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Thursday, December 9, 2010

Cambiamenti Climatici: Comportamenti Nazionali

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Qualsiasi persona di buon senso ed alfabetizzata sa che la questione del Cambiamento Climatico è la più importante tra tutte quelle che gli umani si trovano ad affrontare.

In concomitanza con la Conferenza di Cancun, una delle tante inutili conferenze, il German Watch e Climate Action Network pubblicano l'invece utile  Climate Change Performance Index 2011. Questo studio valuta e confronta le prestazioni dei 57 Paesi del mondo maggiormente responsabili delle emissioni di gas-serra.  Mentre i tentativi di coordinare internazionalmente una politica per il clima falliscono ripetutamente, si registrano a livello nazionale alcune buone prestazioni. Secondo i criteri adottati dagli analisti è il Brasile a comportarsi meglio di tutti mentre l'Arabia Saudita fa peggio di tutti. L' Italia sta verso il fondo della classifica.

Nessuna nazione risulta eccellente e, in particolare, nessuna nazione riesce a ridurre le emissioni di CO_2 pro capite.  Insomma andiamo male. Buona lettura.

Tuesday, December 7, 2010

Sull' Efficienza delle Reti Elettriche

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La critica più sensata che viene generalmente avanzata ad alcune fonti di energia rinnovabile (solare, eolica) è che esse sono intermittenti, dunque esse non sarebbero in grado di far fronte con continuità alla domanda degli utenti.  Questa è una critica seria con implicazioni importanti,  mentre altre critiche di impronta  pseudo-estetica...." i pannelli solari sono brutti ".... risultano semplicemente ridicole e dunque non meritevoli di attenzione.

In realtà, tutte le fonti di energia elettrica sono, per ragioni diverse e in condizioni diverse, inaffidabili tant'è che tutte le reti elettriche del mondo sono soggette a cadute nelle prestazioni o a blackouts. Gli stessi impianti convenzionali di generazione si bloccano e, ad esempio, un impianto a combustibili fossili degli USA rimane fuori servizio per circa l' 8% del tempo.

La rete elettrica, nata solo 128 anni fa vicino al ponte di Brooklyn grazie a Edison, è senz'altro una delle opere più complesse e vulnerabili realizzate dagli umani. Fondamentale in questo processo fu il contributo di Nikola Tesla, grande esperto di elettromagnetismo, il quale intui l'importanza di creare una rete elettrica alimentata da corrente alternata. A differenza della corrente continua (sostenuta da Edison), la corrente alternata può essere trasportata per grandi distanze e, in tal modo, il luogo della produzione energetica può essere disaccoppiato dal luogo del consumo dell'elettricità.  Tesla fu anche molto generoso e rinunciò alle royalties su i suoi brevetti venduti a Westinghouse. Questi, salvato dalla bancarotta, iniziò a plasmare la rete elettrica che noi oggi conosciamo...l'energia prodotta dalle cascate del Niagara poteva essere convogliata ad oltre 600kms di distanza sino a New York.

Il 9 Novembre 1965, trenta milioni di persone abitanti di nove Stati USA del Nord-Est e di una provincia Canadese rimangono al buio. E' il primo disastro su grande scala a rivelare la vulnerabilità della rete elettrica: venne poi appurato che fu un relais di controllo (impostato su di un valore troppo basso) in una centrale idroelettrica di Queenstown, Ontario, a scatenare onde anomale di corrente che mandarono in tilt tutta la Eastern Interconnection.  Un piccolo errore-perturbazione scatena un blackout gigantesco. E' un pò come aggiungere un granello di sabbia ad un mucchio di sabbia già grande fatto di tanti granelli...prima o poi il mucchio crolla. Il sistema complesso, fatto di tante parti interagenti, ha le sue criticalità.

Quel 9 Novembre, assieme a tanti altri eventi più recenti, qualcosa dovrebbe insegnare almeno a chi ha testa per capire. Le macro-reti alimentate da mega-centrali sono vulnerabili e inefficienti. I fattori di costo dovuti alla trasmissione, trasformazione, distribuzione della corrente rischiano di essere maggiori dei costi produttivi medesimi. Non basta dunque cambiare i modi in cui si vende l'elettricità e scalfire (magari solo in apparenza) qualche monopolio. E' necessario ripensare la rete ed alimentarla con centrali  piccole e diffuse, capaci di produrre elettricità laddove essa viene consumata.

Non ha senso costruire centrali da 1 Gigawatt per soddisfare bisogni umani che sono essenzialmente dell'ordine di qualche Kilowatt.  Il gap di potenza è colossale. Quei bisogni, che peraltro vanno razionalizzati, possono essere soddisfatti localmente mediante micro-reti alimentate da un sistema integrato di fonti rinnovabili adatto alle esigenze dei vari luoghi. In questo contesto, il solare termico e fotovoltaico, risultano fondamentali in quasi tutto il mondo proprio perchè si installano in modo diffuso abbattendo così i costi di trasmissione. Le stesse intermittenze produttive di alcune fonti rinnovabili non sembrano poi così problematiche come attestano diverse esperienze di integrazione nelle reti elettriche dell'energia eolica. Anzi, in Inghilterra, i picchi di produzione di elettricità dal vento si hanno proprio nelle ore di massima domanda elettrica. E per l'energia solare, sia nella forma termica che elettrica, sono possibili diverse metodologie di accumulo, alcune peraltro già praticate, capaci di rilasciare l'energia quando il sole non splende.

Naturalmente le micro-reti dovranno essere integrate in modo che eventuali deficienze locali dell'una possano essere sopperite da un'altra. Mi sembra che la strada sia obbligata. In questo contesto la produzione di energia elettrica da centrali nucleari risulta anacronistica, un dinosauro produttivo centralistico e inefficiente che non si concilia con reti elettriche decentrate e flessibili.

Dietro alle scelte di politica energetica ci sono dunque diverse visioni del mondo e del modo in cui dobbiamo abitare il Pianeta.











Thursday, December 2, 2010

Biocarburanti Efficienti: Panicum Virgatum

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La discussione sulla reale efficacia e utilità dei bio-carburanti è sempre più ampia e le opinioni spesso divergono.
Le caratteristiche di un buon bio-carburante, sia esso bio-etanolo o bio-diesel, sono essenzialmente tre:

a) deve avere un buon bilancio energetico, nel senso che l'energia necessaria a produrre un litro di bio-carburante deve essere molto inferiore all'energia che da esso litro si può estrarre;

b) deve, qualora prodotto da coltura, richiedere poca acqua per l'irrigazione;

c) non deve interferire con colture ad uso alimentare onde evitare turbolenze e speculazioni sui mercati dei cereali fondamentali per il sostentamento di buona parte degli umani.

La produzione di bio-etanolo lignocellulosico sembra tra le più promettenti. In particolare sono promettenti le ricerche sul Panicum Virgatum, pianta molto diffusa nel Nord America,  proprio perchè soddisfa a tutti e tre i requisiti elencati. Scopo della ricerca tecnologica è principalmente quello di sviluppare trattamenti enzimatici a basso costo capaci di convertire la cellulosa in zuccheri e dunque in etanolo.

Uno studio, appena pubblicato su Biomacromolecules da alcuni ricercatori del Oak Ridge National Laboratory e Georgia Institute of Technology,  mi sembra a tal proposito molto interessante.

Generalmente la biomassa lignocellulosica è costituita da tre polimeri: 1) cellulosa, polimero formato da catene di glucosio assemblate in strutture fibrose e cristalline, 2) Hemicellulosa, un polimero contenente diversi zuccheri, 3) Lignina, polimero pesante che riveste le fibre di cellulosa.
Al fine di estrarre glucosio è necessario decomporre le fibre di cellulosa mediante idrolisi enzimatica ma gli enzimi possono attaccare  le fibre solo dopo che gli strati di hemicellulosa e lignina sono stati rimossi. Ecco perchè è necessario trattare la biomassa meccanicamente e chimicamente. Questi trattamenti naturalmente incidono sul prezzo finale del bio-etanolo dunque devono essere efficienti.

Lo studio citato analizza, mediante tecniche di diffusione di neutroni, i cambiamenti strutturali nella lignocellulosa del Panicum Virgatum indotti da un pre-trattamento della biomassa in acido solforico caldo.
Questo trattamento risulta efficace nel redistribuire la lignina, nel dissolvere l'hemicellulosa e nel aumentare il diametro delle fibre di cellulosa. Ciò favorirebbe la digeribilità della cellulosa da parte degli enzimi e aumenterebbe l'efficienza nella produzione di bio-etanolo.