EFFICIENZA ED EVOLUZIONE

A partire dalle risorse a disposizione, ottenere il miglior risultato possibile è l’obiettivo di ogni progetto. Se poi durante il processo si riducono al minimo i possibili effetti collaterali negativi, si può affermare di aver raggiunto l’obiettivo con successo.

E se l’obiettivo è utilizzare energia per le nostre necessità quotidiane, non è possibile non chiedersi quali siano le fonti energetiche e quali siano le scelte ed i comportamenti migliori per poter essere utilizzatori consapevoli e responsabili.

Anche considerando solo l’energia elettrica, l’elenco dei bisogni soddisfatti diventa lunghissimo: illuminare le case, le scuole, gli ospedali, conservare il cibo, riscaldare o rinfrescare gli ambienti, far scorrere e scaldare l’acqua, viaggiare, comunicare… Per la produzione dell’energia, le fonti energetiche non rinnovabili sono i combustibili fossili, cioè il petrolio, il carbone, il gas naturale, e nucleari come l’uranio.

Senza considerare gli aspetti della disponibilità e dei costi, si pone nella maggior parte dei casi il problema dell’inquinamento dell’ambiente, soprattutto legato all’immissione di CO 2 in atmosfera.

Tuttavia queste fonti energetiche sono ancora oggi le più utilizzate al mondo.

Le principali fonti rinnovabili sono, invece, l’energia idroelettrica, la geotermica, l’eolica, la solare e le biomasse.

Anche nel caso dell’uso di fonti rinnovabili l’impatto ambientale può essere devastante, come ad esempio accadde nel 1963 con il disastro della diga del Vajont, e parecchio si discute dell’integrazione nel paesaggio delle pale eoliche o delle grandi estensioni di pannelli solari, tuttavia il loro uso risponde alla necessità di ridurre sensibilmente l’emissione di sostanze nocive e di inquinanti nell’atmosfera e nelle acque.

Oggi, però, alcune scuole di pensiero considerano l’efficienza energetica ed il risparmio vere e proprie fonti rinnovabili e sicuramente sostenibili dall’ambiente e dall’uomo.

L’efficienza energetica è legata alla capacità di utilizzare l’energia fornita per ottenere un determinato risultato e si può quantificare mediante il calcolo del rapporto tra l’energia effettivamente utilizzata da un sistema e l’energia assorbita durante il processo.

Il miglioramento dell’efficienza energetica è un obiettivo divenuto prioritario ed esistono specifiche norme europee che stabiliscono i requisiti minimi da garantire nella progettazione di un qualsiasi sistema che gestisca l’energia.

Dunque, l’efficienza energetica è uno strumento potente per ridurre non solo i costi energetici di famiglie e aziende, e quindi dell’intero Paese, ma anche le emissioni nocive nell’ambiente.

Non solo, progettare l’

efficienza

energetica contribuisce allo sviluppo economico ed alla crescita occupazionale e stimola l’

evoluzione

della ricerca di nuovi materiali ecocompatibili.

In relazione a questi temi la nostra classe, la 3°A dello scientifico opzione scienze applicate dell’IISS “E. Medi” di Galatone, ha condotto un’inchiesta sul territorio che è partita da una piccola indagine sull’efficienza e la sostenibilità di alcuni dispositivi usati nelle case e sui comportamenti virtuosi per la riduzione dei consumi energetici nelle nostre famiglie.

Dopo una riflessione sui mestieri dell’efficienza e su quanta parte delle attività lavorative nei nuclei familiari è legata al tema dell’efficienza energetica, l’inchiesta si è conclusa con una visita al Laboratorio di Nanotecnologie del CNR di Lecce, il Nanotech nel Campus Ecotekne dell’Università del Salento, con l’obiettivo di scoprire l’evoluzione della ricerca sui dispositivi ed i materiali per l’efficienza energetica.

Il risparmio energetico

Il Consiglio Europeo ha approvato l’obiettivo vincolante, da realizzarsi entro il 2030, della riduzione delle emissioni nazionali di gas ad effetto serra di almeno il 40% rispetto ai livelli registrati nel 1990.

Inoltre, entro il 31 dicembre 2020, tutti gli edifici di nuova costruzione dovranno essere “a energia quasi zero”, cioè edifici ad altissima prestazione energetica e con il fabbisogno energetico coperto quasi interamente da energia proveniente da fonti rinnovabili.

Anche nelle abitazioni già realizzate con criteri tradizionali, la coibentazione con l’aggiunta o la sostituzione di strati termoisolanti con basso valore di trasmittanza termica, ed il ricorso all’energia da fonti rinnovabili alla riduzione di CO sono 2 interventi molto significativi.

Infatti, l’isolamento termico consente di risparmiare sui costi per la climatizzazione e l’uso del solare fotovoltaico o del solare termico riduce i costi nella bolletta elettrica, oltre che contribuire in atmosfera.

Al risparmio energetico contribuiscono gli elettrodomestici di classe energetica elevata e le lampade a basso consumo di più alta efficienza, misurata in lumen/watt, come le lampade a LED.

L’indagine

Con lo scopo di avere un'idea della diffusione di comportamenti eco-friendly nelle nostre famiglie, la nostra classe ha condotto un'indagine statistica su un campione di 44 famiglie locali, che si sono espresse su 5 quesiti.

La prima domanda si riferiva alla diffusione di lampadine a basso consumo, specificatamente nelle due tipologie, LED e fluorescenza: “Nella vostra abitazione sono in uso lampadine a basso consumo sia a fluorescenza che a LED o solo lampadine a LED?”. I risultati permettono di analizzare l'attenzione delle famiglie alla riduzione dei consumi, a partire dall'illuminazione.

In questo caso i risultati sono incoraggianti, innanzitutto perché tutte le famiglie utilizzano lampadine a basso consumo. Notiamo inoltre come siano i LED ad essere i più diffusi, mentre le lampade a fluorescenza si trovano solo in accoppiata alla precedente categoria.

Si tratta di un buon risultato, in quanto la tecnologia LED offre ancora una maggiore efficienza energetica rispetto alla fluorescenza, che allo stesso tempo è anche più inquinante.

La seconda domanda va a riassumere la diffusione di tutte quelle tecnologie che permettono all'abitazione di raggiungere una parziale autosufficienza energetica, nel campo dell'elettricità o del riscaldamento: “Nella vostra abitazione sono installati pannelli fotovoltaici o pannelli solari termici o sono utilizzate pompe di calore?”. Sono state ottenute delle risposte molto più frammentate. È la totale dipendenza dalle reti elettriche o del gas a dominare, con un 50% netto di risposte. Segue poi l'abbinamento pannelli termici-pompa di calore (22,7%) che ci fa comprendere come sia il riscaldamento e la produzione di acqua calda la prima preoccupazione nel momento nel quale si sceglie di acquistare un impianto di questo tipo.

Dopo l’uso soltanto di pompe di calore (11,4%) e di pannelli termici (9,1%), i pannelli fotovoltaici raggiungono meno del 7% del campione, il che ne evidenzia una scarsa diffusione, probabilmente a causa dei costi considerati ancora elevati.

La terza domanda riguardava un aspetto legato all’isolamento termico, cioè l'installazione di infissi dotati di doppi vetri nelle case: “Gli infissi della vostra casa sono dotati di doppi vetri tutti o solo in parte?”.

Anche in questo caso il risultato è sorprendentemente positivo, tenuto conto della quantità di case meno recenti presenti sul nostro territorio. Solo 3 famiglie su 44 hanno affermato di non utilizzare doppi vetri in nessuna finestra, mentre la maggioranza, 29 famiglie, li ha ovunque. La quarta domanda riguardava l'abitudine di lasciare dispositivi in stand-by: “In famiglia c’è l’abitudine di lasciare il televisore o altri dispositivi in stand-by?”.

Si è ottenuta una tendenza inversa rispetto alle risposte precedenti, con il 75% del campione che adotta un comportamento “non virtuoso”, affermando di lasciare abitualmente dispositivi in stand by.

Si presuppone, comunque, che l'efficienza energetica di questi ultimi riduca al minimo l'impatto sui consumi.

La quinta e ultima domanda riprendendo la precedente, chiedeva dell'abitudine di lasciare luci accese in casa: “ In famiglia c’è qualcuno che ha l’abitudine di non spegnere l’interruttore della luce nell’abbandonare una stanza?”.

Si è evidenziato un comportamento diviso: l'esatta metà delle famiglie lascia abitualmente luci accese. In questo caso il risultato andrebbe contestualizzato per ogni risposta, in quanto è facile che un comportamento di questo tipo possa essere giustificato da motivi di sicurezza o di comodità, come l'eventualità nella quale l'intervistato si riferisse alle luci in giardino o nell’ingresso.

I mestieri dell’efficienza energetica

Nonostante nel nostro territorio sia in crescita il numero di aziende che si occupano dell’installazione di impianti a energia rinnovabile, solo in una delle nostre venticinque famiglie della classe un componente lavora in questo campo e si occupa della selezione dei materiali, dell’assemblaggio, del collegamento e del collaudo degli impianti.

L’uso dell’energia elettrica per illuminare e per alimentare gli apparecchi elettrodomestici richiede questa figura professionale per la quale non è necessario un titolo di laurea ma il conseguimento di un patentino, obbligatorio per installare non solo caldaie, caminetti o stufe a biomasse, ma anche sistemi geotermici e sistemi solari fotovoltaici e termici.

Si prevede che la richiesta di progettazione di impianti sempre più efficienti che integrano più fonti, come ad esempio geotermia e Sole, aumenti in futuro. In questo caso la figura professionale richiesta è quella dell’ingegnere meccanico che abbia integrato la sua preparazione con un master nel campo delle fonti rinnovabili.

Anche per esaminare il grado di isolamento termico di un’abitazione, gestire interventi di riqualificazione e operare diagnosi energetiche sugli edifici, è necessaria la figura di un ingegnere specializzato che possa valutare globalmente un edificio dal punto di vista del fabbisogno dell’energia.

L’evoluzione della ricerca: la visita al Laboratorio di Nanotecnologie

La nanotecnologia imita la natura nei suoi processi di auto-organizzazione: a partire da pochi atomi si giunge a una molecola in grado di riconoscere la molecola vicina per formare un sistema complesso, capace a sua volta di riconoscerne un altro ed unirsi ad esso. La scala delle dimensioni è dell’ordine di 100 nanometri (un nanometro equivale a un miliardesimo di metro).

Durante la nostra visita del quattordici aprile di quest’anno al Nanotech CNR nel Campus Ecotekne dell’Università del Salento, i ricercatori ci hanno guidato nei vari laboratori, tra i quali L’OLED ed il Laboratorio di Chimica organica.

Coordinati dal prof. Giuseppe Gigli, i ricercatori del Nanotech hanno realizzato diverse tipologie di Oled (Organic lightening emitting diodes) proiettati a sostituire le attuali lampadine a basso consumo. Spessi anche quanto un foglio di carta e flessibili, gli Oled ottenuti sono caratterizzati dal bassissimo consumo di energia e dalla produzione di luce su grandi superfici.

Questi dispositivi hanno una durata fino a dieci volte maggiore rispetto a quella delle lampade a basso consumo ed un’efficienza alta, vicina a 100 lumen/watt.

In più, sono eco-sostenibili in quanto realizzati con materiali organici, cioè a base di carbonio, che non causano nessun problema durante lo smaltimento.

Ancora, al Nanotech di Lecce sono stati commissionati dei progetti per realizzare superfici capaci tanto di illuminare quanto di assorbire la luce solare per trasformarla in energia elettrica, funzionando come celle fotovoltaiche.

Sempre con l’obiettivo della produzione più efficiente di energia, al Nanotech si studiano altri materiali in grado di sostituire il silicio degli attuali pannelli fotovoltaici ed ottenere una resa superiore, come l’arseniuro di gallio, GaAs.

Se il silicio trasforma il 10% dell’energia elettromagnetica solare in energia elettrica, l’arseniuro di gallio è in grado di trasformarne fino al 50% . Attualmente, però, il problema è il costo più elevato dei nuovi materiali.

Sempre in vista del risparmio energetico grazie all’isolamento termico, si stanno realizzando particolari superfici di vetro che, attraversate da corrente elettrica, sono capaci di regolare il grado di oscuramento in funzione dell’intensità della luce solare. Tuttavia, durante la visita al Nanotech di Lecce, abbiamo avuto modo di osservare che la ricerca dei nuovi materiali è molto più vasta e spazia dall’energia all’edilizia, dalla sicurezza all’ambiente, dalla medicina diagnostica alle comunicazioni.

L’efficienza energetica per guardare al futuro

Secondo l’ing. Alessandro Ortis, già Presidente dell’Autorità per l’energia, l’efficienza energetica “è lo strumento più conveniente per ridurre i costi energetici di famiglie e aziende, per abbattere le emissioni nocive nell’ambiente, per attenuare la grave dipendenza energetica nazionale dall’estero, e per migliorare la sicurezza complessiva di sistema. Essa garantisce interessanti ritorni economici ed occupazionali… nonché più competitività e sviluppo per le imprese… L’efficienza energetica ha un significato non solo ambientale ma anche economico e il suo impatto eccede la comune percezione”.

E’ importante, però, che salute, istruzione e progresso non riguardino solo una parte del pianeta ed è questo il motivo per il quale anche Papa Francesco, nell’Enciclica “Laudato si’”, ha affrontato il tema dell’efficienza energetica presentandola come di un obiettivo da perseguire in tutto il mondo.