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Come si converte l’energia? - Paola Girdinio -
È raro che l’energia venga immediatamente utilizzata appena è disponibile; per tutta una serie di motivi possono essere necessarie delle conversioni. Come si converte l’energia?
Si possono identificare tre tipi di conversioni:
• conversioni di luogo (quando l’energia debba essere utilizzata a distanza);
• conversioni di tempo (quando l’energia debba essere utilizzata nel futuro);
• conversioni di qualità (quando l’energia debba essere utilizzata in forma diversa).
Per esempio, se devo riscaldarmi, taglio della legna e la porto in legnaia: partendo da una fonte primaria (BIOMASSA) eseguo una conversione di luogo (perché trasporto la legna nella legnaia); in seguito avviene una conversione di tempo (perché immagazzino la legna per un certo tempo) ed infine una nuova conversione di luogo (perché porto la legna fino al camino); a questo punto eseguo una conversione di qualità (cioè trasformo l’energia POTENZIALE chimica posseduta dalla legna in energia termica, con la quale mi riscaldo).
Questa è l’uso finale utile; da notare che l’“effetto utile” è del tutto arbitrario: è l’UTENTE finale che decide quale debba essere l’effetto utile.
Le varie conversioni energetiche possono essere eseguite in sequenze assai differenti; queste sequenze prendono il nome di catene energetiche, e possono presentare caratteristiche assai differenti: ad esempio posso decidere di scaldarmi bruciando gas METANO (catena 1), oppure impiegando un radiatore elettrico alimentato dall’energia prodotta da una centrale elettrica alimentata a METANO (catena 2).
Anche se apparentemente il punto di partenza (METANO), ed il punto di arrivo (calore) sembrano gli stessi, c’è una differenza sostanziale tra le due catene: il rendimento.
In altri termini, a parità di effetto utile (l’energia termica ottenuta), la catena 1 impiegherà sicuramente molto meno combustibile della catena 2, perché nel primo caso tutta l’energia contenuta nel METANO è “utile”, nel secondo caso si hanno due conversioni, la prima delle quali (quella da termica ad elettrica eseguita in centrale) ha un rendimento che al massimo può arrivare al 56%.
Quindi complessivamente la catena 2 è assai meno efficiente della 1: le conversioni hanno sempre un costo.
Da queste considerazioni squisitamente tecniche nascono le considerazioni economiche che rendono più o meno convenienti le varie catene energetiche; evidentemente se il rendimento di una catena è circa del 50% rispetto ad un’altra, il prezzo finale dell’energia ottenuta da questa, ammettendo che i costi iniziali dell’energia impiegata (€/kg, o €/m3) siano uguali, non potrà che essere doppio, a meno che non siano disponibili incentivi a quella particolare conversione; in altri termini viene resa conveniente tramite un provvedimento fiscale una tecnologia che non lo sarebbe scaricando i costi aggiuntivi sulla fiscalità generale.
Dal punto di vista del rendimento una delle forme più convenienti per il trasporto di energia è l’energia elettrica, perché può essere trasportata a grande distanza con perdite assai ridotte (5÷15%).
L’unica conversione che non è conveniente dell’energia elettrica è la sua riconversione in calore (dal momento che ne abbiamo perduta circa metà in centrale): molto meglio, per la produzione di calore, la combustione diretta. Dal punto di vista della logica di RISPARMIO ENERGETICO, quindi, l’installazione degli scaldaacqua elettrici dovrebbe essere drasticamente limitata a casi molto particolari.
L’energia elettrica presenta anch’essa limitazioni: non è adatta per il trasporto su gomma, almeno fino a quando non saranno sviluppati accumulatori con un rapporto tra energia immagazzinata e peso in grado di avvicinarsi ai valori tipici di un COMBUSTIBILE FOSSILE (benzina/gasolio/gas); inoltre è difficilmente immagazzinabile in grandi quantità.
Analogamente nella propulsione aerea l’unico combustibile oggi impiegabile è il kerosene: se il rapporto energia / peso fosse meno favorevole, l’aereo non sarebbe in grado di “trascinarsi dietro” il combustibile necessario. Invece un Boeing 747 utilizza circa 150 tonnellate di kerosene: al decollo il peso totale di aereo più combustibile è di circa 400, mentre all’atterraggio è di sole 250, perché il velivolo ha bruciato quasi tutto il combustibile.
In definitiva, quindi, le varie conversioni energetiche sono legate a considerazioni tecniche, economiche, strategiche, di mercato, fiscali, normative, che ne rendono più o meno conveniente l’adozione.