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29 marzo 2011

Il futuro dell'energie rinnovabili e non solo

Rinnovabile quindi eterno, pulito e a basso costo; perché, per esempio, fin tanto che ci sarà il sole potremo catturarne i suoi raggi su un pannello solare e caricare le batteria al litio della nostra automobile e viaggiare in lungo in largo senza inquinare. E quando il sole non ci sarà più, non sarà certo il problema energetico a preoccuparci.

Ma se sole e vento certamente non mancheranno mai (su scale di tempo umane), chi ci dice che avremo sempre pannelli fotovoltaici, turbine eoliche, batterie al litio, super-magneti permanenti per le auto ecologiche, fosfori per le nostre lampadine a basso consumo? No, non è uno scherzo di cattivo gusto e nemmeno l'incubo di un ecologista idealista, ma una situazione di criticità evidenziata dal Dipartimento dell'Energia (DOE) degli Stati Uniti alla fine del 2010 e ripresa il 22 Marzo, probabilmente stimolata dal disastro ambientale giapponese seguito dall'emergenza nucleare di Fukushima ancora in corso. Ma perché non dovremmo più avere pannelli solari o turbine eoliche?


Quattordici elementi chiave


Quando si costruisce un pannello fotovoltaico, si mettono insieme alcuni elementi per creare un materiale in grado di convertire l'energia contenuta nei raggi solari in una forma, quella elettrica, che possiamo sfruttare per gli usi più comuni. Alcuni di questi elementi sono economici e molto disponibili sul mercato, altri invece giocano un ruolo chiave, ovvero non possono essere sostituiti facilmente con un altro elemento e una difficoltà a reperirli potrebbe seriamente mettere in crisi la catena produttiva.
14 elementi chiave
Guardate la tavola periodica qui a fianco e soffermatevi sugli elementi blu scuro. Sono 14 caselline con nomi strani, alcuni dei quali non avrete mai avuto occasione di sentir nominare prima. Otto di questi, quelli allineati sulla linea in basso, appartengono al gruppo delle terre rare e sono fondamentali per le loro caratteristiche ottiche, magnetiche e come catalizzatori. Lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, cobalto e litio sono utilizzati nelle batterie delle auto elettriche. Neodimio, praseodimio e disprosio invece sono gli elementi chiave dei magneti permanenti negli alternatori delle turbine eoliche e ancora delle auto elettriche insieme al samario. Lantanio, cerio, europio, terbio e ittrio sono invece usati insieme al fosforo nelle lampadine a basso consumo che stanno rimpiazzando le vecchie lampade ad incandescenza. Indio, gallio e tellurio sono invece gli ingredienti indispensabili nelle celle che compongono i pannelli fotovoltaici. La tabella qui sotto è un ottimo riassunto dello scioglilingua chimico qui sopra riportato e vi da un quadro completo della situazione.

Elementi chiave e loro utilizzo in applicazioni verdi
Ma perché dovrebbero venire a mancare? Alcuni di questi infatti, non sono poi così rari nella crosta terrestre, però sono difficili da estrarre dai giacimenti minerari, oppure sono concentrati solo in alcune zone geografiche, oppure ancora necessitano di procedure di separazione e purificazione chimica (tutt'altro che verdi) costose o pericolose, tanto che solo alcuni paesi con politiche ambientalistiche e  di sicurezza sul lavoro non proprio all'avanguardia riescono a produrre in quantità.

Fabbisogno di elementi
chiave e loro produzione
Guardate l'immagine qui a fianco. Rappresenta la quantità di questi materiali che è stata richiesta nel 2004, nel 2008 e che utilizzeremo nel 2014. La "terra" scura rappresenta la quantità estratta in Cina, mentre quella chiara è quella prodotta in tutto il resto del mondo. E' evidente anche come nel prossimo quadriennio ci sarà un forte aumento della domanda di questi elementi proprio sull'onda della richiesta di tecnologie verdi.



Ma sono veramente così essenziali e così critici?

Le proprietà di questi elementi sono proprio uniche e anche una loro piccolissima quantità è in grado di cambiare le proprietà fisiche del materiale che le incorpora, esattamente come succede per i droganti in un wafer di silicio. Ma il fatto che siano presenti in minima quantità, non significa che possano essere eliminati completamente o facilmente sostituibili con elementi più accessibili. Il DOE ha quindi compilato la tabella che vi riporto qui a fianco suddividendo gli elementi chiave in critici, quasi critici e per nulla critici e ripetuto l'analisi sia sul breve termine (prossimi 5 anni) e sul medio lungo termine (5 - 15 anni). Ma è forse più facile leggere i due grafici cartesiani che vi riporto qui sotto dove insieme alla loro criticità (asse orizzontale) viene rappresentata anche l'importanza degli elementi chiave per le energie pulite (asse verticale).


Energia, ma non solo

Dobbiamo essere onesti, non sono solo le energie rinnovabili ad essere messe in crisi da questa possibile criticità, tante altre "cose" che sono entrate a far parte della nostra vita quotidiana potrebbero venir a mancare, come i monitor LCD o i televisori LED e l'elenco potrebbe essere molto più lungo.

Conclusione

Probabilmente starete dicendo: è il solito discorso di un disfattista che vuole sostenere a tutti i costi che le energie alternative non funzionano. In realtà, non è per nulla così, sono assolutamente consapevole che le energie rinnovabili sono di vitale importanza per uno sviluppo sostenibile, ma non bisogna credere che è tutto verde quello che è rinnovabile. Il fatto che ci siano iniziative americane a livello governativo significa che è stata recepita l'importanza strategica non solo di questi elementi chiave, ma delle tecnologie che questi rendono accessibili. Dobbiamo quindi già dire addio alle energie del futuro? No, ma per le energie rinnovabili, come per le altre che già abbiamo, servono tre cose fondamentali: ricerca, ricerca e ricerca.

Fonti documentali: Critical Material Strategy e Request For Information.
Altre fonti: Una strategia per liberarsi dalla dipendenza dalla Cina, The Upside and Downside to Rare Earth Metals Shortages e The Rare-Earth-Metal Bottleneck

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39 commenti:

  1. toto, come sempre, permettimi di farti un grossissimo complimento!

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  2. grazie Davide, era da qualche tempo che covavo un articolo sulle terre rare e questa mi è sembrata l'occasione utile.

    sia chiaro, ci sono pro e contro in tutte le cose, ma ostinarsi a voler vedere solo i pro ritengo che sia sbagliato.

    ciò detto, credo che la conclusione dell'articolo sia la cosa più importante, qualsiasi sia la forma di energia che si vuole sfruttare.

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  3. Ciao, ho scoperto il blog da pochissimo e me lo sto divorando. Ho sempre considerato le materie scientifiche un po' ostiche, ma qui ho trovato speigazioni chiare anche per i cosiddetti "non addetti ai lavori".
    Per quel che riguarda energie rinnovabili e fotovoltaico immaginavo che la situazione non fosse così rosea (anzi, in questo caso si dovrebbe dire "verde") come i più accaniti sostenitori sostengono: è importante mettere in luce che le cose non sono così semplici e che, anche alle spalle di un impianto pulito possono esserci costi ambientali, pur riconoscendo che le energie rinnovabili sono una risorsa preziosa.
    Una domanda: è vero che l'accumulo di polvere e sporcizia sui pannelli solari ne riduce le prestazioni? Quindi dovrebbe essere prevista una pulizia periodica delle superfici?

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  4. Ciao Monica, ci fa piacere averti dei nostri e soprattutto che trovi utile quanto scriviamo.

    Il tuo commento riassume in tre righe tutto il mio articolo. Bravissima!

    La tua domanda è assolutamente vera! I pannelli, o meglio la superficie che li protegge deve essere pulita, altrimenti niente luce e niente corrente. Sono sincero, non so dirti di preciso ogni quanto tempo sia necessario farli pulire, ma posso informarmi.

    Quello che so, è che quest'inverno al lavoro il pannello solare che usavamo per alimentare le luci di Natale dell'Atomium è rimasto coperto di neve e anche con il sole non funzionava. Ovvio questo è un caso limite! Mi immagino i tetti di Milano o delle grandi città con tanto inquinamento (e tanti piccioni!) come possano diventare presto neri.

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  5. concordo in pieno con la conclusione dell'articolo...
    sarebbe bello capire, valutando tutto il ciclo di vita, quali sono le emissioni di CO2 equivalente per le varie fonti di energia, ma immagino siano dei calcoli davvero complicati!!dovrei cercare se esiste qualche pubblicazione che quantomeno si avvicina a ciò...
    interessante poi quando hai detto che per estrarre quelle terre ci sono procedure complicate (e quindi costose economicamente ed energeticamente)...anche qui sarebbe bello avere un confronto, ad esempio, rimanendo nell'attualità, tra l'estrazione dell'uranio e i vari processi successivi, e l'estrazione di queste terre (a parità di energia prodotta finale dai due sistemi, se così si può dire), per costi e inquinamento....
    mi sa che chiedo troppo!!:)

    ps. avevo commentato qualche vecchio post come Anonimo (2 mi pare), ho pensato di firmarmi ora così è più facile collegare altre eventuali mie risposte....

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  6. Ciao, bell'articolo.

    Che ne pensi della soluzione adottata dal Nevada Solar One?

    http://it.wikipedia.org/wiki/Nevada_Solar_One

    Da quello che so il costo elevato è dovuto più all'unicità dell'impianto che all'unicità dei materiali. Chiaramente in Nevada il Sole è un'altra cosa rispetto a paesi più a nord, però mi sembra un buon inizio.

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  7. Ciao Mario, purtroppo non è un conto facile quello di mettere tutti i contributi su una bilancia e vedere da quale parte pende. A complicare la questione ci sono oltre agli aspetti tecnici che tu già citavi, anche - purtroppo - volontà politiche, ma questo esula dallo scopo di questo blog che vorrebbe presentare fatti e non ... (finite voi la frase!)

    Se riesci a trovare qualche articolo con numeri e cifre, ne parliamo volentieri. Nel caso del ciclo del combustibile nucleare, si conoscono molti dettagli perché frutto di anni di ricerca... magari preparo un articolo così ne possiamo discutere.

    Ottima l'idea di firmarti, così effettivamente rende più facile la comunicazione. In fondo, non mi sembra che abbiamo mai cacciato nessuno a cattive parole... e poi si può sempre usare uno pseudonimo! Nel mio caso "toto" è più il nome che il nickname, visto che tutti a partire da mia moglie e i miei figli, fino ad arrivare ai colleghi e gli amici mi chiamano così.

    @ProvoliK La Nevada Solar One funziona con il termodinamico e non con il fotovoltaico e quindi non dovrebbe rientrare nelle "categorie" a rischio presentate qui sopra. Il principio è di far scaldare un fluido termovettore per poi produrre energia recuperandola dal calore. E' una buona idea, probabilmente a bassissimo impatto ambientale. La cosa che mi ha stupito è la potenza massima erogabile (circa 100 MW) che è piuttosto poca nonostante il sole del Nevada sia tutta un'altra cosa! E' chiaro che nel deserto del Nevada ci sono spazi piuttosto ampli da riempire, ma in altre situazioni geografiche tenderei a favorire impianti solari per riscaldamento (non elettrici) de-localizzati. Un mio collega portoghese che ha appena comprato una casa nuova a Lisbona ha sul tetto un pannello per l'acqua calda e a gennaio già faceva la doccia con quell'acqua!

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  8. Ciao,
    Il problema e' molto importante, ma farei un po' di distinguo...
    Per quanto riguarda il fotovoltaico il problema degli elemneti rari riguarda solo alcuni delle molte tecnologie disponibili. (per avere un'idea della varieta' di queste si veda en.wikipedia.org/wiki/File:PVeff(rev100921).jpg ).
    Il problema di trovare metalli per magneti riguarda quasi tutte le fonti di energia elettrica (PV esclusi) per cui anche il nucleare; serve comunque un generatore ovvero un grande magnete.
    Per l'illuminazione invece stento a credere che servano davvero quantita' cosi' ingenti da provocare carenza di materie prime; inoltre, visto che non serve aumentare la capacita' di fare luce in questo caso il riciclaggio puo' ossere una soluzione.
    ciao
    aldo

    P.S.
    Le batterie e auto elettriche non le classificherei come clean energy come fanno nella tabella.

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  9. Ciao Aldo, che bello sentirti (sperando che tu sia L'Aldo che penso!)

    Il fotovoltaico è un mosaico di possibilità e come avrai visto la ricerca si sta spingendo verso qualcosa che sia ad alta efficienza e basso costo, perché quanto c'è adesso in silicio non è proprio così conveniente.

    Vero per i magneti però è chiaro che se si va verso forme di energia che hanno un'efficienza inferiore è necessario massimizzare tutte le rese.

    Riciclare questi elementi chiave non è sempre facile come mostrato nel rapporto e spesso non è nemmeno troppo pulito, però ancora una volta solo la ricerca ci può aiutare a risolvere il problema.

    Certo le auto elettriche non sono clean energy, ma sono pulite e vanno nell'ottica della riduzione dei gas serra dei vari protocolli firmati e poco rispettati. E non vanno dimenticati pure i catalizzatori per le celle a combustibile (citati nel rapporto, ma non nell'articolo) per le famigerate auto ad idrogeno.

    Comunque, secondo me, il fatto che ci si sia resi conto che ci potrebbe essere una criticità è già una cosa importante.

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  10. @Monica e @Toto, ho chiesto all'esperto.
    Come previsto e confermato da Toto, i pannelli perdono in efficienza se si sporcano a causa di inquinamento, polvere, neve etc
    Ovviamente tanto piu' sono sporchi tanto peggiora l'efficienza e non c'e' una regola fissa che permette di programmare nel tempo la pulizia.
    Il consiglio e' quello di monitorare nel tempo il rendimento dell'impianto. Cosa non semplice visto che lo stesso dipende anche dalle condizioni 'metereologiche'.
    Ultimamente sono in commercio anche pannelli autopulenti... (http://www.libero-news.it/news/476606/Arrivano_i_pannelli_solari_autopulenti.html)

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  11. Ciao Toto,
    non sapendo chi e' l'Aldo che pensi non posso confermarti, ma credo sia io :-)
    Tornando al tema dell'articolo, questi problemi di approvvigionamento sono conosciuti da anni nell'industria dei PV, e sono gia ben "priced" sui mercati finanziari (vedi il costo di questi elementi negli ultimi anni). Sono soltanto i politici e i giornalisti che, per ignoranza o furberia, fanno finta di niente.
    In ogni caso l'argoemnto e' importante e condivido l'articolo nelle linee generali; quello che mi lascia perplesso e' l'idea che sottende, ovvero che questo "problema" sia tale solo o principalmente per lo sviluppo delle energie alternative.
    La portata di tali problemi e' ben piu' ampia, e coinvolge la sopravvivenza stessa della civilta' come la conosciamo.


    A conferma dell'importanza della pulizia per i pannelli solari si puo citare la storia del robot mandato su marte (l'ultimo) che e' stato vicino a spegnersi per via della polvere sui pannelli. Poi e' arrivato un piccolo tornado che li ha puliti e il veicolo e' "rinato"

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  12. Mi sembra che il titolo sia un attimino fuorviante. Il problema di cui parli nell'articolo infatti non è limitato alle energie rinnovabili, riguarda TUTTA l'alta tecnologia.

    Per i pannelli fotovoltaici: molti dei materiali citati servono solo come droganti, in quantità minime, per i pannelli al silicio. Problemi reali esistono solo per alcune tipologie di pannelli (CdTe, molto promettenti, ma limitati dalla disponibilità di tellurio).

    Ma lo stesso discorso vale per qualsiasi semiconduttore, incluso il fatto che ci sono semiconduttori ibridi (GaAs e InP) usati nei circuiti veloci a microonde. E nei LED (televisori da 60 pollici). Una cosa per me dememziale sono comunque i termometri sanitari a liquido "ecologici", dove il gallio sostituisce il mercurio.

    Per i magneti, puoi fare i motori con magneti ferrosi. Quello che non puoi fare sono gli hard disk da un terabyte, i dischi a ossidi di ferro tenevano qualche decina di megabyte.

    Il litio per le batterie sappiamo che non potrà permetterci di sostituire il parco auto esistente in auto elettriche. Potrà però sostituirne una parte, sufficiente ad una mobilità essenziale. Quando il petrolio sarà molto più raro di ora, tra qualche decennio (passano in fretta).

    Il problema riguarda anche elementi che ritenevamo "abbondanti". Cominciano ad esserci problemi con i fosfati minerali, usati come fertilizzanti in agricoltura. L'uranio dovrebbe bastare, ai consumi attuali, fino a metà secolo. L'oro ha avuto il suo massimo di produzione intorno al 2000 e ora è in calo.

    Viviamo in un mondo finito, e siamo in tanti.


    P.S. Odio blogspot, è la TERZA volta che riscrivo questo post, le altre due mi ha

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  13. @Aldo, sei quello che penso se ho letto la tua tesi di laurea e ho assistito alla tua difesa di dottorato.

    @Aldo e @Gianni. Va bene avete ragione, sono stato un po' "biassato", e correggerò il titolo aggiungendo un "non solo". L'idea che volevo trasmettere è che troppo spesso si pensa che le energie alternative e rinnovabili sono già lì pronte belle che fatte.

    In questi giorni anche io sto imparando ad odiare blogspot!

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  14. @Toto: E sapessi quanto hai ragione! Non sai quante persone (colleghe, amici, vicini di casa) dopo lo tusnami e i problemi a Fukushima, dicono "Dobbiamo usare il sole! E' lì, è gratis, è inesauribile." come se per ricavare energia dal sole fosse sufficiente mettere una lampadina sul balcone a scaldarsi...

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  15. @Monica: è così su tutto...le persone spesso si lasciano andare ad opinioni un pò qualunquiste (vorrei usare un altro termine visto che questo lo odio), date o dalla mala-informazione, o dall'aver fatto propri (chissà perchè poi) slogan esclusivamente "politici"...
    è meglio non farci caso, ma magari rispondere a queste persone con quello che si sa, sempre con tutta l'umiltà di chi non ne sa poi molto di più e anzi ha sempre da imparare...
    ma ripeto, su tutte le cose è così....io non vedo tanta differenza tra chi viene a dirmi che il nucleare sarà la panacea di tutti i mali del nostro paese e chi viene a dirmi che invece lo sarà il fotovoltaico...
    è per questo che ultimamente preferisco leggere più dati che opinioni, e nonostante tutto spesso non riesco a chiarirmi le idee....

    @toto: ultimamente avevo letto un articolo che mi pare facesse un confronto tra nucleare, centrali a gas a ciclo combinato e wind farm...cerco di ritrovarlo e magari lo posto, e anche se mi lasciò parecchi dubbi su alcune cose e forse dovrei prima rileggerlo.....

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  16. @Mario se trovi l'articolo lo leggiamo e commentiamo insieme molto volentieri. In tanto stiamo pensando come poter fare un confronto tra le varie fonti energetiche basato sui numeri. Non appena trovo il tempo di rispondere alla mail di Aldo...

    @Monica Ti ha già risposto Mario, serve un piano serio, non basato su slogan e portafogli, ma sui numeri che contano!

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  17. toto, l'articolo è questo:

    http://www.ieer.org/carbonfree/NuclearPower_wastes_and_CO2_cost_reduction_considerations.pdf

    viene sempre dall'IEER, del quale io non ho, a dir la verità, notizie sull'affidabilità..tuttavia l'articolo mi sembrava davvero ben strutturato e ricco di dati...

    se ho capito bene, l'intento è quello di valutare, supponendo una "sostituzione" delle più diffuse centrali a carbone, quale delle tecnologie confrontate permetta una maggiore riduzione di emissioni di CO2 a parità di investimento...a fine articolo ci sono anche delle tabelle abbastanza esplicative....

    l'articolo è lungo (io divisi la lettura addirittura in più giorni XD), e non chiedo che sia letto per forza, anche perchè purtroppo non ho le capacità per giudicare se ciò che è scritto sia attendibile o meno e non vorrei in caso negativo far perdere tempo prezioso a nessuno..ho lasciato comunque il link nel caso qualcuno voglia farlo e dire la sua..;)

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  18. Ho scritto che il titolo era "un po'" fuorviante perché condivido lo spirito della tua precisazione.

    Volevo solo evitare che ad una lettura frettolosa si potesse pensare che questo sia un problema delle rinnovabili: non mettete i pannelli FV perché richiedono elementi rari. Sarebbe l'ennesima bufala, insieme a quella per cui consumerebbero più energia di quella servita a produrli (si ripagano energeticamente in 2-3 anni, quelli al CdTe molto meno ma purtroppo il Te non basta) o che inquinano tantissimo a smaltirli.

    Se invece pensiamo di poter sopravvivere all'esaurimento dei combustibili fossili comprandoci un'auto elettrica e viaggiando come prima, bé ANCHE le risorse necessarie per le rinnovabili sono finite.

    Incidentalmente se riuscissimo a far funzionare ITER e tra 30 anni avessimo centrali a fusione in ogni città, avremmo ancora il problema del litio 6 (7.4% del litio, per cui non si va in concorrenza alle batterie), che serve a produrre il trizio necessario per "spallazione".

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  19. @Gianni Comoretto: a proposito dello smaltimento dei pannelli fotovoltaici, io avevo letto che il problema era soprattutto per quelli che utilizzano tellurio..è vero ciò??
    vorrei capirne di più su questo aspetto...;)

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  20. Il telloruro di cadmio è stabile. Non ci sarebbero grossi problemi neppure se i pannelli venissero dispersi nell'ambiente. Ma proprio perché il tellurio è raro, i pannelli sono riciclati a fine vita, CONVIENE farlo.
    Un po' di analisi sul problema viene fatta sul blog "Nuove tecnologie energetiche", una miniera per questo tipo di problemi.
    http://www.aspoitalia.it/blog/nte/2010/05/22/il-terribile-veleno-portato-dai-pannelli-solari-ovvero-la-sagra-del-sentito-dire/

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  21. Scusate, sono assolutamente ignorante in materia, non ne so nemmeno abbastanza per capire se sul tetto ho messo i pannelli migliori, ma ho sempre temuto questa criticità e mi ha sempre preoccupato che non venisse considerata nelle proposte di riempire i deserti di pannelli. Penso che sia un punto fondamentale per comprendere le possibilità della diffusione di queste sorgenti energetiche.
    Ora, sono davvero ignorante, ma qual è la possibilità che le esigenze realizzate grazie all'uso di questi elementi siano determinanti? Alcune proprietà possono essere esclusive di un elemento, altre invece essere diffuse in diverso grado fra diversi elementi (così che la mancanza del migliore non impedisse di usarne di meno efficienti, ma sempre nei limiti della funzionalità: di che genere di caratteristiche si parla, per questi elementi?
    Qualora non vi fossero alternative con atomi meno rari, qual è la possibilità di sopperire con nanotecnologie (o di produrli, ma immagino sarebbe assurdo dover fare delle minicentrali atomiche per far funzionare le pale eoliche)?
    Lo so che la risposta a tutte queste domande è ricerca, ricerca, ricerca. Mi pare però che queste siano le condizioni della sua possibilità. E' possibile dare risposte alle domande di cui sopra? E' probabile?

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  22. E mi associo con grande interesse alla domanda di Mario su una valutazione di quello studio (ne ho solo visto mole e conclusioni). Sarei anche curioso di sapere quanto possono essere scarsi i materiali necessarie a uno sfruttamento del vento in misura sufficiente a coprire percentuali rilevanti del fabbisogno mondiale attuale.

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  23. @efraim tu hai i pannelli solari sul tetto? per la corrente o per il riscaldamento? Ogni quanto li pulisci o fai pulire? ti va di raccontarci la tua esperienza?

    Il mercato del solare fotovoltaico presenta parecchie tipologie di pannelli, non tutti sono "toccati" da questa potenziale criticità. Quello che dice il rapporto non è che non ci saranno più questi elementi, ma che, se non si fa nulla, potrebbe diventare difficile, sconveniente, in alcuni casi inquinante, reperirli.

    Per i pannelli fotovoltaici (aldo mi correggerà se sbaglio) l'efficienza non è particolarmente elevata, quindi è necessario usare "materie" di prim'ordine.

    Le caratteristiche di questi elementi sono proprietà magnetiche (con il neodimio si fanno super magneti di dimensioni ridottissime, ne ho uno sulla scrivania), proprietà ottiche (l'arseniuro di gallio per esempio è utilizzato nelle trasmissioni in fibra ottica) e via dicendo. In alcuni casi non è immediato vedere un loro rimpiazzo.

    Non ho capito tanto bene le nanotecnologie (che incidentalmente mi pagano lo stipedio!). I nanocosi si sintetizzano più o meno facilmente a partire da materiale bulk, ovvero prendi un foglietto d'oro, gli applichi una procedura ed estrai una soluzione con nanoparticelle d'oro, o di ossido di silicio o di titanio. Per restare sugli elementi chiave esistono (e le studiamo anche noi) nanoparticelle di ossido di cerio, ma che sono prodotte a partire da cerio metallico che si ossida in pochi istanti. Quindi non sono sicuro di aver capito bene cosa volessi dire.

    Creare elementi si può, servono reattori nucleari e acceleratori, ma non si può crearne una quantità macroscopica e su scala industriale! Sarebbe sicuramente molto più costoso che mettersi a scavare nel proprio giardino.

    In conclusione non sarei pessimista. Innanzitutto serve capire come poter procedere con un riciclaggio di quanto già abbiamo e minimizzarne l'impatto, poi vedere se non si possono migliorare le tecniche di estrazione e separazione e (quello che più temono gli Americani) evitare di lasciare in mano la gestione degli elementi chiave ad un solo paese.

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  24. Attualmente vivo in affitto; i pannelli li ho messi (entrambi) in quella che si potrebbe definire la mia casa di famiglia, dove vado saltuariamente, in Liguria.
    La mia esperienza è buona e analoga a quello che ci si potrebbe aspettare tanto che sarebbe uno spreco di tempo descriverla. Gli unici aspetti problematici della mia esperienza, coi pannelli, c'entrano come il fuori col dentro (i comportamenti specifici delle ditte coinvolte sono stati molto più rilevanti). Ah, pensandoci, un'unico rilievo registrabile, ovvio: se la casa è antica, muri spessi, e il riscaldamento spento, ci vuole molto più tempo a riscaldare con i pannelli. Non penso sia ipotizzabile, tranne in contesti molto più caldi, andare nella casa delle vacanze per natale, accendere un riscaldamento a base di pannelli, e non restare freschi.
    Ah, stavo dimenticando: finora posso dire di pulire i pannelli tendenzialmente una volta l'anno. Intuitivamente, nella zona in cui sono, mi pare che eliminare "impercettibili ombre" visibili richiederebbe una pulizia quantomeno mensile, ma è solo un'impressione. Sempre a livello di impressioni, non sono certo di poter dire che ci siano percettibili differenze dopo la pulizia annuale.

    Sulle applicazioni delle nanotecnologie non so nulla; semplicemente non vedo alternativa a una soluzione del genere, sempre che sia possibile, per aggirare, o meglio contenere, certe possibili carenze di materiali (al fatto che ci vogliano altrimenti acceleratori o simili per produrre quei materiali e che la cosa appaia assurda anche a prescindere dalle leggi della termodinamica, ci arrivo anch'io). E' proprio un tema su cui mi interrogo da tempo (limiti della reperibilità dei materiali necessari a ogni applicazione, ma prima di tutto per l'approvvigionamento energetico di ogni tipo - cure mediche a parte, ok, ma non c'entra) senza saperne assolutamente nulla. La maggioranza delle informazioni di cui dispongo le ho apprese su questo post e i relativi commenti. E' un punto nodale per capire in che mondi è possibile che viva mio figlio (e invecchi io, anche) ed è essenziale, per quanto da me finora trascurato, appurare. Non posso dire di essermi fatto un'idea precisa, ma ditemi se sbaglio: mi pare di capire che non siano note tecnologie per sopperire alla carenza di alcuni elementi dalle proprietà specifiche, ma la cosa riguarda solo una percentuale rilevante ma non determinante dei metodi di produzione di rinnovabili. Per intenderci, il problema si pone nei termini dell'economicità e ecologicità del reperimento di materiali importanti per il settore, ma non al punto da pregiudicare le sue possibilità come fonte di una percentuale rilevante (quale? Anche la totalità?) del fabbisogno mondiale attuale. E' così?

    Per inciso, mi piace moltissimo il modo in cui si ragiona in questo blog (personalmente direi che c'è più logica qui che in parecchi dipartimenti di Logica), per cui forse tendo a chiedere troppo. D'altronde saprete meglio di me come è difficile trovare fonti di informazione non inquinate dai preconcetti al punto da essere inservibili per chi, come me, non è interessato a trovare argomenti a sostegno della tesi della propria tifoseria, ma alle verità (relative, certo, ma che per questo si va a vedere relative a cosa e come)su questi temi.

    (E' un modo prolisso per ringraziare di nuovo chi cura questo blog e chi lo frequenta arricchendo le prospettive nei commenti)

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  25. Ieri ho parlato con un mio amico che abita in Trentino Alto Adige (che, sorprendentemente, ho scoperto essere la regione d'Italia che produce più potenza pro-capite con il fotovoltaico... ed è forse la regione con il peggior irraggiamento e le peggiori condizioni climatiche per questa tecnologia... bizzarrie tutte italiane) e ha installato i pannelli solari per il riscaldamento. Pulizia: gli è stato consigliato dall'installatore di pulirli circa una volta ogni sei mesi, ovviamente di controllare che non si accumuli sopra neve e di stare anche attento ai periodi di impollinazione delle piante, che in montagna sono tante e possono produrre grandi quantità di pollini/spore (non ci avevo mai pensato, ma in effetti in primavera nelle zone montane trovi tutto coperto da una polverina gialla, che immagino sia deleteria per la resa dei pannelli). Mi diceva che in Trentino il fotovoltaico si è diffuso parecchio, oltre che per gli ottimi incentivi provinciali, anche per la tipologia di abitazioni: quasi tutte case mono-bi-familiari, più piccole e più facili da riscaldare rispetto ad un grande condominio, dove - ma questa è una cosa che gli ha buttato lì così l'installatore - la resa non sarebbe la stessa.

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  26. x Efraim
    Il problema del reperimento di questi elementi rari riguarda soltanto un tipo di pannelli solari, denominati thin-film; sono pannelli caratterizzati da un'efficienza relativamente bassa, un basso costo per superficie (ma non per W, almeno ai prezzi attuali) e possono essere piegati o adattati alle superfici (almeno alcuni di questi) per cui piacciono molto agli architetti e ai technofreaks.
    Rappresentano al 2010 il 16% del mercato dei pannelli solari, che mi sembra una quota abbastanza trascurabile.
    I pannelli in silicio (tutti gli altri, ovvero l'84%) necessitano solo di silicio appunto e di una bella quantita' di energia. Piu' ovviamente cavi, metalli per le strutture, vetri e vernici di protezione, ecc.
    Questo significa che si puo' ottenere la totalita' dell'energia dai pannelli solari?
    Non e' cosi semplice..

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  27. @aldo, ti riferisci alle temperature per le quali la speranza più concreta sembra essere qualche tipo di diga del genere di quelle degli specchi di Rubbia, o ad altro? Fino al fatto che d'inverno e di notte c'è meno luce ci arrivo, così come in linea di massima arrivo a capire che, si volesse davvero far andar tutto con quelli, i costi relativi aumenterebbero parecchio in termini di stoccaggio, piuttosto che di reti mondiali su cui non tramonta mai il sole.
    Personalmente, ho sempre pensato che i contributi più significativi possano probabilmente venire da sorte di mulini, o turbine a corrente marina, anche tenuti vicino alla superficie come boe (permetterebbe di trarre energia anche dal beccheggiare), eventualmente abbinati a impianti eolici off shore, oppure disposti con pali analoghi sui fondali (il succo mi pare essere la grande potenza che si può ricavare dalle correnti d'acqua in rapporto a quelle d'aria). Non so perché, ma questa prospettiva, da quel che so finora trascurata, mi ha sempre tranquillizzato abbastanza sulle possibilità di trovare fonti energetiche pulite abbondanti a costi contenuti: leggere che anche per i magneti necessari ci sono problemi di reperibilità mi ha discretamente preoccupato in tale ottica.
    Comunque la mia era una domanda teorica, su una situazione limite non so se lontanamente verosimile; solo che, visto che si parla spesso della possibilità di fare tutto con le rinnovabili e che produrle sia pulito, credo ci sia bisogno di sapere se la possibilità, almeno in linea teorica, sussiste davvero. Poi, con ogni probabilità, essendo persino un valore intrinseco, la risposta migliore sarà una quantità di soluzioni molteplici e articolate ed è difficile pensare che miliardi di grossi mammiferi possano continuare a popolare il pianeta prescindendo da un rapporto diverso con la nozione stessa di spreco e risorsa, rispetto a quello cui il turboconsumismo dell'ascensore per andare in palestra a fare step ci ha abituato.

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  28. x Efreim
    no, mi riferivo al fatto che, anche dopo aver stabilito una possibilità teorica (c'è o non c'è abbastanza materiale, se una società basata su quest'energia potrebbe sostenersi e con che standard di vita: su questi argomenti dobbiamo tornare ma per ora supponiamo le risposte siano positive) bisogna ancora verificare che la transizione sia possibile.
    Possibile a livello tecnologico (e forse lo e') e a livello politico e di scelte sociali
    (e non lo e' per nulla).
    ciao

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  29. Ciao,
    seguo il blog dal giorno del terremoto/tsunami giapponese.
    Con voi ho trovato quello che cercavo, una fonte di informazioni neutrale e con un linguaggio tecnico.

    Non ho scritto niente fino ad ora perchè non volevo cadere nella banalità e perchè non avevo le competenze per farlo.

    Sono uno studente universitario e da qualche anno faccio parte del Laboratorio Solare Termodinamico, Energie Rinnovabile e Risparmio Energetico.
    Laboratorio unico in Italia e in Europa http://www.labsolare.altervista.org/
    Qui ci occupiano di solare termodinamico, termografica e a brevissimo anche di fotovoltaico.

    Due parole sul Solare Termodinamico, impianti che in italia non sono conosciuti.
    Sono impianti per un target prevalentemente industriale ma hanno grossi vantaggi rispetto al fotovoltaico:
    - Tolta l'energia per produrre i materiali sono completamente verdi, ad impatto zero (costruiti con vetro acciaio e alluminio)
    - Ideali per installazioni nel deserto (il fotovoltaico soffre tantissimo le alte temperature)
    - Possono produrre energia anche senza il sole
    - L'energia prodotta può essere utilizzata per numerosi scopi (produzione energia elettrica, fluido di processo, dissalazione acqua di mare)
    - UDITE UDITE potrebbe essere utilizzato per produrre idrogeno (nostro obbiettivo per EXPO 2015!!)
    - Aziende italiane sono leader al mondo nella costruzione degli specchi
    - Non hanno problemi di grandine o dannneggiamenti simile

    Per quanto riguarda la sporcizia che si accumola sui pannelli fotovoltaici entro quest'estate dovremmo far partire una sperimentazione di rivestimento nanocoating al biossido di titanio (TiO2).
    Questa sostanza infatti funge da fotocatalizzatore nella degradazione degli inquinanti e impedisce la formazione di legami secondari sporco-vetro.
    Tradotto: Attraverso l'energia del sole accellera la degradazione dello sporco ed evita che questo aderisca al vetro.
    In questo modo basta un poò di acqua o del vento perchè il pannello sia sempre perfettamente pulito!

    Se, nel mio piccolo, posso esservi utile chiedete pure.

    p.s. Ah, nel Lab noi non siamo studenti, siamo comparati a ricercatori!! I professori infatti sono dei semplici consulenti!! Tutto è gestito da noi, contatti con aziende, presentazioni ai convegni, utilizzo delle strumentazioni e altro.

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  30. Ciao Daniele, grazie mille per le importanti informazioni. Ci mancava infatti qualche esperto di solare termodinamico. Ti ricontatteremo non appena riusciremo a mettere in piedi un bel post comparativo tra le varie forme di energie rinnovabili...

    ps. Quanto nano-TiO2 vuoi? E' uno dei nostri più importanti topic di ricerca...

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  31. Bene, resto in attesa allora!
    E' un peccato, a saperlo prima avrei portato avanti anche una vostra candidatura!

    Si, è una delle nano-molecole più famose, viene utilizzato anche per la produzione di pannelli fotovoltaici, nei cementi (TXActive) e sembra interessante anche l'applicazione sulle autovetture!
    http://www.youtube.com/watch?v=edBFCR7o_AE&feature=related
    Chi non vorrebbe avere un auto del genere?!?

    Le nanotecnologie sono straordinarie e saranno responsabili di parecchi cambiamenti nel mondo!
    Basti pensare all'idrogeno! Fino a ieri si credeva pericolosissimo da trasportare e invece, qualche mese fa, grazie alla nanotecnologie è stato annunciato un'innovativo metodo per immagazzinarlo a temperatura e pressione ambiente!!

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