.
Se invece avessimo l'attuale 1 kW per 8-9 mq, ma a 2000-3000€, probabilmete sarebbero in molti a installarsi piccoli impianti. L'Italia ha una grossa fetta della sua popolazione sparpagliata in ambienti rurali, o comunque in insediamenti a bassa densità. In molte aree non si è mai avuto uno sviluppo verticale. I piani regolatori hanno continuato ad impedirlo anche dopo la crescita economica. Diciamo che queste situazioni coinvolgono una quindicina di milioni di abitanti, tanto per fissare le idee.
Se queste realtà facessero da volano, a poco a poco, con un po' di pazienza, prenderebbe piede anche il "fotovoltaico condominiale" e dei centri urbani.
Alla metà degli anni '90 i telefonini erano ancora costosi e poco diffusi. Erano già divenuti uno status symbol, a dispetto delle antenne lunghe e grosse come canne da pesca. E c'era chi ne faceva sfoggio, stigmatizzato da una folta schiera di detrattori, gente che giurava (e spergiurava) di non sopportare l'idea di essere reperibile sempre, comunque e dovunque. Poi la mentalità è cambiata, prima ancora che i prezzi. Per un po' di tempo l'Italia è stata il Paese più cellularoso del mondo. Da qualche parte devo avere ancora il mio orrendo Motorola 8700, capolavoro dell'antidesign.
Sarebbe una bella cosa se la Storia si ripetesse per il fotovoltaico. Una larga diffusione di questa tecnologia, anche in un solo Paese come il nostro, potrebbe innescare quel circolo virtuoso fatto di ricerca, investimenti, marketing, economia di scala e chi più ne ha più ne metta, che attualmente fa fatica a decollare e che potrebbe condurre ad una sempre più rapida discesa dei costi e quei miglioramenti tecnologici dei quali non potremo fare a meno sul lungo termine. Invece, specie con i prezzi attuali, manca un fattore che giochi lo stesso ruolo dell'effetto status symbol nel caso dei cellulari. Non saprei, di preciso, ma penserei a qualcosa di ben più drastico che non blande iniziative come gli "xxmila tetti fotovoltaici" o lo stesso "conto energia". Forse una doppia esenzione ICI-TARSU, più triplo salto mortale agevolato?

Weissbach ha detto...

Concordo in pieno con Tozzi.
Dobbiamo ricordarci che l'applicazione delle tecnologie è un fenomeno dinamico.

La bassa densità sarà IL problema principale in una fase successiva, quando dovremo dare copertura energetica ad una fetta importante della popolazione.

Ma per cominciare, dovendo scegliere (non è che si installino terawatt solari in due mesi), il problema fondamentale è il costo per watt.

E iniziare è fondamentale, proprio per trovare le soluzioni agli aspetti che ben espone Illuminati (e anche a quelli illustrati da Coiante a Palazzo Vecchio lo scorso marzo).

Anonimo ha detto...

"Infine, a proposito della questione costi, se da un lato l'attuale eccessiva domanda di celle fotovoltaiche, ne fa lievitare i prezzi, dall'altro essa stimola la ricerca scientifica e tecnologica nel settore e la produzione su scala sempre più vasta, attraendo investimenti sempre più consistenti"

Se la mettiamo così, allora la ricerca scientifica troverà soluzioni ben più efficienti dei pannelli solari, allora di cosa ci stiamo occupando/preoccupando ?

Se non ci sarà più alluminio per costruire Audi o Jaguar (alcuni modelli lo usano al posto dell'acciaio), allora perchè ce ne dovrebbe essere per costruire tutti quei pannelli ? E il picco del litio per gli accumulatori ? O usiamo quelli al piombo ?

Mi pare che per portare avanti la tesi del "sole di Roma" si stiano usando gli stessi argomenti che si utilizzano per dichiarare defunto il BAU.

Fabrizio Illuminati ha detto...

Caro Antonio, ti ringrazio per l'utile commento al mio commento. In linea di massima, sono d'accordo sulle tue considerazioni, in particolare sulla possibilità di lanciare un forte sistema di incentivi e penalizzazioni, come avevo già proposto tempo fa su petrolio. Per quanto riguarda invece il circolo virtuoso degli investimenti e della ricerca, permettimi di rimanere scettico. L'Italia è il paese più cellularoso al mondo, come giustamente fai notare tu, ma, guarda caso, non ha uno straccio di centro di ricerca o di filiera produttiva, in materia di cellulari. Qui entrano ragioni legate allo specifico del nostro paese, l'arretratezza della nostra cosiddetta classe imprenditoriale, ecc. ecc., ma questa è tutta un'altra storia, ovviamente. Infine, per quanto riguarda i problemi dell'efficienza e della superficie disponibile, ribadisco che a mio avviso si tratta di quetioni molto rilevanti. In effetti, nel mio precedente commento ho dimenticato di considerare un altro aspetto importante. Sul medio termine, la "fotovoltaicizzazione" dei condomini, che peraltro io sostengo fortemente da alcuni anni, in questo non molto seguito da ASPO, inizialmente (mi fa piacere vedere che adesso le cose stanno cambiando), si giocherà anche, se non soprattutto, sulla possibilità di realizzare, insieme e in parallelo con l'integrazione in rete, una completa "elettrificazione" delle utenze. Una integrazione che dovrà portare verso l'elettrificazione di tutti i consumi domestici. Come ci spiegano anche gli amministratori di condominio, il fotovoltaico tanto più avrà senso e sarà capito e accettato dai singoli inquilini (compresi i relativi alti costi iniziali di installazione), tanto più sarà possibile, in prospettiva, implementarlo per tutti gli usi finali, non solo quelli attuali (elettrodomestici, illuminazione, internet, telefonia), ma anche e soprattutto acqua calda, riscaldamento, e cottura cibi. A quel punto, sarà difficile comprimere sotto i 3 kW la potenza disponibile per utenza (anzi, dovremo immaginare qualche cosa in più, nell'ordine dei 4,5/5,5 kW in media), e la questione dell'efficienza e del rapporto di densità superficiale tra kW disponibile e mq di pannello installato diventerà in prospettiva sempre più centrale e cruciale. La grande scommessa per la "salvezza" energetica dei centri e semi-centri metropolitani rimane dunque, a mio avviso, la possibilità di raggiungere in tempi il più possibile brevi un rapporto kW/mq dell'ordine di 1/2 o 1/3. A questo punto, il sole di Roma avrà chances enormemente più elevate di diventare splendida realtà. Per finire, un commento storico: l'idea che i centri rurali, con i loro circa 15-20 milioni di abitanti (da un quarto a un terzo del totale) possano fare da volano alla penetrazione del fotovoltaico anche nelle grandi aree metropolitane (altri 15-20 milioni di abitanti) e in quelle urbane medie e medio-piccole (altri 15-20 milioni di abitanti), era stata formulata da Paolo degli Espinosa ed Enzo Tiezzi nel loro bel libro "I limiti dell'energia" (Garzanti, 1987). Ci sono molte parti caduche, in quel testo, soprattutto il loro schema della stabilizzazione dei consumi energetici a 100 Mtep, quando ormai abbiamo abbondantemente superato i 200, ma per il resto rimane un lavoro molto interessante, che anticipa quasi tutto di quello che stiamo discutendo e riscoprendo oggi. Cordiali saluti. Fabrizio