Non c’è sviluppo senza ricerca

Risulta chiaro che la questione energetica sia diventata strategica nel disegnare le aspettative economiche delle singole Nazioni. È altrettanto chiaro che le scelte politiche non potranno essere le sole a guidare le decisioni, ma avranno bisogno di confrontarsi con la migliore ricerca scientifica a disposizione, senza pregiudizi.

Vincere la sfida energetica sarà cruciale per governare lo sviluppo economico ed il benessere generale di questo secolo. Molti fattori sono infatti destinati a condizionare gli attuali equilibri: l’instabilità politica dei Paesi tradizionalmente esportatori di combustibili fossili, i prezzi sempre più elevati delle materie prime e le riserve non illimitate, la domanda di energia in crescita esponenziale nei nuovi colossi mondiali come Cina, India e Brasile e, infine, le esigenze improcrastinabili di coniugare sviluppo e sostenibilità ambientale. Risulta chiaro come la questione energetica sia diventata strategica nel disegnare le aspettative economiche delle singole Nazioni, anche a breve termine. Per questa ragione campeggia ai primi posti dell’agenda politica dei vari governi. È altrettanto chiaro che le scelte politiche non potranno essere le sole a guidare le decisioni, ma avranno bisogno di confrontarsi con la migliore ricerca scientifica a disposizione, senza pregiudizi. La sfida energetica è, insomma, un’occasione per far dialogare la buona politica con la buona scienza.

Ma come orientarsi? Esiste oggi una fonte energetica da privilegiare, efficiente, sicura, pulita, economica? L’orientamento prevalente, oltre che più realistico, è quello di diversificare il più possibile il proprio mix energetico. Magari cercando di sfruttare al meglio le caratteristiche fisiche, climatiche ed economiche di ogni singolo Paese. Senza dimenticarsi che moltissimo si può fare anche sul fronte del risparmio, abbattendo, per esempio, i consumi civili attraverso una maggiore attenzione dei singoli e l’adozione di dispositivi che rendano le nostre abitazioni ed i nostri uffici capaci di ridurre i consumi a zero o, addirittura, di produrre energia.

In Europa abbiamo deciso di puntare molto su questo aspetto, tanto che una direttiva rende obbligatoria, entro il 2020, la costruzione di edifici ad impatto ambientale prossimo a zero. È anche evidente che non potremo affrancarci rapidamente dai combustibili fossili, che in Italia costituiscono da soli circa l’80% della bilancia energetica. Ma investendo in modo consistente e continuativo nella ricerca e nell’innovazione sarà possibile erodere progressivamente quella percentuale a vantaggio delle energie rinnovabili che, sempre nelle previsioni europee, nel nostro Paese dovrebbero raggiungere quota 17% nel 2020. Rispettare questo obiettivo significa triplicare l’attuale produzione energetica da fonti rinnovabili: solare, geotermia, biomasse, eolico.

Qual è lo stato della ricerca in questi campi? Il Consiglio Nazionale delle Ricerche è in prima linea in questa sfida e guida o partecipa a molti progetti, a livello nazionale ed europeo. Uno di questi riguarda la geotermia ed è finalizzato a disegnare un nuovo atlante delle risorse geotermiche del Mezzogiorno per poter avviare uno sfruttamento di questa fonte, in modo diretto, come energia termica, o convertendola in energia elettrica. Considerando che il 30% del consumo di energia in Italia è rappresentato da usi termici a medio-basse temperature, risulta facile immaginare come l’uso di acque geotermiche per processi di riscaldamento possa essere esteso a molte applicazioni, rientrando nei meccanismi virtuosi di risparmio energetico e migliorando l’efficienza. Inoltre, la geotermia si presta a combinazioni con altre fonti o con usi a cascata del calore, realizzando impianti ibridi per la produzione di energia elettrica o di cogenerazione (elettricità e calore). In Italia, circa lo 0,9% della potenza elettrica installata (840 MW elettrici) e lo 0,1% del consumo di calore (circa 650 MW termici) sono geotermici. Un impulso nel settore farebbe rapidamente raddoppiare il primo termine e decuplicare il secondo, anche senza chiamare in causa le nuove tecnologie, peraltro in fase di sviluppo. Un altro settore in rapido avanzamento, e nel quale il Cnr è fortemente impegnato, è quello del fotovoltaico. Ciò avviene grazie all’impulso di normative UE finalizzate all’efficienza energetica ed alla diffusione delle fonti energetiche rinnovabili (Direttive 2009/28/CE e 2002/91/CE), nonché alle incentivazioni del Conto Energia (GSE). Tempi di ritorno energetico ancora alti, costi elevati per Watt prodotto (circa 4-5 $/W, fonte IEA), scarsità del silicio impiegato nelle celle fotovoltaiche, sono i limiti principali alla diffusione delle tecnologie fotovoltaiche oggi presenti sul mercato (prevalentemente celle al silicio mono e policristallino). Una grande opportunità per superare i costi elevati e la scarsità del silicio delle tecnologie oggi presenti è rappresentata dalle nanotecnologie molecolari, a cui si deve la recente diffusione di nuove tipologie di celle solari, dette di terza generazione. I materiali organici o ibridi nano-ingegnerizzati richiedono tecniche di fabbricazione semplici da implementare e, quindi, costi di produzione ridotti. Essi possono essere depositati su larghe aree da soluzione liquide, come veri e propri inchiostri o paste serigrafiche, impiegando tecnologie ben consolidate a livello industriale.

La tecnologia più matura sotto il profilo tecnologico, e ormai prossima ad una diffusione commerciale, è quella delle celle solari a sensibilizzatore organico (o DSSC). Sono dotate di efficienze record di 11,3% in laboratorio ed efficienze massime del 7%, con tempi di vita di oltre 7 anni, misurate e certificate per pannelli di larga area. Ulteriori aumenti di efficienza sono possibili grazie, ancora una volta, alle nanotecnologie. Introducendo particelle metalliche di dimensione opportuna, si può aiutare il materiale plastico ad assorbire in maniera più efficace la luce del sole. La superficie di tali particelle è infatti attivata dalla luce e funziona come un’antenna ricevente sintonizzata su un certo canale (che corrisponde al colore meno assorbito dalla plastica). Le celle DSSC, inoltre, possiedono un’elevata compatibilità di impiego nella “building integration”, potendo essere semitrasparenti e di colori diversi a seconda della tipologia di dye impiegato. In particolare, le DSSC risultano compatibili con le vetrate dell’involucro edilizio più di ogni altra tecnologia fotovoltaica. Sono “esteticamente gradevoli” e possono essere istallate verticalmente. Non necessitano, infatti, di ben definiti angoli di inclinazione rispetto alla luce solare in quanto lavorano in luce diffusa. Queste caratteristiche permettono una loro facile istallazione negli edifici, senza essere confinate nei tetti o nelle superfici inclinate. Consentono inoltre di catturare la luce anche quando il cielo sia velato o nuvoloso, sebbene con rendimenti inferiori. Un’altra straordinaria applicazione, attualmente in fase di perfezionamento, è rappresentata dai pannelli in grado di convertire non la luce visibile dall’occhio umano, ma le radiazioni termiche (raggi infrarossi) emanate dai corpi caldi osservabili solo attraverso i visori notturni. Questi dispositivi potranno funzionare anche dopo il tramonto, assorbendo l’energia riemessa dal terreno scaldato durante il giorno. Pannello fotovoltaico e pannello solare non saranno più necessariamente sinonimi.

Un esempio di come, a volte, la tecnologia evolva più rapidamente del linguaggio che la descrive. Tutto ciò consente di concepire la tecnologia fotovoltaica come una fonte di energia distribuita in tanti piccoli impianti ben integrati, senza necessità di utilizzo di nuovi terreni, con impatto ambientale nullo. Il fotovoltaico di terza generazione offre enormi potenzialità sia in termini di abbattimento dei costi (fino ad un fattore 3 rispetto al costo odierno dei pannelli in silicio), sia di ambiti di applicazione. Cionondimeno, è bene chiarire che la sua diffusione – come quella del fotovoltaico a base di silicio – aumenterà i problemi sulla rete perché un sistema complesso costituito da migliaia di piccoli impianti che scambiano energia con la rete elettrica ha bisogno di un’accurata gestione e manutenzione. Un’altra fonte energetica rinnovabile in espansione in Italia è l’energia eolica. Il nostro Paese è il terzo produttore in Europa, dopo Germania e Spagna, e la sua diffusione è cresciuta del 30% dal 2008 al 2009. In questo caso, non ci sono particolari novità sul fronte delle tecnologie disponibili, ma i generatori in cima alle torri su cui girano le tre pale che convertono l’energia meccanica in elettricità alimentano già oggi i consumi di milioni di persone. Infine, il capitolo nucleare.

Attualmente, l’Italia importa circa il 12% dell’energia elettrica consumata da fonti di origine nucleare. Appare sensato proseguire in questa strada o conviene intraprendere un percorso per la produzione nazionale di questa energia? L’argomento è molto delicato e l’opinione pubblica è scossa dalle vicende legate al terremoto ed allo tsunami che hanno danneggiato gravemente la centrale nucleare di Fukushima. Sarebbe però opportuno affrontare la questione del possibile ritorno dell’Italia al nucleare con razionalità e scientificità, ricordando che la centrale giapponese apparteneva ad una generazione ormai superata in termini di sicurezza, e che è stata investita da un terremoto e da uno tsunami senza precedenti, esclusi in Italia. Allo stato attuale delle conoscenze scientifiche sulle fonti rinnovabili e delle previsioni sulle scorte dei combustibili fossili, possiamo dunque permetterci di rinunciare all’opzione nucleare? La IEA (International Energy Agency) non ci crede, tanto che suggerisce di arrivare, entro il 2050, a modulare il contributo delle varie fonti energetiche alla riduzione delle emissioni di anidride carbonica attraverso l’efficienza energetica (36%), il ricorso alle rinnovabili (21%), il nucleare (6%). Oltre il 2050, infine, dovrebbe rendersi disponibile un’altra fonte di energia priva di emissioni di CO2, quella derivante dalla fusione di nuclei leggeri di idrogeno e deuterio. Lo sviluppo della fusione controllata necessita oggi di investimenti importanti per la ricerca, quali quelli richiesti dal progetto ITER, a cui partecipano Europa, USA, Giappone, India e altri Paesi. Ma potrebbe riservarci una fonte di energia potenzialmente illimitata e priva di rischi apprezzabili.

Luciano Maiani
Presidente CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche)

Massimiliano Fanni Canelles on InstagramMassimiliano Fanni Canelles on Twitter
Massimiliano Fanni Canelles
Massimiliano Fanni Canelles Head of CAD Nephrology and Dialysis, Health Department with University of Udine Adj. Professor in Alma Mater University in Bologna of International Cooperation Editor of SocialNews Magazine President of Auxilia Foundation Twitter. @fannicanelles Instagram @fannicanelles

Massimiliano Fanni Canelles

Massimiliano Fanni Canelles Head of CAD Nephrology and Dialysis, Health Department with University of Udine Adj. Professor in Alma Mater University in Bologna of International Cooperation Editor of SocialNews Magazine President of Auxilia Foundation Twitter. @fannicanelles Instagram @fannicanelles 

Rispondi