CONASES : Festival della Scienza : Dibattito - Le città solari
Le città solari dal passato al futuro
Scoperte scientifiche e sviluppi tecnologici
Segue incontro con la stampa
Sabato 4 novembre 2006 - Ore 11.00-12.00
Palazzo del Principe – Galleria Aurea
Genova - Piazza Principe, 4
INTERVENGONO:
Sergio Los
Geografia delle città solari
Giorgio Nebbia
Ambiente città popolazione
Cairoli Fulvio Giuliani (solo contributo scritto)
Orientamento e città
Philipp Schramek e David Mills
Le idee e gli impianti pionieristici di Giovanni Francia (1911-1980) quarant’anni dopo
Cesare Silvi
(Moderatore)
In questa manifestazione di Genova stiamo usando il termine “Città solari” per indicare quelle città che funzionano esclusivamente con l’energia solare rinnovabile nelle sue forme dirette e indirette (cadute d’acqua, vento, foreste o biomasse). Il termine è ovviamente appropriato per le città del passato. È possibile immaginare, progettare e costruire delle città moderne che funzionano con la sola energia del sole?
Un matematico, fisico, ingegnere e grande pioniere dell’energia solare del novecento, nato a Torino il 1911 e vissuto e morto a Genova nel 1980, il Prof. Giovanni Francia, alla fine degli anni sessanta elaborò, con la collaborazione di due giovani architetti, Karim Amirfeiz e Bruna Moresco, ed altri collaboratori, un visionario progetto di un complesso urbanistico per circa 100.000 abitanti, funzionante esclusivamente con l’energia del sole.
A questo progetto diede il titolo “La città solare – Ipotesi di una nuova struttura urbana”.
Forse Francia fu uno dei primi, se non il primo, a porre nel novecento il tema di una città moderna alimentata con la sola energia del sole in modo così esplicito.
D’altro canto fino a meno di 200 anni fa, il problema dell’uso dell’energia solare non si poneva neanche: per millenni l’unica fonte energetica nelle città di tutti i tempi e di tutte le civiltà era stata solo quella solare. Poi, con l’aumento della disponibilità dei combustibili fossili e nucleari, in particolare dopo la seconda Guerra mondiale, si è accentuato il fenomeno per cui architetti, ingegneri ed urbanisti hanno finito per dimenticare persino molti dei buoni principi della progettazione edilizia e della pianificazione urbanistica solari, utilizzati dall’uomo sin dai tempi più antichi.
Quindi, l’idea di Francia di una città moderna alimentata esclusivamente con l’energia del sole, a oltre venticinque anni dalla sua morte, è utopia o una concreta possibilità?
Sicuramente si tratta di una prospettiva che pone una serie di grandi e difficilissime sfide, sia tecniche che culturali, ma con le quali dobbiamo, forse, necessariamente confrontarci.
Infatti, come potremmo rifornire di energia le città nel futuro se continueremo a costruirle per funzionare essenzialmente con i combustibili fossili, destinati ad esaurirsi, petrolio e gas già in questo secolo?
E se pensiamo di alimentarle con l'energia solare, come possiamo immaginarle, progettarle e realizzarle?
Un grande architetto e urbanista solare della prima metà del novecento, Gaetano Vinaccia (1889-1971), affermava nel 1939: “Per giungere alla città di domani occorre innanzitutto ricalcare per risparmio di tempo e di fatica, vecchie strade, ritenute inutili da chi vede nel passato sia una palla di piombo legata ai piedi dell’umanità per impedire il suo trionfale cammino verso il progresso”. E proseguiva “Il frutto di millenni di intelligente lavoro, la selezione che vi ha apportato l’esperienza secolare, non si salta, non si modifica, non si infirma, che attraverso secoli di durissimo e serio lavoro.”
La città solare moderna potrebbe nascere proprio da una riscoperta dell’esperienza millenaria dell’uso esclusivo dell’energia solare rinnovabile nelle città del passato, di cui parla Vinaccia e che, peraltro, è profondamente incisa nel nostro ambiente costruito e nella nostra cultura urbana, per poi combinarla in modo intelligente con le soluzioni tecniche offerte dalle numerose scoperte scientifiche e dagli straordinari sviluppi tecnologici degli ultimi 200 anni, in particolare degli ultimi decenni.
Gli interventi a questo incontro/dibattito di sabato 4 novembre hanno lo scopo di avviare una riflessione sui temi sopra esposti e discuterli con i presenti.
Sommari degli Interventi
Geografia delle città solari
Sergio Los
Il sole raggiunge la terra in modo diversificato nello spazio e nel tempo; differenziando le varie regioni climatiche del pianeta e le loro stagioni, esso muta anche le diverse storie delle città solari. Le culture che caratterizzano quelle città sono infatti molto influenzate dal tipo di vita reso possibile dal clima e le tecniche sviluppate per affrontarlo sono impresse nella loro morfologia. Nelle regioni più fredde l'energia del sole a bassa temperatura limita l'insediamento umano e per questo l'uomo ben presto trova il modo di preservare e poi produrre l'energia ad alta temperatura del fuoco.
L'ambiente climatico influenza l'energia meccanica muscolare che l'uomo, animale omeotermo, deve continuamente produrre per sopravvivere. I due compiti che l'uomo affronta primariamente con la tecnica consistono dunque nel produrre energia termica e meccanica. Con l'energia termica, a bassa e alta temperatura, egli controlla il clima, con l'energia meccanica controlla lavori e spostamenti.
Il fuoco, prodotto prima da biomasse e poi da carbone e petrolio, oltre che climatizzare può produrre energia meccanica attraverso le macchine a vapore e i motori a scoppio e a reazione. L'energia elettrica, prodotta da energia meccanica comunque ottenuta, consente di trasportare dovunque le possibilità di effettuare lavori e spostamenti senza impegnare il lavoro muscolare dell'uomo.
Fino a tempi recenti le città, formate da edifici e reti urbane, con le relative coltivazioni agricole, usano principalmente l'energia a bassa temperatura del sole. Per questo esse cominciano a formarsi nelle regioni climatiche aride e temperate. Soltanto dopo, quando le tecniche per produrre il fuoco che fornisce clima e lavoro si sviluppano, le città si spostano anche nelle regioni di clima freddo e tropicale. Le energie dei combustibili fossili e del nucleare omogeneizzano le città che si rendono così indipendenti dal clima. Esse sono limitate e rischiose: provocano al nostro pianeta conseguenze dannose già visibili. Gaia, la terra intesa come organismo, sta reagendo in modo olistico ai confusi e imprudenti interventi locali. La mostra intende contribuire alla discussione sulle città future, sia proponendo una riflessione sulla possibilità di usare in modo estensivo ed efficace - reso possibile dalle nostre attuali conoscenze scientifiche - l'energia del sole, sia mostrando come si possa apprendere a farlo dall'esempio delle tante città solari costruite nel passato.
Orientamento e città
Cairoli Fulvio Giuliani
Nell'antichità il benessere dell'insediamento umano fu prevalentemente affidato alla esposizione favorevole ai venti, allo studio dell'insolazione, alla salubrità generale dell'area.
Numerose fonti letterarie testimoniano la grande considerazione in cui si teneva l'esposizione al sole ed ai venti per i centri abitati.
Vitruvio ( De Arch.,1, 6, 1), prima ancora delle esigenze strategiche, raccomanda di scegliere un posto salubre, in posizione elevata, non soggetto a foschie, alle gelate, alle influenze di zone paludose né a quelle dei venti del sud e del nord.
E poi aggiunge che sulle coste non si deve esporre l'abitato a meridione o ad occidente perché nel primo caso il calore del sole aumenta per tutta la mattinata e diventa eccessivo a mezzogiorno e nel secondo si ha un mattino tiepido, un mezzogiorno caldo ed una sera rovente; questo provoca forti escursioni termiche che non solo danneggiano il fisico ma perfino le cose inanimate. Ed è per questo che le aperture di quei locali che hanno bisogno di temperature costanti (cantine, biblioteche, granai ecc.) vanno rivolte a nord.
La rete stradale è ben orientata se si sviluppa al riparo dei venti: perché se essi sono freddi risultano molesti, se caldi provocano spossatezza, e se umidi sono comunque nocivi.
A tal proposito egli riporta l'esempio della città di Mitilene nell'isola di Lesbo, che nonostante la splendida struttura urbana, non godeva di buona esposizione. E quando soffiava il vento da Sud gli abitanti si ammalavano, quando tirava il maestrale erano colpiti dalla tosse, con la tramontana si rimettevano in salute, ma per il freddo rigido non potevano trattenersi in piazza o per strada.
L'esito del compromesso tra lo studio sulle condizioni climatiche, i condizionamenti morfologici e logici criteri di ordinamento urbano (applicato in particolare nelle città di fondazione) è sintetizzato nel termine "orientamento".
Non frequentissimo è l'orientamento astronomico esatto, in genere si considerano orientati a nord tutti quegli impianti che si avvicinano a tale orientamento ma che quasi sempre mostrano una declinazione, anche lieve, da esso. Il problema è proprio nella mancanza di esattezza nell'orientamento astronomico che certo non può attribuirsi ad incapacità o approssimazione. La spiegazione, forse, è sempre in un passo di Vitruvio (De Arch 1, 6, 9) che riporta i criteri, certo derivati da autori precedenti e sicuramente dal metereologos Ippodamo di Mileto, per orientare correttamente l'impianto stradale degli abitati in modo da sfruttare nel modo migliore i venti. Egli raccomanda di fissare uno gnomone nel centro di quella che sarà la città e, attraverso la sua ombra osservata a mezzogiorno e nel pomeriggio, fissare l'allineamento che in tal modo risulterà compreso tra due settori di vento. Questo esporrà gli spigoli degli isolati all'impeto diretto dei venti dominanti ed eviterà che le raffiche impetuose provenienti dallo spazio aperto, incanalandosi direttamente nelle angustie dei vicoli crescano di violenza creando molestia nelle piazze e nelle strade.
Si vede da questi pochi cenni la grande cura che si aveva nell'antichità nella scelta del luogo soprattutto per le città di fondazione che, aldilà della generica ragione strategica, dovevano essere ben collocate appunto per la salute dei cittadini. Ed è proprio per questa scelta sapiente che oggi tanto apprezziamo la vita nelle città in cui sopravvivono le caratteristiche del tessuto urbano di quelle fondate dai romani.
"Ambiente città popolazione"
Giorgio Nebbia
La città moderna, con edifici a più piani, è dipendente dai combustibili fossili. Una famiglia in una casa da 100 m 2 ad un piano usa energia, sotto forma di elettricità e di calore invernale, da 10 a 20 mila kWh all'anno. La radiazione solare che raggiunge la superficie di tale casa potrebbe essere trasformata in elettricità o calore n quantità corrispondente, all'incirca, agli stessi 10-20 mila kWh/anno. Se sulla stessa superficie di terreno si trovasse una casa di tre piani, per fornirle l'elettricità o il calore necessari agli abitanti sarebbe necessario usare l'energia solare raccolta da una superficie di 300 m 2 , tripla rispetto a quella occupata dalla casa ad un piano. Se gli abitanti della prima famiglia percorressero 5.000 km all'anno, con un veicolo che percorre un km con 0,1 kg di carburante petrolifero che, bruciando, libera 1 kWh di energia termica, per utilizzare un carburante ricavato dal Sole dovrebbero disporre della biomassa ottenibile da circa 1.000 m 2 di terreno coltivato a piante energetiche.
Una piccola famiglia urbana, oggi dipendente dal petrolio per l'elettricità, il riscaldamento e i trasporti, se volesse ottenere tutta l'energia dal Sole dovrebbe abitare una casa ad un piano circondata da una superficie di cui un decimo di ettaro dovrebbe essere coltivato a piante energetiche (cereali, legname, eccetera).
Queste poche e molto approssimative considerazioni mostrano che una città verticale, per quanto ben progettata, non può né crescere né sopravvivere davanti ad una crescente scarsità di idrocarburi, al loro crescente uso, anche per l'aumento dei trasporti delle persone dalle abitazioni agli uffici, eccetera, e per il crescente inquinamento.
La crisi energetica urbana, qui appena delineata, si aggrava con l'aumento della popolazione mondiale (circa 70 milioni di persone all'anno) e con la tendenza allo spostamento di una crescente frazione della popolazione di ciascun paese nelle città dove è più elevato il profitto per i proprietari dei suoli e dove i lavoratori sono più facilmente disponibili, vicino a fabbriche, negozi, uffici.
La soluzione va cercata nella transizione ad un crescente uso delle fonti energetiche rinnovabili --- solare, eolico, energia delle biomasse --- le quali tutte, dipendendo dal Sole e dal suo carattere di limitata intensità per unità di superficie, impongono una corrispondente distribuzione territoriale della popolazione a bassa densità. Da qui l'importanza di questo incontro che, partendo, come temporanea soluzione, da una diversa progettazione sia degli edifici, sia delle struttura urbane, inevitabilmente indica la necessità di pianificare la diffusione della popolazione di ciascun paese su superfici coerenti con l'utilizzazione, almeno in parte, dell'energia resa disponibile dal Sole. Utili indicazioni possono venire dalla storia dell'evoluzione urbana, per la quale è essenziale il riferimento agli scritti di Lewis Mumford; vari suoi saggi si possono vedere nella rivista telematica "altronovecento", in www.fondazionemicheletti.it
PIONEERING IDEAS AND SOLAR PLANTS BY GIOVANNI FRANCIA (1911-1980) 40 YEARS LATER
Philipp Schramek and David R. Mills
In the 1960s Genoa was the place of the pioneering work done by Prof. Giovanni Francia from the University of Genoa. In 1963 Francia built the first linear fresnel reflector system and in 1965 the first solar tower system. After that Francia focused on the development of the solar tower system and exported his technology and know-how to the USA where Francia designed the 400 kWth tower at the Georgia Institute of Technology in 1977.
In the following years several companies, research institutes and universities continued Francia's work on solar tower systems. Many tower systems were built in the following years. The strategy followed the idea to increase the size of the systems to improve its efficiency and cost efficiency.
In the late 1990ies the authors worked on the concept of rather small than large systems which would have similar dimensions as the solar tower plants Francia built. A main advantage of a small tower system would be the possibility to integrate it in the urban environment. Such urban plants allow the consumer to produce part of the required electricity right on site. Therefore it is sufficient to have electricity costs which are only below the market price and not the wholesale price. Additionally an urban solar thermal power plant can have double benefit: Besides the production of electricity it can be used as a sun shelter, for example over large parking sites.
In 2005 the Australian research institute CSIRO built in cooperation with the Australian Solar Heat & Power (SHP) a solar tower system which was of size similar to the solar tower designed by Francia at Georgia Tech. One of the intentions of the solar tower at the CSIRO was to show a technology that can be technically and aesthetically integrated into the urban environment.
In 2004 SHP built the Compact Linear Frensel Reflector (CLFR) which is based on Francia's concept for a Linear Fresnel Reflector. It was built next to the Liddell coal fire plant Liddell in the Hunter Valley in Australia. SHP considers the CLFR to be the currently lowest cost solar power technology which will on mid term come close to conventional power plants technologies in terms of electricity costs.
Further CLFR plants are under construction, are developed and planned by SHP.
Torna su
