Parte teorica
La produzione e il consumo di energia[1]
L'approvigionamento, l'indipendenza energetica e la produzione pulita sono senza dubbio le sfide maggiori di tutte le società occidentali. Energia è sinonimo di potere, ma anche di conflitti per lo sfruttamento. È chiaro a tutti i paesi del mondo che la rivoluzione industriale è stata un momento cruciale per il nostro sviluppo, ma allo stesso tempo l'azione a forza meccanica sostentata da energie fossili non può andare avanti in eterno.
Crescente limitatezza e
inquinamento non giustificano più il continuo utilizzo di petrolio e dei suoi derivati. Come sopperire a questo passaggio verso altri tipi di energia?
Iniziamo a valutare alcuni dati sul consumo di energia nel nostro paese.
Dal 1960 il consumo elettrico nazionale (consumo finale e perdite) in Svizzera è aumentato di 2.5 volte. Nel 2011 si attestava a 63 miliardi di kWh. Rispetto all'anno precedente il consumo interno è così diminuito del 2%. Questo calo temporaneo è soprattutto riconducibile alle temperature decisamente più elevate: secondo Meteo Svizzera il 2011 è stato l'anno più caldo a partire dalle misurazioni dell'anno 1864. Anche gli anni 2018 e 2019 sono entrati negli annali, così come altri dell'ultima decade sono di rilievo.
La tabella con i dati aggiornati è
disponibile al seguente link
I prossimi grafici ci dicono in cosa viene utilizzata l'energia, quali sono le principali fonti di riscaldamento nelle economie domestiche e come vengono prodotte.
Impiego di energia nelle economie domestiche e impianti di riscaldamento
Fonti di energia in Svizzera
E come si comportano i nostri vicini?
Fonti di energia in un confronto internazionale
È interessante notare come nelle energie rinnovabili, molte nazioni sono comunque più avanti rispetto al nostro paese. In particolare la Germania, e i paesi Nordici, qui non presenti, stanno puntanto in maniera decisa sul nuovo modello.
La domanda principale che tutti gli Stati si stanno ponendo è la seguente:
quali saranno i vettori energetici che ci garantiranno un approvvigionamento sicuro?
Come già scritto nei capitoli precedenti la Svizzera ha varato la Strategia 2050, con una progressiva chiusura delle centrali nucleari e un maggiore apporto da parte di idrico e rinnovabili.
Evoluzione della produzione di rinnovabili in Svizzera
I grafici mostrano chiaramente come tutte le rinnovabile siano in chiara crescita sia in produzone che come utilizzo di energia. Io vorrei invece sottolineare questo aspetto. Si parla molto di
OFFERTA, ma non si ragiona mai abbastanza sul fattore
DOMANDA. Consumiamo circa 8'000kwh annui pro/capite. È sicuramente possibile
ridurre questa cifra. Si parla molto di una società di
2'000 kwh, cifra ambiziosa ma sicuramente raggiungibile.
Esempio personale
Con l'uso di un riscaldamento al minimo per circa due mesi (quelli più freddi) e supportato da una pigna accumulatrice il consumo totale della mia casa ammontava per i primi tre anni di insediamento nella casa a circa
3'500 kwh.
In seguito l'esperimento di far capo solo alla legna (quindi senza termopompa) mi ha portato proprio al risultato sperato di ca
2'000kwh. È importante sottolineare come non ci siano privazioni ma piuttosto delle
attenzioni e accorgimenti che si possono trovare anche sotto
Piccoli Gesti di
Svizzera Energia.
Ne elenco alcuni, dei quali molti sono ripetizioni in parte presenti nelle altre schede tecniche:
- Acquistare elettrodomestici dalla A in su;
- Spegnere quando non si usa;
- Regolare il riscaldamento a una temperatura non troppo elevata;
- Se possibile produrre la propria energia con un impianto fotovoltaico.
Per capire quanta energia consuma un elettrodomestico l'Unione Europea ha introdotto una nuova etichetta, con lo scopo di semplificare la lettura. Quella vecchia conteneva i segni "+" e "-" che creavano un po' di confusione, ad es. A+++. Si è ritornati alla semplice lettera. Ora ci sono 5 gruppi di prodotti di apparecchi domestici con etichetta "riscalata":
1) lavastoviglie;
2) lavatrici e le lavasciuga biancheria;
3) frigoriferi, compresi i frigoriferi cantina;
4) lampade;
5) display elettronici, compresi i televisori, i monitor e i pannelli segnaletici digitali.
L'elemento nuovo di queste etichette è il codice QR, grazie al quale i consumatori potranno ottenere informazioni supplementari (non commerciali) attraverso la scansione con uno smartphone comune. Anche i televisori hanno cambiato classificazione più legata alla realtà dei veri consumi in quanto quella precedente era troppo "generosa". Per questo molte TV che prima avevano una A ora sono in classe G.
Nuova etichetta Europea
La nuova legge sul
CO2, include i limiti per gli impianti di riscaldamento a combustibili fossili. Mentre i Cantoni hanno elaborato un
Modello di Prescrizioni Energetiche per gli edifici. In sostanza in caso di sostituzione di un impianto di riscaldamento, almeno il 10% del fabbisogno di energia termica deve essere risparmiato attraverso misure di efficienza o fornito da energie rinnovabili. Le prime esperienze hanno dimostrato che i proprietari propendono per passare definitivamente a un sistema rinnovabile. Si può trovare il testo sotto Documenti.
Come produrre energia in modo pulito? Vediamo le principali tipologie, dalle grandi centrali agli impianti casalinghi, cercando di esemplificare tutto il processo:
Energia idroelettrica
L'acqua di un lago o di un bacino artificiale viene convogliata a valle, attraverso condutture forzate, trasformando così la sua energia potenziale in energia di pressione cinetica grazie al distributore e alle turbine, che successivamente viene inserita nella rete di distribuzione.
Schema della produzione di energia idroelettrica
Calcolando quelle a potenza superiore a 300Mkw abbiamo 579 centrali in Svizzera e 29 in Ticino. Sempre più stanno prendendo piede i progetti di microcentrali, ossia sfruttare un piccolo salto per coprire il fabbisogno di uno o pochi comuni.
PRO
|
CONTRO |
Energia pulita
| Grosso investimento iniziale |
| Grossa resa | Spazi e deturpamento flora e fauna |
| Costo basso (ca. 4 cts al kw) |
|
| Acqua rinnovabile e grande presenza |
|
A parte alcuni svantaggi, gli aspetti positivi giustificano gli investimenti in questa tecnologia proprio perchè si tratta di un'energia pulita.
Energia eolica
L'energia eolica è un'energia rinnovabile, poiché la quantità disponibile non varia all'uso, non richiede nessun tipo di combustibile, poiché utilizza l'energia portata dal vento. È anche una fonte pulita perché non provoca emissioni di CO2.
Come funziona?
Gli impianti a energia eolica sfruttano l'energia cinetica (tramite un movimento), che viene portata delle correnti d'aria, per mantenere in rotazione le pale dei generatori. In seguito questa energia (diventata meccanica) viene convertita in energia elettrica.
Sotto vediamo il funzionamento e le tipologie.
Schema del funzionamento dell'energia eolica e tipi di pale
In Svizzera ci sono diversi progetti di parchi eolici per aumentare la capacità di produzione, essendo comunque una zona battuta dal vento, basti solo pensare alle montagne e altipiani collinari. Nonostante ci siano costantemente dei ricorsi per l’impatto sul paesaggio. Per ora comunque rimane solo una parte ancora marginale, circa lo 0.15%. L’obiettivo entro il 2030 è quello di poter coprire il 2% del consumo di elettricità dell’intero paese. Inoltre lo Stato ha introdotto il RIC, ossia la rimunerazione a copertura dei costi per l’immissione in rete di energia elettrica.
Meccanismo per l’incentivazione della produzione di elettricità. È finanziata con una tassa sull’energia versata da ogni consumatore e ammonta a 0.6cts/kwh. Anche in questo campo molti paesi sono molto più avanti rispetto a noi come i paesi nordici, la Germania, Italie e la Spagna.
Per quanto concerne il costo di produzione è in discesa e come valore medio si può dire 20 cts/kwh.
Per riassumere vediamo vantaggi e svantaggi.
Le zone più ventose in Svizzera
|
PRO |
CONTRO
|
| Energia pulita | Impatto sul paesaggio |
| Investimenti iniziali non elevattisimi | Rumore |
| Vento infinito | |
| Costi in discesa | |
Il discorso conclusivo vale per tutte le energie rinnovabili: la riduzione dell'inquinamento è un obiettivo strategico irriununciabile. Per questo motivo l'aumento della produzione di energia pulita con il vento deve quindi andare avanti a vele spiegate. La tecnologia permetterà poi un aumento dell'efficienza a fare da traino incentivante.
Energia solare
L'energia solare è un energia pulita, rinnovabile e praticamente infinita. Grazie ai raggi del sole è possibile avere energie senza l'emissione di CO2. La tecnologia è in continua evoluzione e soprattutto bisognerà migliorare lo stoccaggio, poiché calcoli teorici dimostrano che il deserto del Sahara tapezzato di pannelli fotovoltaici al 20% di efficienza (ossia il massimo che attualmente si può ottenere) basterebbe per fornire energia in quantità pari a quelle estrapolate per la produzione mondiale totale di energia elettrica nel 2020!
Mediamente il Sole irradia alle soglie dell'atmosfera terrestre 1367 W/m². In un determinato istante, si ottiene una potenza superiore ai 50 milioni di GW (la potenza media di una grande centrale elettrica si aggira attorno ad 1 GW).
La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è quindi enorme, circa diecimila volte superiore a tutta l'energia usata dall'umanità nel suo complesso.
I pannelli solari
Il pannello fotovoltaico è composto da diverse celle di un materiale, il silicio, che è un semiconduttore. Esso è in grado di convertire la luce o energia elettromagnetica in energia elettrica a corrente continua. Il pannello fotovoltaico è composto da diverse celle di un materiale, il silicio, che è un semiconduttore. Esso è in grado di convertire la luce o energia elettromagnetica in energia elettrica a corrente continua.
Schema di un impianto fotovoltaico
Il pannello fotovoltaico per produrre energia elettrica per apparecchi come: computer, lampadine, forno, ecc. ha una
bassa capacità di convertire la luce del sole in energia elettrica, circa il
15%.
Il collettore per solare che serve invece per produrre energia per l'acqua calda ha un rendimento nettamente più
alto circa l'80%.
Un piccolo impianto per produrre energia, come in Ticino si vedono spesso nei rustici di montagna, costa dai 2'000 ai 3'000 fr, mentre un impianto per rendere la casa autosufficiente può arrivare a costare dai 15'000 ai 30'000 fr. Il vantaggio che l'energia prodotta in eccesso può essere immessa sulla rete e viene sussidiata dalla Confederazione.
Siamo in un periodo dove non solo viene migliorata di molto l'efficienza ma anche l'estetica. I pannelli di ultima generazione possono integrarsi perfettamente a un edificio. Ecco alcuni esempi di pannelli estetici:
Per ulteriori informazioni rimando al
link di Tecnologia Solare ed Estetica
Esempi di pannelli fotovoltaici estetici
Il sito
SOLTOP contiene un calcolatore di energia che, grazie a un sistema GPS, localizza la vostra abitazione le superfici potenzialmente utilizzabili, rileva il quantitativo di sole e in base al consumo medio di energia, fornisce superficie e costi dei pannelli da installare per essere indipendenti o addirittura rivendere energia.
Una soluzione che sta prendendo sempre più piede, grazie all'esperienza di alcuni progetti pilota è il concetto di
Raggruppamento di Consumo Proprio (RCP). In parole povere, assicurare che l’elettricità solare prodotta in un quartiere residenziale venga possibilmente consumata al suo interno. Ad esempio a Lugaggia 18 abitazioni, una scuola dell’infanzia e una batteria di quartiere sono state messe in rete. Esiste una chiara gerarchia per quanto riguarda l’elettricità solare prodotta sui tetti: innanzitutto viene utilizzata direttamente nella relativa casa; ciò che resta confluisce nella rete del quartiere e quella che non viene consumata finisce nella batteria di quartiere. Viceversa, se il quartiere consuma più elettricità di quanta ne produce, la batteria è la prima fonte a cui attinge. Vediamo a titolo di paragone il prezzo di questa energia:
![]()
Per maggiori informazioni sugli RCP rimando al seguente
link sempre di Svizzera Energia.
Mentre se non si fa parte di un RCP i tre principi per l'ottimizzazione del consumo proprio sono:
- Consuma la tua elettricità solare quando ne produci di più! Quindi è preferibile usare gli elettrodomestici di giorno e non di notte.
- Usa l’elettricità in eccesso, non immetterla semplicemente nella rete.
- Accumula l’eccesso di elettricità che produci, dove possono fungere da accumulatori sia le auto elettriche sia le cosiddette batterie domestiche. Qui si incontra però un inconveniente: pur essendo sofisticate e testate nella pratica, le batterie sono ancora molto costose, al punto che il loro impiego non è redditizio. Il prezzo odierno, che oscilla tra 12'000 e 15'000 franchi, dovrebbe scendere sotto i 10'000 franchi.
Infine, vediamo la potenza installata in Svizzera:
Potenza solare installata in Svizzera
Energia geotermica
Il grande potenziale sia per le economie domestiche, per gli edifici pubblici che per le industrie è rappresentato dall'energia geotermica. Il concetto, molto semplice quanto efficace, consiste nello sfruttare il calore del sottosuolo che può provenire dalle falde o dalla terra. Siamo di fronte a un'energia rinnovabile, sempre disponibile a prescindere dalle stagioni e dal tempo meteorologico e oltretutto non deturpa il paesaggio, poiché la maggior parte dell'impianto è sotto terra. L'unico aspetto inquinante è il liquido refrigerante, che va trattato nella giusta maniera, ma è un punto minimo negativo assolutamente irrilevante rispetto agli enormi vantaggi.
Un altro aspetto da considerare sono gli eventuali terremoti che la perforazione del suolo può provocare. A Basilea e San Gallo, dove si è scavato per qualche kilometro vi sono state delle scosse che hanno purtroppo fatto sospendere i progetti.
Pompe di calore: sfruttano il calore dell’aria esterna, del suolo (sonda geotermica a una profondità da 200 a 500 metri o collettori geotermici orizzontali a circa 1,5 metri di profondità), delle acque di falda o superficiali. Il tutto è mandato in profondità e scaldato. Questa quantità di calore è suffciente per far evaporare un refrigerante liquido che circola in un circuito chiuso. Un compressore condensa il vapore e con la pressione sale anche la temperatura. Gli scambiatori rimandano il calore in superficie e viene ceduto all’acqua che circola nel riscaldamento di casa. A seguito del rilascio di calore, il refrigerante si liquefà nuovamente, torna alla fonte di calore e il processo può ripetersi.
La pompa di calore necessita di elettricità, ma genera una quantità di energia termica da tre a cinque volte maggiore. Per un funzionamento a impatto completamente neutro a livello di CO², è necessaria elettricità da fonti rinnovabili, come ad esempio quella solare.
I cantoni offrono un sostegno per passare alle energie rinnovabili. Tutte le informazioni relative ai sistemi di riscaldamento sovvenzionati, all’entità degli incentivi e alle condizioni per ottenerli si trovano su al seguenti
Link 1,
Link 2.
Il funzionamento di una pompa di calore secondo le tipologie
Immagine 13: costi a confronto con la pompa di calore
Centrali geotermiche: sfruttano il calore della terra nel sottosuolo per mandare in superficie calore disponibile per vari usi. L'acqua viene iniettata ad alte pressioni nel sottosuolo attraverso fratture naturali e/o artificiali per così creare un bacino artificiale.
Il vapore che risale dal bacino attraverso pozzi e/o sistemi di tubazioni, mettono in funzione una turbina-generatore che produce energia elettrica. Il vapore viene poi raffreddato e viene così reimmesso nel bacino sotto forma di acqua.
Il funzionamento di una centrale geotermica
Secondo la volontà della Strategia 2050 le centrali dovranno arrivare a coprire il 10% del fabbisogno energetico e si spera che i costi possano abbassarsi fino a 8-10 centesimi per kwh.
Il costo di un impianto casalingo mediamente si può stimare attorno ai 25'000fr. con una resa di 7-8 kwh al giorno.
Case a 0 impatto
La tecnologia ha fatto passi da gigante e al giorno d'oggi si riescono a costruire case dove sono autosufficienti a livello energetico e quindi con un impatto ambientale pari a zero. I materiali utilizzati sono altamente innovativi come i derivati dal riso. In questo interessante
video della trasmissione
Striscia la Notizia, c'è una dimostrazione.
[1]
Fonti:
Svizzera Energia e
Ufficio Federale dell'energia
