SM 2848a — Che cosa è rinnovabile — 2007

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Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it

Questa breve nota si propone di aprire una discussione sui settori di interesse, di ricerca e di impiego nel campo delle energie e materie rinnovabili, le quali hanno il fine di orientare le produzioni e i consumi verso una minore dipendenza dalle materie non-rinnovabili, quelle accumulate dai cicli biogeochimici nel corso di milioni di anni, come carboni fossili, petrolio, gas naturale, aventi riserve di dimensioni limitate. A rigore sono non-rinnovabili anche le pietre, lo zolfo e i fosfati minerali, che pure sono stati e sono estratti continuamente da riserve accumulate in passato (anche se è “solare” l’origine, più o meno lontana, di qualsiasi cosa).

Una identificazione delle forme in cui è possibile “usare” l‘energia solare presenta interesse anche ai fini della ricostruzione della storia delle energie e materie rinnovabili a cui questo sito dedica spazio e che sta raccogliendo attenzione (cito l’archivio sulla storia dell’energia solare esistente presso la Fondazione Micheletti di Brescia www.fondazionemicheletti.it, le iniziative del Gruppo Storia Energia Solare www.gses.it, le speciali sezioni storiche in alcuni dei congressi sulle fonti e risorse rinnovabili).

L’energia solare si manifesta sotto forma di radiazione elettromagnetica di qualità relativamente costante, ma di intensità variabile da luogo a luogo, da stagione a stagione e da giorno a giorno. Con artifizi vari è possibile trasformare la radiazione solare in energia “utile” a fini umani.

(a)  Calore a bassa temperatura (a meno di 100-120°C) raccolto da collettori senza concentrazione (radiazione sia diretta sia diffusa):

—- riscaldamento di acqua

—- riscaldamento dell’aria all’interno di edifici (“case solari”, “muro di Trombe”, eccetera)

—- distillazione solare per ottenere acqua dolce dal mare o dalle acque salmastre con innumerevoli varianti

—- essiccazione di prodotti agricoli e altri materiali, direttamente all’aria o in essiccatori

—- stagni solari

—- conservazione del calore solare a bassa temperatura (fusione di sali)

—- produzione di sale e altri prodotti chimici (sali di K, Mg) nelle saline solari

—- frigoriferi termici

(b)  Calore ad alta temperatura (a più di 120°C) raccolto con concentrazione mediante “specchi” (solo radiazione diretta)

—- macchine e motori ad aria calda

—- a vapore

—- conservazione del calore ad alta temperatura (fusione di sali, fluidi)

—- alimentazione di dissalatori termici diversi da quelli che utilizzano direttamente calore solare a bassa temperatura, sopra citati

—- riscaldamento ad alta temperatura con energia solare concentrata per effetto “corpo nero” di cellule antiirraggianti

(c)  Elettricità per tutti gli usi tradizionali, compresa l’alimentazione di dissalatori per osmosi inversa (diversi da quelli che usano direttamente il calore solare a bassa temperatura, sopra citati), di motori per autoveicoli, per battelli

—- generatori fotovoltaici (in genere solo una parte dello spettro delle radiazioni elettromagnetiche solari)

—- generatori termoelettrici

—- generatori fotovoltaici o termoelettrici con concentrazione della radiazione mediante specchi

(d)  Energia meccanica ricavata dal vento (derivato dal differente riscaldamento solare di differenti parti della superficie terrestre)

—- “motori eolici”, in innumerevoli varianti, che forniscono sostanzialmente energia meccanica e elettricità

—- dispersione di fumi col vento

—- spostamento di navi, a vela, con rotori Flettner/Magnus

—- applicazione per azionare veicoli a ruote (storico: il carro “a vento” di Guido da Vigevano, 1335)

(e)  Moto ondoso, derivato dal vento, trasformato in energia meccanica e elettricità con innumerevoli varianti

(f)  Riscaldamento degli strati superficiali dei mari

—- energia meccanica ottenuta dalla differenza di temperatura fra strati superficiali e sotterranei dei mari

—- correnti marine (stretto di Messina)

—- energia dalla differenza di salinità fra masse di acqua scaldate diversamente dal Sole

(g)  Luce

—- illuminazione diretta di spazi e edifici

—- illuminazione indiretta con fibre ottiche e altri “trasportatori” di luce (che permettono di di risparmiare elettricità)

(h)  Biomassa, intesa come tutti i prodotti vegetali ottenuti per fotosintesi (suggerirei di escludere per ora la biomassa animale, che pure è “rinnovabile” in quanto “fabbricata” da quella vegetale e indirettamente dal Sole, e i prodotti agricoli alimentari; suggerirei di limitare l’analisi alla biomassa trasformabile in energia o in prodotti commerciali non alimentari come pellicole, fibre tessili, gomma, resine, in quanto “solari” e rinnovabili)

—- carburanti per motori Diesel derivati da grassi (il cosiddetto biodiesel)

—- carburanti per motori Otto: alcol etilico, alcol butilico per fermentazione di materiali zuccherini, di amido, di cellulosa, ottenuti direttamente o come residui da barbabietola, canna, prodotti amidacei, residui lignocellulosici del legno, cellulosa dalla carta straccia

—- intermedi chimici per materie plastiche (alcol propilico)

—- materie plastiche ricavate dalla cellulosa (cellophan, eccetera), o dall’amido

—- fibre tessili cellulosiche o proteiche

—- derivati della glicerina

—- gomma (hevea, guayule, kok-saghiz)

—- resine

—- riscoperta degli usi del legno “solare” come materiale da costruzione, pannelli, eccetera; recupero di tecniche note

(i)  Utilizzazioni delle proprietà raggianti dei corpi scaldati dal Sole

—- raffreddamento per irraggiamento notturno

—- riscaldamento ad alta temperatura con energia solare concentrata per effetto “corpo nero” di cellule antiirraggianti (già citato nei sistemi di concentrazione)

—- isolamento di corpi scaldati dal Sole, mediane cellule anticonvettive

(l)  Energia del moto delle acque (determinato dal ciclo dell’acqua tenuto in moto dal Sole)

—- motori idraulici che utilizzano acqua corrente, piccoli salti di acqua, acqua accumulata entro dighe;

—- alimentazione di macchine, mulini, magli, centrali elettriche

(m)  Raffreddamento per evaporazione dell’acqua (o di altri fluidi) da superfici scaldate dal Sole