30 Ottobre
Realtà e miti del presente (e futuro) elettrico
Dal Frankenstein di Mary Shelley (e Mel Brooks) alle auto elettriche. Storia della cattura e produzione dell'energia. Duemila anni per comprenderla, duecento anni per utilizzarla. Servono ancora decenni per stoccarla con efficienza. Un'indagine di Francesco Gattei. Elettrizzante
di Francesco Gattei
"Si può fare.. ! Si ... Può ...fare!". L’esperimento del Dott. Frederick in Frankenstein Junior nella libera reinterpretazione del romanzo di Mary Shelley è un simbolo della straordinaria capacità salvifica della elettricità.
Mary, appena 19enne, era stata affascinata dagli studi e dagli esperimenti che stavano proliferando in tutta Europa attorno a un fenomeno conosciuto fin dai tempi dei greci. Che esistesse un flusso naturale di energia elettrica era noto anche a Talete e ai primi filosofi che diedero il nome Elektron all’ambra, per le proprietà di questa resina di elettrizzarsi ed attrarre altri materiali se strofinata. Ma catturare e utilizzare questo flusso era un’altra cosa. E passarono secoli.
Dopo le corse con gli aquiloni sotto i temporali di Benjamin Franklin, eclettico inventore delle lenti bifocali, delle pinne, dell’ora legale e, nel tempo libero, padre costituente degli Stati Uniti d’America, le attenzioni si spostarono dalla elettricità dei fulmini a quella animale. Nessuno riusciva però a capire che cosa fosse questa flusso e, soprattutto, a che cosa servisse.
L'Università di Bologna divenne per qualche decade l’MIT di quel periodo. Le rane di Galvani furono il primo passo per esperimenti sempre più raccapriccianti. Convinti che la vita fosse un fluido elettrico alcuni studiosi cominciarono a elettrificare i cadaveri con l'idea che potessero resuscitare. Il nipote di Galvani, Giovanni Aldini, trasformò gli esperimenti in show. Le difficoltà nel trovare corpi integri dal collo in su durante la rivoluzione francese lo fece migrare a Londra dove faceva sobbalzare il cuore degli spettatori che vedevano assassini seriali riaprire gli occhi o agitarsi in convulsioni. A volte lo shock era tale che, al de cuius - cavia (che purtroppo, o per fortuna, tornava cadavere terminato lo stimolo elettrico) si aggiungeva qualche povero spettatore incapace di reggere lo spettacolo.
di Francesco Gattei
"Si può fare.. ! Si ... Può ...fare!". L’esperimento del Dott. Frederick in Frankenstein Junior nella libera reinterpretazione del romanzo di Mary Shelley è un simbolo della straordinaria capacità salvifica della elettricità.
Mary, appena 19enne, era stata affascinata dagli studi e dagli esperimenti che stavano proliferando in tutta Europa attorno a un fenomeno conosciuto fin dai tempi dei greci. Che esistesse un flusso naturale di energia elettrica era noto anche a Talete e ai primi filosofi che diedero il nome Elektron all’ambra, per le proprietà di questa resina di elettrizzarsi ed attrarre altri materiali se strofinata. Ma catturare e utilizzare questo flusso era un’altra cosa. E passarono secoli.
Dopo le corse con gli aquiloni sotto i temporali di Benjamin Franklin, eclettico inventore delle lenti bifocali, delle pinne, dell’ora legale e, nel tempo libero, padre costituente degli Stati Uniti d’America, le attenzioni si spostarono dalla elettricità dei fulmini a quella animale. Nessuno riusciva però a capire che cosa fosse questa flusso e, soprattutto, a che cosa servisse.
L'Università di Bologna divenne per qualche decade l’MIT di quel periodo. Le rane di Galvani furono il primo passo per esperimenti sempre più raccapriccianti. Convinti che la vita fosse un fluido elettrico alcuni studiosi cominciarono a elettrificare i cadaveri con l'idea che potessero resuscitare. Il nipote di Galvani, Giovanni Aldini, trasformò gli esperimenti in show. Le difficoltà nel trovare corpi integri dal collo in su durante la rivoluzione francese lo fece migrare a Londra dove faceva sobbalzare il cuore degli spettatori che vedevano assassini seriali riaprire gli occhi o agitarsi in convulsioni. A volte lo shock era tale che, al de cuius - cavia (che purtroppo, o per fortuna, tornava cadavere terminato lo stimolo elettrico) si aggiungeva qualche povero spettatore incapace di reggere lo spettacolo.
Ma torniamo a Mary. Nel giugno 1816 la futura signora Shelley si trovava a Villa Diodati, vicino a Ginevra con la compagnia stimolante di Lord Byron, Percy Shelley, e del dottore John Polidori. Come in tutte le storie di fantasmi che si rispettino, era una notte buia e tempestosa nell'estate più fredda degli ultimi secoli (il 1816 fu "l'anno senza estate" per gli effetti delle polveri della eruzione del vulcano Tambora in Indonesia che aveva alterato il ciclo delle stagioni). Alla giovane scrittrice tornarono certamente in mente gli esperimenti di Aldini quando decise di dare vita letteraria a Frankenstein, il Prometeo Moderno (meno chiara l’ispirazione del secondo “mostro” nato quella sera, il vampiro del dottor Polidori, nella gara di storie gotiche che si instaurò tra i presenti).
La vera natura e il grande potenziale del flusso elettrico tuttavia continuò a rimanere oscuro anche ai letterati ospiti di Villa Diodati. E ci vollero altri 100 anni per capirli appieno. I fulmini o i cadaveri danzanti non erano espressione di un fluido vitale ma della capacità della materia di scambiare elettroni. Sotto determinate condizioni i materiali a carica negativa (con elettroni in eccesso) e a carica positiva (in deficit) si scambiano queste minuscole particelle generando un campo elettrico. La variazione di questo campo a sua volta ne genera anche uno magnetico, in un gemellaggio tra elettricità e magnetismo che spiega bene perché i capelli o certi tessuti possano improvvisamente rizzarsi e attirare piccoli oggetti metallici.
Gli esperimenti di Michael Faraday a metà '800 attestarono questa stretta relazione gettando le basi di tutti gli alternatori, dinamo e motori che oggi usiamo per convertire, tramite l'utilizzo di un magnete, energia meccanica (prodotta da vento, fonti fossili, acqua) in elettricità. "Si può fare ...!" Come 200 anni fa anche oggi le aspettative sulla elettricità sono enormi: i nuovi Frederick Frankenstein ambiscono a rivoluzionare il mondo dell’energia, elettrificando quasi interamente i consumi ed espandendo il ruolo delle fonti rinnovabili a coprire l'intera generazione elettrica. È un esperimento ambizioso che per avere successo, dovrà superare due sfide:
- L’elettrificazione dei consumi finali;
- Dare continuità alla produzione di energia eolica e solare.
E la chiave di volta del successo, è, come vedremo, una ed una sola.
Concentriamoci sulla prima sfida: elettrificare la domanda vuol dire affrancare i consumi dal processo di combustione. Rompere i legami delle molecole con la combustione, liberando energia in forma di calore o luce, è la forma primaria di consumo su cui si è costruito il mondo antico, con legna e biomassa naturale, e quello moderno, con i combustibili fossili (carbone, petrolio e gas). Oggi la combustione di molecole fossili copre l’80 per cento dei consumi primari di energia. In questi consumi comprendiamo non solo gli usi finali ma anche quanto avviene a monte per generare energia, le perdite di processo e il trasporto energetico. Dei consumi primari, un ulteriore 10 per cento è la combustione di biomasse nei paesi più poveri, residuo inquinante e pericoloso della vita preindustriale.
La parte rimanente dei consumi di energia è tutta la elettricità non prodotta con la combustione fossile cioè quella che deriva dalla fissione dell'atomo, dalla caduta dell'acqua, dalla geotermia ed una quota marginale (solo 1 per cento) da solare ed eolico. Insomma oggi il rapporto tra molecole ed elettroni nei consumi totali di energia è 9-1. Ma Cosa succede a valle? A livello di consumo finale ?
Nel dettaglio delle diverse modalità di uso finale, dalle molecole si genera oggi:
- Il 99 per cento del fabbisogno di trasporto terrestre, marino ed aerei
- Il 100 per cento dei consumi delle attività di costruzione o di feedstock industriale (es. il petrolio nella petrolchimica)
- Il 60-65 per cento degli usi domestici e di quelli industriali (la rimanente quota è elettrificata).
Non solo molti usi finali prevedono direttamente la combustione ma anche gran parte della elettricità (l’80 per cento) è a sua volta prodotta bruciando fossili (va ricordato che l’elettricità è una fonte secondaria di energia, cioè viene generata comunque da altre fonti).
Il rebus tecnologico per una piena elettrificazione è quindi nella trasformazione degli strumenti che utilizziamo. Infatti il valore dell’energia non è altro che la capacità di compiere azioni quali il trasportare (persone o cose), riscaldare, illuminare, comunicare, costruire nuovi oggetti e materiali. E farlo con la massima efficienza possibile, nel momento in cui desideriamo e con minore impatto per l’ambiente. Ogni azione ha fabbisogni energetici diversi per durata e intensità e può realizzarsi solo grazie agli strumenti che la tecnologia ci offre.
Per questo la rivoluzione energetica è in realtà la rivoluzione tecnologica che ci consentirà di compiere gli stessi gesti (o nuove azioni) con strumenti diversi da quelli che abbiamo usato finora. Se guardiamo alla rivoluzione tecnologica e alla sfida tra elettroni e molecole negli usi finali tanti importanti cambiamenti sono avvenuti nell’ultimo secolo. Oggi nei paesi più ricchi nessuno illumina gli ambienti o le strade con il gas, le lampade ad olio (o gli spermaceti di balena), le candele (se non in occasioni romantiche) o il fuoco. E si possono riscaldare case attraverso l'elettricità.
I bollitori e i forni elettrici, i fornelli ad induzione o i micro-onde confermano che gli elettroni possono essere un buon ingrediente in cucina. Esistono ancora sacche di resistenza (la pizza richiede ancora il forno a legna) ma lo spiazzamento è ampiamente avviato. Un'ulteriore area di consumo dove gli elettroni hanno battuto (e di gran lunga) le molecole è la comunicazione: Tv, telefoni, radio sono decisamente più versatili dei segnali di fumo o dei fuochi (nell'Orestea la caduta di Troia è annunciata da una sequenza di fiaccole lungo le pendici delle montagne (troppo complesso seguire un match di tennis con questi mezzi).
Nella loro straordinaria maratona gli elettroni hanno sostituito anche altre fonti come i muscoli umani nelle fatiche domestiche (lavatrice, lavastoviglie, aspirapolvere, ad esempio). E sono leader nel ciclo del freddo (frigoriferi e condizionatori) dove le molecole non funzionano. Infine, i motori elettrici sono diffusissimi nell'industria dove per secoli uomini, animali e molecole sono stati la fonte dominante. Ma se arriviamo al computo totale negli usi finali di energia solo il 20 per cento dei consumi sono oggi coperti da elettricità. E il tasso di elettrificazione dei consumi era del 10 per cento nel 1970. In 50 anni la elettrificazione dei consumi finali è progredita ad una media annuale dello 0.2 per cento. Siamo ben lontani dalle dimensioni e dalla velocità di una rapida trasformazione.
In particolare è evidente il gap nel trasporto, oggi appannaggio quasi totale della combustione delle fonti fossili. Nel trasporto urbano un primo tentativo di spiazzamento tra elettroni e molecole avvenne già un centinaio di anni fa, ma dopo un iniziale vantaggio (l'accensione più facile, la percorrenza simile alle auto alternative, la maggiore pulizia), la gara fu persa nei successivi sviluppi tecnologici dei motori a combustione interna. È incredibile pensare che mentre oggi Elon Musk è sulla frontiera tecnologica, solo 100 anni fa Nonna Papera guidava obsoleti modelli di Detroit Electric mentre gli altri personaggi erano alla guida di roboanti auto a benzina, simbolo di modernità e progresso.
Il perché del dominio fossile nel trasporto è questione di densità energetica (cioè la quantità di energia contenuta per unità di peso o massa). Trasportare vuol dire muovere uomini e merci, un motore, la carrozzeria, e una certa quantità di carburante stoccato. E qui si determina il successo dei fossili. Le fonti fossili hanno densità di 35 MegaJoule per kilo o MJ/kg (il carbone) o 45 MJ/Kg (il petrolio). Le batterie, cioè la forma di stoccaggio della elettricità, hanno una densità di 0,5-0,7 MJ/kg. Insomma per portare la stessa quantità stoccata di energia elettrica occorre dedicare un peso di 100 volte superiore a quello di un combustibile fossile. Ecco perché non si vola o galleggia con motori elettrici e perché le auto elettriche pesano dal 20 per cento al 30 per cento in più delle loro concorrenti di serie e assicurano una percorrenza del 70 per cento - 80 per cento inferiore. È come se decidessimo di andare a fare una passeggiata in montagna e dovessimo scegliere come snack per rifocillarci un cocomero (oggi la batteria) o una barretta di cioccolato energizzante (la tanica di benzina). Nel primo caso la passeggiata sarebbe inevitabilmente più breve.
Fino a quando non si aumenterà la densità energetica delle batterie, l'uso delle auto elettriche resterà quindi limitato a un pendolarismo che richiede tragitti brevi e ricariche frequenti. Ulteriori limiti al consumo elettrico si hanno nei processi industriali ad altissime temperature o in quelli che sfruttano i componenti molecolari del combustibile per produrre materiali (petrolchimica). Su questi consumi (30 per cento del totale) il percorso di spiazzamento con elettroni è impossibile.
La seconda sfida è l’intermittenza. Un interruttore, l’acceleratore o una cloche ci assicurano la quantità di energia che ci serve al momento del bisogno. Per le fonti intermittenti (solare ed eolico) invece, occorre avere le condizioni ambientali adatte per avere l’energia necessaria. Non siamo noi a decidere quando poter consumare ma è la meteorologia a dettare i tempi e le quantità disponibili. Oggi le fonti intermittenti hanno un livello di funzionamento medio del 20-25 per cento. In un mondo interamente eolico o solare, per oltre 2/3 del tempo se spingessimo l’interruttore non succederebbe nulla.
Essere intermittenti è un po’ come la vita degli animali a sangue freddo, che hanno un metabolismo ridotto, condizionato dall’ambiente esterno. Se non ci sono le condizioni ideali riducono tutte le attività, dal battito cardiaco al movimento. E aspettano il sole per la ricarica. E non a caso le scaglie dei rettili funzionano come celle fotovoltaiche per incamerare calore. Al contrario, gli animali a sangue caldo traggono lo stock di energia dal loro elevato metabolismo. Sono più complessi (l’alimentazione di un cervello sofisticato è incompatibile con un sistema a sangue freddo), e possono svolgere azioni anche nelle condizioni climatiche meno favorevoli.
Viviamo in mondo a sangue caldo: vogliamo muoverci, produrre, comunicare, a qualunque condizioni e in qualunque ora del giorno. Il cervello delle nostre società è troppo evoluto e complesso per rallentare le attività se il vento si ferma durante la notte. Ancora una volta la soluzione sarà nello stoccaggio: sarà la batteria a fare la differenza, prolungando la disponibilità delle fonti intermittenti e rendendola compatibile con l’esigenza – continua - di un mondo a sangue caldo.
In conclusione, il “si può fare” dei moderni dottor Frankenstein per ora può attendere. Abbiamo necessità di espandere di 100 volte la densità energetica delle batterie per sognare una elettrificazione diffusa e dare continuità alle fonti intermittenti. L’ingegno umano supererà anche queste sfide, ma la rotta tecnologica ha i suoi tempi, i suoi progressi e i suoi fallimenti. Ci sono voluti più di 2000 anni per capire l’elettricità. E meno di 200 per cominciare a generarla e ad usarla. Qualche decade dovremo pure investirla per imparare a stoccarla efficientemente.
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in base al contenuto del pacchetto di volta in volta selezionato dall'Utente.
6.3 L'Utente ha la facoltà di disattivare il Servizio in qualunque momento prima della scadenza del periodo
di prova
attraverso una delle modalità indicate nel precedente articolo 3).
7. Obblighi e garanzie dell'Utente
7.1 L'Utente dichiara e garantisce:
- di essere maggiorenne;
- di sottoscrivere l'Abbonamento per scopi estranei ad attività professionali, imprenditoriali, artigianali
o commerciali
eventualmente svolte;
- che tutti i dati forniti per l'attivazione dell'Abbonamento sono corretti e veritieri;
- che i dati forniti saranno mantenuti aggiornati per l'intera durata dell'Abbonamento.
7.2 L'Utente si impegna al pagamento del corrispettivo in favore del Fornitore nella misura e con le
modalità definite
nei precedenti articoli.
7.3 L'Utente si impegna ad utilizzare l'Abbonamento e i suoi contenuti a titolo esclusivamente personale, in
forma non
collettiva e senza scopo di lucro; l'Utente è inoltre responsabile per qualsiasi uso non autorizzato
dell'Abbonamento e
dei suoi contenuti, ove riconducibile all'account dell'Utente medesimo; per questo motivo l'Utente si
impegna ad
assumere tutte le precauzioni necessarie per mantenere riservato l'accesso all'Abbonamento attraverso il
proprio account
(per esempio, mantenendo riservate le credenziali di accesso ovvero segnalando senza ritardo al Fornitore
che la
riservatezza di tali credenziali risulta compromessa per qualsiasi motivo).
7.4 La violazione degli obblighi stabiliti nel presente articolo conferisce al Fornitore il diritto di
risolvere
immediatamente il contratto ai sensi dell'articolo 1456 del codice civile, fatto salvo il risarcimento dei
danni.
8. Tutela della proprietà intellettuale e industriale
8.1 L'Utente riconosce e accetta che i contenuti dell'Abbonamento, sotto forma di testi, immagini,
fotografie, grafiche,
disegni, contenuti audio e video, animazioni, marchi, loghi e altri segni distintivi, sono coperti da
copyright e dagli
altri diritti di proprietà intellettuale e industriale di volta in volta facenti capo al Fornitore e ai suoi
danti causa
e per questo si impegna a rispettare tali diritti.
8.2 Tutti i diritti sono riservati in capo ai titolari; l'Utente accetta che l'unico diritto acquisito con
il contratto
è quello di fruire dei contenuti dell'Abbonamento con le modalità e i limiti propri del Servizio. Fatte
salve le
operazioni di archiviazione e condivisione consentite dalle apposite funzionalità del Servizio, qualsiasi
attività di
riproduzione, pubblica esecuzione, comunicazione a terzi, messa a disposizione, diffusione, modifica ed
elaborazione dei
contenuti è espressamente vietata.
8.3 La violazione degli obblighi stabiliti nel presente articolo conferisce al Fornitore il diritto di
risolvere
immediatamente il contratto ai sensi dell'articolo 1456 del codice civile, fatto salvo il risarcimento dei
danni.
9. Manleva
9.1 L'Utente si impegna a manlevare e tenere indenne il Fornitore contro qualsiasi costo – inclusi gli
onorari degli
avvocati, spesa o danno addebitato al Fornitore o in cui il Fornitore dovesse comunque incorrere in
conseguenza di usi
impropri del Servizio da parte dell'Utente o per la violazione da parte di quest'ultimo di obblighi
derivanti dalla
legge ovvero dai presenti termini d'uso.
10. Limitazione di responsabilità
10.1 Il Fornitore è impegnato a fornire un Servizio con contenuti professionali e di alta qualità; tuttavia,
il
Fornitore non garantisce all'Utente che i contenuti siano sempre privi di errori o imprecisioni; per tale
motivo,
l'Utente è l'unico responsabile dell'uso dei contenuti e delle informazioni veicolate attraverso di
essi.
10.2 L'Utente riconosce e accetta che, data la natura del Servizio e come da prassi nel settore dei servizi
della
società dell'informazione, il Fornitore potrà effettuare interventi periodici sui propri sistemi per
garantire o
migliorare l'efficienza e la sicurezza del Servizio; tali interventi potrebbero comportare il rallentamento
o
l'interruzione del Servizio. Il Fornitore si impegna a contenere i periodi di interruzione o rallentamento
nel minore
tempo possibile e nelle fasce orarie in cui generalmente vi è minore disagio per gli Utenti. Ove
l'interruzione del
Servizio si protragga per oltre 24 ore, l'Utente avrà diritto a un'estensione dell'Abbonamento per un numero
di giorni
pari a quello dell'interruzione; in tali casi, l'Utente riconosce che l'estensione dell'Abbonamento è
l'unico rimedio in
suo favore, con la conseguente rinunzia a far valere qualsivoglia altra pretesa nei confronti del
Fornitore.
10.3 L'Utente riconosce e accetta che nessuna responsabilità è imputabile al Fornitore:
- per disservizi dell'Abbonamento derivanti da malfunzionamenti di reti elettriche e telefoniche ovvero di
ulteriori
servizi gestiti da terze parti che esulano del tutto dalla sfera di controllo e responsabilità del Fornitore
(per
esempio, disservizi della banca dell'Utente, etc...);
- per la mancata pubblicazione di contenuti editoriali che derivi da cause di forza maggiore.
10.4 In tutti gli altri casi, l'Utente riconosce che la responsabilità del Fornitore in forza del contratto
è limitata
alle sole ipotesi di dolo o colpa grave.
10.5 Ai fini dell'accertamento di eventuali disservizi, l'Utente accetta che faranno fede le risultanze dei
sistemi
informatici del Fornitore.
11. Modifica dei termini d'uso
11.1 L'Abbonamento è disciplinato dai termini d'uso approvati al momento dell'acquisto.
11.2 Durante il periodo di validità del contratto, il Fornitore si riserva di modificare i termini della
fornitura per
giustificati motivi connessi alla necessità di adeguarsi a modifiche normative o obblighi di legge, alle
mutate
condizioni del mercato di riferimento ovvero all'attuazione di piani aziendali con ricadute sull'offerta dei
contenuti.
11.3 I nuovi termini d'uso saranno comunicati all'Utente con un preavviso di almeno 15 giorni rispetto alla
scadenza del
periodo di fatturazione in corso ed entreranno in vigore a partire dall'inizio del periodo di fatturazione
successivo.
Se l'Utente non è d'accordo con i nuovi termini d'uso, può esercitare la disdetta secondo quanto previsto al
precedente
articolo 3.
11.4 Ove la modifica dei termini d'uso sia connessa alla necessità di adeguarsi a un obbligo di legge, i
nuovi termini
d'uso potranno entrare in vigore immediatamente al momento della comunicazione; resta inteso che, solo in
tale ipotesi,
l'Utente potrà recedere dal contratto entro i successivi 30 giorni, con il conseguente diritto ad ottenere
un rimborso
proporzionale al periodo di abbonamento non goduto.
12. Trattamento dei dati personali
12.1 In conformità a quanto previsto dal Regolamento 2016/679 UE e dal Codice della privacy (decreto
legislativo 30
giugno 2003, n. 196), i dati personali degli Utenti saranno trattati per le finalità e in forza delle basi
giuridiche
indicate nella privacy policy messa a disposizione dell'Utente in sede di registrazione e acquisto.
12.2 Accettando i presenti termini di utilizzo, l'Utente conferma di aver preso visione della privacy policy
messa a
disposizione dal Fornitore e di averne conservato copia su supporto durevole.
12.3 Il Fornitore si riserva di modificare in qualsiasi momento la propria privacy policy nel rispetto dei
diritti degli
Utenti, dandone notizia a questi ultimi con mezzi adeguati e proporzionati allo scopo.
13. Servizio clienti
13.1 Per informazioni sul Servizio e per qualsiasi problematica connessa con la fruizione dello stesso,
l'Utente può
contattare il Fornitore attraverso i seguenti recapiti: help@newslist.it
14. Legge applicabile e foro competente
14.1 Il contratto tra il Fornitore e l'Utente è regolato dal diritto italiano.
14.2 Ove l'Utente sia qualificabile come consumatore, per le controversie comunque connesse con la
formazione,
esecuzione, interpretazione e cessazione del contratto, sarà competente il giudice del luogo di residenza o
domicilio
del consumatore, se ubicato in Italia.