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Introduzione alla sobrietą: pentole, termosifoni e condizionamento passivo - Giovanni Vittorio Pallottino -

E’ possibile continuare sulla strada dei consumi crescenti da parte di un numero di persone a sua volta crescente? Evidentemente no. Eppure  questa consapevolezza non è particolarmente diffusa, e comunque non sembra sia sufficiente a indurre qualche cambiamento negli stili di vita. E’ ben possibile, d’altra parte, contenere o addirittura ridurre i nostri consumi senza peggiorare la qualità della vita, magari addirittura migliorandola. Anche grazie all’aiuto che ci offrono la fisica e la tecnologia, che intervengono in una miriade di casi pratici riguardanti la vita quotidiana.

Ma qui dobbiamo ricordare che il consumismo in cui viviamo è una realtà recentissima che praticamente riguarda soltanto le ultimissime generazioni.
Per molte e molte migliaia di anni l’umanità ha utilizzato soltanto il necessario, per il semplice motivo che non disponeva del superfluo. E in realtà, spesso, non disponeva neppure del necessario, come del resto avviene anche oggi in tante parti del mondo (c’è oltre un miliardo di persone il cui reddito non arriva a 1 dollaro al giorno).

In quei tempi lontani si utilizzava il cibo fino all’ultima briciola e quel poco che risultasse immangiabile era destinato a nutrire gli animali. Perché la scarsità di cibo era una realtà quotidiana, tanto che ci si poteva veramente saziare soltanto una volta l’anno, in occasioni quali il termine del raccolto o l’uccisione del maiale.  Si era attenti a non sprecare l’acqua, usandone lo stretto necessario, perché proveniente da una fontana distante o tirata su a fatica da un pozzo. Si badava a non consumare troppa legna per riscaldarsi, e soltanto quando faceva freddo davvero. Si andava a letto piuttosto presto, al calar del sole, per non consumare l’olio delle lanterne. Gli oggetti che si utilizzavano erano, di necessità, pochissimi: solo eccezionalmente nuovi, di solito riparati alla men peggio. E il guardaroba consisteva spesso di un unico vestito, rattoppato di tanto in tanto.

Ancora un paio di generazioni fa, per rinnovarli, si usava “rivoltare” i vestiti e i cappotti, le suole delle scarpe si proteggevano con appositi “ferretti” e quando poi erano troppo consunte si sostituivano “risuolando” le scarpe. Quello che si rompeva si riparava per farlo durare il più lungo possibile. E in casa c’era l’abitudine di non buttare mai via nulla.

Più di recente le cose, almeno dalle nostre parti, sono cambiate totalmente. E allora siamo stati travolti dalla disponibilità di cibo, di oggetti e manufatti di ogni sorta, e di energia per riscaldarci, illuminarci, viaggiare a dritta e a manca, e per i tanti altri impieghi che sappiamo. Tanto che oggi ci sembra normale considerare tutto quello che usiamo e consumiamo come se provenisse  da risorse infinite. Da cui cioè si può attingere senza limiti. Come l’acqua del rubinetto, che basta aprirlo e ne viene quanta se ne vuole, calda o fredda a piacere. Come l’elettricità, che preleviamo senza particolare attenzione dalle prese di corrente. O come i prodotti alimentari, che arrivano da ogni dove, affollando gli scaffali dei supermercati e non aspettando altro che andare a riempire il nostro carrello.

Il mito delle “risorse infinite” è particolarmente diffuso fra le generazioni più giovani che sono state educate a non porre attenzione ai consumi, come se fossero destinate a vivere nel paese di bengodi, e che del resto, per motivi anagrafici, non hanno alcun ricordo diretto di epoche passate più “risparmiose”. Che non sono abituate, in particolare, a rispettare il cibo: quello che avanza va a ingombrare la pattumiera, anche perché al nutrimento di eventuali animali domestici provvedono le apposite scansie dei supermercati o i numerosi negozi a ciò dedicati.

Ma tutto questo cibo, tutti questi oggetti, tutta questa energia che consumiamo, non ci arriva gratis. E per di più, in varia misura a seconda dei casi, tutto ciò è inevitabilmente accompagnato da qualche forma di degrado dell’ambiente o quantomeno dal ricorso a risorse naturali destinate all’esaurimento. Come nel caso del petrolio, che abbiamo trovato in abbondanza nel sottosuolo, a differenza di quanto avverrà invece per i nostri discendenti. Più in generale, dovrebbe essere chiaro, come si ripete ormai da qualche decennio, che il nostro pianeta è finito e dunque le risorse sono inevitabilmente limitate. E quindi il mito delle “risorse infinite” è privo di qualsiasi fondamento.

Semplici argomenti di fisica pratica mostrano in realtà che nella maggior parte dei casi per vivere più che confortevolmente ne “basta la metà” o ancora meno. La metà di che? Di tutto, o quasi tutto, quello che consumiamo. E se davvero consumassimo tutti la metà di tutto, sarebbe un bel rifiato per l’ambiente, per le risorse del pianeta a noi affidato, per la BOLLETTA ENERGETICA nazionale (63 miliardi di euro nel 2011) e per la bilancia commerciale dell’Italia. Oltre che per il nostro portafoglio, cosa che non guasta davvero.

Ma perché mai, tornando al nostro discorso, si dovrebbe mirare a consumare solo la metà? Fondamentalmente per motivi etici: detto in breve per fare un po’ di spazio anche agli altri. A quelli che già ci sono, soprattutto nei paesi lontani da noi, i quali hanno certamente diritto a una vita meno grama dell’attuale, e si tratta di svariati miliardi di persone. E pure a quelli che verranno, molti altri miliardi, nel prossimo futuro, ai quali andrebbe lasciato un pianeta non troppo depredato nelle sue risorse. Ma anche per motivi estetici: qualunque cosa si faccia, è certamente più elegante farla al meglio; come appunto è pienamente possibile, seguendo assieme il buon senso e i suggerimenti della scienza. Argomento, quest’ultimo, largamente inesplorato ai più, ma che si cercherà nel seguito di trattare dosandolo con doverosa cautela.

Alla base della sobrietà c’è la temperanza, che rientra fra le quattro virtù individuate dal filosofo greco Platone (La Repubblica), che sono state assunte poi come virtù cardinali dalla religione cristiana. La temperanza, come si legge nel Catechismo della Chiesa cattolica (Art. 7, 1809), “rende capaci di equilibrio nell’uso dei beni creati. Essa … mantiene i desideri entro i limiti dell’onestà”. Limiti evidentemente non ben definiti in termini generali; a livello individuale dettati dalla coscienza di ciascuno, la quale presenta, come ben sappiamo, larghi margini di elasticità.

  E del resto ci sarebbero poche speranze per il futuro dell’uomo e del pianeta se fosse vero quello che scrisse Thomas Hobbes quattro secoli fa e che sembra ispirare certi comportamenti d’oggi: “La felicità della vita non consiste nel riposo di una mente soddisfatta, Perché non c’è un “fine ultimo” o un “bene sommo”, come sostenevano i filosofi morali dell’antichità. … La felicità è un progresso continuo del desiderio da un oggetto a un altro, il raggiungimento dell’uno non essendo altro che la via verso il successivo.”  Progresso continuo che in realtà consiste nel mantenere le persone in uno stato di perenne insoddisfazione, sempre in attesa di qualcosaltro di più.

Ma ora andiamo nel concreto, presentando qualche esempio di fisica pratica orientata al risparmio. Cominciando ad occuparci di pentole, per passare poi al condizionamento passivo delle abitazioni.

Il colore delle pentole
Guardando le pentole esposte nella vetrina di un negozio ho avuto una stretta al cuore. Perché ce n’erano parecchie di colore nero: molto eleganti, certamente, ma energeticamente insensate, in quanto palesemente destinate a incongrui sprechi di energia. Perché mai? Sappiamo tutti che un oggetto nero esposto al Sole si riscalda rapidamente, assai prima di uno bianco. E questo succede perché un oggetto nero assorbe quasi integralmente, dunque riscaldandosi, l’energia trasportata dai raggi solari;  mentre un oggetto bianco ne assorbe assai meno. E ancor meno un oggetto riflettente, la cui superficie, appunto, riflette i raggi altrove. Come uno specchio.

Avviene ora che le proprietà di emissione dei corpi (cioè emissione di radiazione termica) vadano di pari passo con quelle di assorbimento. Sicché un oggetto bianco emette pochissimo, ancor meno se lucido, mentre uno nero emette al meglio, cioè al peggio per le nostre tasche quando si tratta di una pentola. E siccome l’emissione da parte di un oggetto cresce diabolicamente con la sua temperatura (va con la quarta potenza1, cioè il quadrato del quadrato), si conclude che una pentola nera ben calda è soprattutto un’ottima stufetta prima ancora che un sito di cottura. Cosa che va certamente bene d’inverno, non così nelle altre stagioni, ancor meno d’estate. Usare una pentola nera significa dunque sprecare inutilmente, o quantomeno usare impropriamente, gran parte del gas che va riscaldarla.

Pentola grande o pentola piccola?
Una storiella che si racconta per scherzare su come gli scienziati a volte affrontano i problemi è quella della vacca. Per studiare la quale, la prima cosa che propone un fisico, per semplificarne la forma, è quella di approssimarla con una sfera. E qui facciamo lo stesso, considerando però, invece di un ruminante, una pentola, più precisamente la scelta di una pentola per cuocere qualcosa. Arrivando a concludere che per evitare sprechi di energia conviene sempre usare la più piccola pentola in grado di contenere il qualcosa che si vuol riscaldare o cuocere. Il ragionamento è immediato: il calore (sprecato inutilmente) che la pentola disperde comunque verso l’esterno è proporzionale alla sua superficie. E quindi se usiamo una pentola di dimensioni lineari doppie rispetto al necessario, la sua superficie (proporzionale al quadrato del raggio) sarà quattro volte maggiore e con essa quattro volte maggiore il calore perduto e quindi il gas sprecato. Avendo appunto approssimato la pentola con una sfera. E quindi, l’uovo sodo, cuociamolo in un pentolino!

I termosifoni in gabbia? Un controsenso
C’è chi suole racchiudere i radiatori dei termosifoni in amene gabbiette lignee o all’interno di pudichi tendaggi, considerando evidentemente ineleganti, e quindi da sottrarre alla vista, questi apparecchi. La scelta non potrebbe essere più baggiana. Perché i radiatori trasferiscono calore all’ambiente solo attraverso i moti convettivi dell’aria. In altre parole, l’aria che lambisce la superficie  del radiatore si riscalda, diventa più leggera e sale in alto, richiamando così dal basso aria fredda e creando quindi una circolazione che distribuisce il calore al meglio in tutta la stanza. Ingabbiando il calorifero, invece, il calore ristagna non trovando vie d’uscita . Sicché questo si riscalda al massimo cuocendo vivacemente le pareti interne del suo contenitore, mentre l’ambiente attorno resta freddo perché il legno, come pure la stoffa, è un pessimo conduttore del calore.

Se si ha presente il ruolo della circolazione dell’aria nel funzionamento dei termosifoni si capisce che questa circolazione va favorita e non resa disagevole, come avviene per esempio quando si dispone una graziosa mensoletta proprio sopra a un radiatore.
 
Le stesse considerazioni, fatte però all’inverso, riguardano anche i cassonetti delle serrande, che sono ricchi di fessure con conseguenti spifferi, soprattutto nelle abitazioni più vecchie. Qui occorre infatti ridurre al minimo gli scambi di calore. E del resto per “bonificare” questi cassonetti sono disponibili soluzioni quali apposite bande autoadesive e mastici sigillanti.

Il condizionamento passivo ovvero l’uso accorto delle finestre
Difendersi dal caldo estivo, a volte difficilmente sopportabile, senza ricorrere ai condizionatori o riducendone al minimo l’impiego, è possibile utilizzando il cosiddetto condizionamento passivo, cioè impiegando al meglio lo strumento costituito dalle finestre. Con risultati, in pratica, generalmente assai efficaci. Soprattutto negli edificio ben costruiti, nei quali il calore che si trasmette attraverso le pareti è modesto, solo una frazione di quello che passa per le finestre.

  • Ma i condizionatori riscaldano le città.
    E’ facile osservare, per esempio tenendo sott’occhio il termometro dell’auto, che la temperatura delle città è decisamente più alta (anche un paio di gradi) di quella appena fuori. D’estate a questo contribuisce notevolmente il funzionamento dei condizionatori, che buttano fuori enormi quantità di aria calda. Richiedendo perciò condizionatori ancora più potenti. E consumando grandi quantità di energia, che in Usa arrivano all’8% del fabbisogno complessivo di elettricità.

L’osservazione fondamentale alla base di questo metodo è che la temperatura esterna varia nel tempo con andamento periodico durante la giornata, con un massimo nel primo pomeriggio e un minimo nelle prime ore del mattino. Lasciando le finestre (e ogni altra apertura) sempre aperte, la temperatura degli interni seguirà all’incirca quella dell’aria esterna. Lasciandole sempre chiuse, invece, dopo qualche giorno la temperatura interna andrà a coincidere con la media di quella esterna (o sarà un po’ maggiore, se in casa vi sono sorgenti di calore).

Che succede, invece, se apriamo le finestre quando fuori è più fresco che dentro e altrimenti le teniamo ben chiuse? Alle prime ore del mattino l’aria e le pareti degli interni si porteranno a una temperatura relativamente fresca, poco maggiore della minima esterna. Nel corso del giorno, poi, la temperatura interna aumenterà lentamente fino a che, a notte inoltrata, le finestre verranno riaperte. Ma perché diciamo che la temperatura interna aumenterà, sia pure lentamente? Perché le finestre chiuse non sono dei tappi termici perfetti, perché un po’ di calore penetra attraverso le pareti e anche perché s’immagina che in casa vi sia qualche apparecchio in funzione, sicuramente il frigorifero, ma anche altri - televisori, calcolatori, stereo e via dicendo – che assorbono elettricità convertendola infine tutta in calore. Per strano che possa sembrare, va in calore anche la potenza dei suoni, quelli emessi dallo stereo come qualsiasi altro suono, quando vengono assorbiti dagli oggetti circostanti.

Altro calore ancora sviluppa ogni persona presente in casa, funzionando come stufa biologica con una potenza base di poco meno di un centinaio di WATT a testa (che va incrementata a seconda dell’attività fisica svolta, anche se in questi frangenti le attività ginniche non sono particolarmente indicate).  Perché un centinaio di WATT a persona? Assumendo cibo per 2000 Calorie al giorno, questa energia equivale a 2000×4187 JOULE, cioè circa 8 milioni di JOULE. La potenza si ottiene dividendo l’energia per il tempo (un giorno), ottenendo così (8 milioni)/(24×3600) cioè circa 100 JOULE al secondo, ossia 100 watt. E’ poi chiaro che i più ghiotti scaldano maggiormente, mentre i sobri, gli inappetenti e soprattutto gli anoressici aiutano a mantenere la frescura.

L’attuazione del condizionamento passivo trova fiera opposizione negli amanti del cosiddetto riscontro d’aria che preferiscono tenere aperte le finestre anche quando fuori fa più caldo che dentro, perché “così, almeno, circola un po’ d’aria”.  Ora è verissimo che la circolazione dell’aria dona una sensazione di fresco, abbassando la temperatura percepita di uno o due gradi, a seconda di quanto l’aria è mossa. Ma è anche vero che nel frattempo, con le finestre aperte, la casa si riscalda e non appena la circolazione s’interrompe la sensazione di caldo tornerà a farsi sentire, e ben più pesantemente di prima.

A meno che non si utilizzi un ventilatore. Che d’altra parte conviene usare per  muovere aria interna fresca piuttosto che aria esterna calda. E l’energia che alimenta il ventilatore? Anch’essa va a finire tutta in calore, ma fortunatamente la potenza in gioco è generalmente tanto modesta da rendere trascurabile il suo contributo al riscaldamento.


(Tratto dal  libro La fisica della sobrietà – Ne basta la metà o ancora meno, Edizioni Dedalo, 2012)

 

1- Più esattamente, si tratta della quarta potenza della temperatura assoluta. Che è quella espressa in gradi centigradi più altri 273 gradi.