Pubblicazioni : Storia, scienza e tecnologia dell'energia del sole
L’altra faccia del Sole
di Cesare Silvi
Gruppo per la storia dell’energia solare
e Presidente “ISES History Standing Committee”
csilvi@gses.it
Convegno Olystyca
Auditorium Fantoni, Osoppo (Udine) 8 luglio 2005.
INTRODUZIONE
Il Sole è all’origine e al mantenimento della vita sulla Terra. Basti pensare per un attimo cosa accadrebbe sulla Terra se il Sole non ci fosse più. L’altra faccia del Sole dobbiamo quindi cercare di vederla esplorando cosa accade sulla Terra. Si tratta di un’impresa non facile visto che siamo abituati a trattare in modo frammentato i fenomeni che ci circondano, quando invece li dovremmo collegare gli uni agli altri, da come funziona la Terra, alla storia della sua evoluzione, alla storia delle nostre passate civiltà, agli attuali nostri stili di vita resi possibili dalle grandi scoperte scientifiche e dagli straordinari sviluppi tecnologici degli ultimi secoli.
In questa relazione mi soffermerò solo su alcuni punti della lunga e ampia strada che porta a vedere l’altra faccia del Sole, in particolare sul funzionamento della Terra, sull’entità e sull’uso delle risorse energetiche disponibili sul nostro pianeta, sulle tecnologie di cui disponiamo per utilizzare l’energia solare rinnovabile, di storia e di alternative energetiche, come quelle Nucleare o Solare. A tal fine utilizzerò anche alcuni articoli, o dei loro estratti, che ho scritto di recente.
IL SOLE E LA TERRA
Per vedere l’altra faccia del Sole cominciamo a farlo attraverso lo studio e la comprensione del funzionamento della Terra.
Ma come funziona la Terra? La Terra, il sistema Terra, perché di questo si tratta, possiamo studiarlo ricorrendo alla scienza dei sistemi, scomporlo quindi nei sottosistemi che lo compongono. È noto che un sistema è più complesso e svolge funzioni diverse da quelle svolte dai suoi sistemi componenti, che nel caso della Terra possono essere ricondotti a tre sottosistemi: della materia, dell’energia e del mondo vivente.
Ognuno di questi sistemi ha sue regole di funzionamento che determinano il funzionamento complessivo della Terra. Come si comporta la Terra in quanto costituita da una certa quantità di materia. E dal punto di vista energetico? E il mondo vivente?
Rispetto alla materia la Terra è un sistema chiuso. La quantità complessiva della materia di cui la Terra si compone è praticamente la stessa da quando essa ebbe origine. Rispetto all’energia la Terra è un sistema aperto. Tanta energia essa riceve dal Sole e altrettanta ne reirraggia nello spazio dopo che ha subito varie trasfomazioni nei vari processi naturali presenti sul nostro pianeta, dalla crescita delle piante, ai cicli del vento e delle acque.
Rispetto al mondo vivente la Terra è un sistema interconnesso. Ogni essere vivente esiste grazie a una ramificata rete di relazioni con gli altri esseri viventi e con i sistemi della materia e dell’energia.
L’uomo ha impiegato millenni per capire che la Terra non è piatta, ma è tonda, un concetto ormai scolpito nel profondo della conoscenza umana.
Oggi siamo nel mezzo di una nuovo grande sfida, capire che la Terra e i tre sottosistemi sopra richiamati funzionano come un tutt’uno e questo funzionamento, per la prima volta nella storia, può essere influenzato dalla attività umane, sia perché non siamo mai stati in cosí tanti ad abitare la Terra sia perché vi svolgiamo un numero crescente di attività artificiali che, per quantità e qualità, possono incidere significativamente sui meccanismi naturali secondo i quali il nostro pianeta funziona e ha funzionato, almeno negli ultimi 10000 anni.
Questa nuova consapevolezza sul funzionamento della Terra si sta facendo strada attraverso processi culturali e politici sempre più evidenti, come nel caso del cambiamento climatico.
Sul tavolo dei leader mondiali del G8 riuniti in questi giorni in Scozia dovrebbe essere presente il testo che segue “Il cambiamento del clima è una seria sfida a lungo termine, che ha il potenziale di interessare ogni parte del globo. C’è ora la prova concreta che sia in corso un significativo riscaldamento globale e che l’attività umana contribuisca a tale riscaldamento”.
Questo testo, pur nelle incertezze di natura scientifica che continuano a contestarne le conclusioni, illustra come il funzionamento della Terra non possa essere più ignorato e debba entrare a far parte del nostro patrimonio conoscitivo come ormai lo è il fatto che la Terra non è piatta ma ha la forma di uno sferoide.
Una volta acquisite le conoscenze sul modo di funzionare della Terra dovrebbe essere più facile capire quali sono i modi più appropriati nell’utilizzo delle sue risorse naturali al fine di mantenere gli equilibri ambientali dai quali dipende anche la nostra vita.
LE RISORSE ENERGETICHE E LORO USO SULLA TERRA
Nella figura 1 sono sintetizzate le nostre conoscenze sulle quantità e le qualità delle risorse energetiche complessivamente disponibili sulla Terra.
Con l'eccezione delle fonti energetiche nucleare, geotermica e delle maree (quest’ultime due forme di energia non sono indicate nella figura), tutte le forme d'energia sulla Terra derivano dal Sole.
Esse possono essere rinnovabili o non rinnovabili.
Le fonti rinnovabili sono forme d'energia solare che si rigenerano in tempi non storici, in modo continuo e immediato, come nel caso della radiazione solare diretta, o in tempi che vanno da alcune ore, a qualche mese o anni. È il caso rispettivamente delle energie del vento e delle correnti marine, generate dal disuniforme riscaldamento delle masse d'aria o d'acqua, dell'energia idrica, legata al
ciclo delle piogge, anch'esso alimentato dal calore del sole, dell'energia immagazzinata sotto forma di biomassa nelle foreste e in altre masse vegetali, come le alghe marine, attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana alimentato sempre dall'energia del sole.
Anche l'energia dei combustibili fossili, carbone, petrolio e gas naturale, deriva dal sole, ma vi è stata immagazzinata nel corso di milioni di anni (energia solare fossile) e pertanto è una forma di energia solare non rinnovabile, che, prima o poi, finirà. Così anche non è rinnovabile l’energia contenuta nei combustibili nucleari, come l’uranio.
Dal grafico di Figura 1 si evince chiaramente come la quantità di energia solare nelle sue forme diretta e diffusa sia di gran lunga superiore alle sue forme indirette da fotosintesi, eolica e idrica. Alcuni milioni di EJ contro qualche migliaio o decine di EJ. L’uomo ha cominciato a rendersi conto in modo consapevole e scientificamente documentato dell’immensità di questa risorsa energetica solo nell’ultimo secolo. Si tratta di una consapevolezza che tuttavia non è ancora entrata a far parte del patrimonio delle più comuni conoscenze collettive dell’umanità.
I nostri antenati non avevano le conoscenze scientifiche e i mezzi tecnologici di cui invece disponiamo noi oggi per osservare e misurare le varie forme di energia presenti sulla Terra.
Per esempio, oggi sono disponibili tecnologie sempre più sofisticate per misurare e monitorare l'energia eolica, delle biomasse, della radiazione solare diretta, e di altre sue forme indirette, nel corso dei giorni, dei mesi, delle stagioni, degli anni. Per esempio, è oggi possibile stimare la radiazione solare diretta che raggiunge qualunque punto della terra utilizzando dati raccolti dai satelliti spaziali, da perfezionare poi con misure in loco.
In conclusione, possiamo conoscere le risorse energetiche di cui disponiamo in ogni punto della Terra. Nonostante questi consolidati sviluppi la conoscenza delle risorse energetiche sulla Terra resta ancora un fatto specilistico ed elitario, quando invece dovrebbe essere il punto di partenza per qualunque iniziativa in campo energetico.
Prima della scoperta dei combustibili fossili e l'inizio della rivoluzione industriale tutte le civiltà umane hanno fatto solo uso dell'energia solare rinnovabili, per millenni. Fino al 1800 il fabbisogno energetico mondiale era soddisfatto al 100% con le sole energie solari rinnovabili.
Oggi le energie solari rinnovabili contribuiscono invece solo per il 13,5% ai consumi energetici mondiali. Si tratta di una quota destinata a diminuire ulteriormente se non saranno adottate politiche “energiche” nel favorire lo sviluppo delle rinnovabili, le sole fonti di energia che potrebbero assicurare un futuro sostenibile al nostra Pianeta.
Osservando la figura 1 è evidente che oggi noi consumiamo molta energia di cui disponiamo in quantità limitate mentre ne usiamo poca di quella disponibile praticamente in quantità illimitate.
È possibile cambiare questa situazione? In molti ritengono che non solo è possibile, ma è necessario e urgente per rispettare gli equilibri ambientali determinati da come la Terra funziona e per far fronte ai crescenti fabbisogni energetici mondiali e quindi al potenziale rapido esaurimento delle risorse non rinnovabili.
Richiamo in questa sede al riguardo la proposta del Consiglio Tedesco per il Cambiamento Globale (WBGU).
Il WBGU propone uno scenario energetico mondiale giudicato esemplare e che dovrebbe essere capace di assicurare la sostenibilità, tramite una profonda trasformazione delle attuali infrastrutture energetiche basate sui combustibili fossili.
Nel 2100 le fonti energetiche rinnovabili tornerebbero ad avere un ruolo centrale nel sistema energetico mondiale, mentre il contributo dei combustibili fossili e dell’energia nucleare si ridurrebbe a circa il 15%.
Il Consiglio tedesco ritiene tale scenario auspicabile e fattibile sul piano tecnologico e economico e sarebbe centrato, come si può vedere nel grafico in Figura 2, su risparmio, efficienza energetica e energia solare rinnovabile.
Oggi il mondo consuma circa 480 EJ (dato 2002). Nel 2100 meno di 1000 EJ del previsto fabbisogno mondiale potrebbe essere soddisfatto grazie a misure di rispamio e efficienza energetica. Altri 1000 EJ circa sarebbero forniti grazie all’utilizzo dell’energia solare diretta e diffusa.
Secondo questo scenario, quindi, nel 2100 potremmo tornare a utilizzare più energia di quella di cui disponiamo sulla Terra in quantità maggiori e utilizzare di meno le fonti che invece sono destinate ad esaurirsi.
Abbiamo le tecnologie per rendere questo scenario possibile? Si tratta solo di un problema tecnologico?
LE MODERNE TECNOLOGIE SOLARI
Tecnologie solari primitive o piu' progredite possono essere rintracciate in tutte le epoche e in tutto il mondo.
È solo tuttavia negli ultimi 40-50 anni che le moderne tecnologie solari sono state praticamente inventate, sviluppate e ne è iniziata recentemente con successo l'applicazione, in molti casi, su larga scala. Si ha ormai una concreta dimostrazione che è possibile costruire delle importanti e sofisticate infrastrutture energetiche alimentate dall'energia del sole per produrre elettricità, calore e combustibili.
In pochi anni sono stati installati a livello mondiale 40.000 Megawatt in generatori eolici. Fattorie eoliche da alcune decine ad alcune centinaia di Megawatt forniscono elettricità a comunità rurali e urbane in tutto il mondo.
Le tecnologie solari termiche a concentrazione hanno consentito a partire già dal 1984 di costruire nel deserto del Mojave (California, USA) una centrale da 350 Megawatt per la produzione di energia elettrica.
L'impianto concentra il calore dei raggi del sole per produrre il vapore necessario a far funzionare un convenzionale impianto di generazione elettrica. Quando non splende il sole, la centrale è alimentata con gas naturale.
L'ultima generazione proposta per impianti di questo tipo, che inglobano nuove soluzioni tecnologiche e nuovi principi fisici di funzionamento, come quelli della Non-imaging optics, promette efficienze più elevate e costi più bassi e quindi di diffondersi rapidamente.
Negli edifici, i più comuni sistemi energetici dell’habitat umano, dei veri e propri collettori esposti al Sole, possono essere utilizzate innovative tecnologie di risparmio energetico e solare, come i collettori solari per scaldare l'acqua e i moduli fotovoltaici per produrre elettricità, riducendone i consumi energetici in combustibili fossili, a parità di prestazioni, fino al 50%-70%. Un efficiente uso dell'energia solare si ha nel raffrescamento degli edifici. Quanto più splende il sole tanta più energia è disponibile per far funzionare i sistemi di raffrescamento.
In Germania, paese leader nello sviluppo dell’uso delle moderne tecnologie solari, è prevista la costruzione entro il 2010 di 60000 nuovi edifici residenziali, industriali e commerciali, ad alta efficienza energetica e nei quali troveranno applicazione le più avanzate tecnologie per il risparmio, l’efficienza el’uso delle energie solari rinnovabili.
Gli esempi potrebbero continuare, mostrando come ci siano decine e decine di tecnologie per il risparmio energetico, per l’efficienza energetica, per l’uso delle energie solari rinnovabili, sia già tecnologicamente mature sia emergenti, che ci devono indurre a non esitare nel progettare una profonda trasformazione delle attuali infrastrutture energetiche. Un’operazione di lungo periodo che richiederà decine e decine di anni, come prospettato nello scenario energetico al 2100 sopra illustrato.
Tuttavia si tratta di una trasformazione le cui basi, nelle politiche energetiche, ambientali e di ricerca, devono essere consolidate sin da ora.
Concentro l’attenzione su un esempio nel campo della ricerca per lo sviluppo delle tecnologie fotovoltaiche di terza e quarta generazione.
Grazie alle nanotecnologie, vale a dire di quelle tecnologie che consentono la manipolazione di materiali aventi dimensioni piccolissime, dell’ordine del nanometro (10-9m), cioè del miliardesimo di metro o del milionesimo di millimetro, è possibile modificare le caratteristiche optoelettroniche dei semiconduttori naturali, ottenendo nuovi materiali dalle caratteristiche fotovoltaiche modellabili a piacere.
In pratica, diviene possibile realizzare nanocristalli quantistici di vari semiconduttori, progettati in modo da essere accoppiabili a tutte le frequenze dello spettro solare e ottenere dei dispositivi fotovoltaici multigiunzione di grande area, in grado di catturare la maggior parte delle componenti dello spettro solare. Per questi dispositivi innovativi, si è stimato che l’efficienza di conversione possa agevolmente raggiungere valori sopra al 40% (a livello di modulo fotovoltaico) con costi di materiale e di realizzazione molto bassi. Gli attuali moduli fotovoltaici commerciali hanno efficienze dell’ordine del 10-15%.
STORIA DELL’USO DELL’ ENERGIA SOLARE RINNOVABILE ATTRAVERSO I SECOLI
La storia dell’uso delle risorse energetiche sulla Terra da parte dell’uomo è essenzialmente la storia millennaria dell’uso dell'energia solare nelle sue forme rinnovabili (radiazione solare diretta e diffusa e delle forme indirette delle energie del vento, delle cadute d'acqua, delle foreste e delle altre biomasse prodotte dalla fotosintesi clorofilliana) piuttosto che la recente storia di appena due secoli dell’uso dell'energia solare nelle sue forme fossili o geologiche (combustilbili fossili: carbone, petrolio, gas) e delle altre forme di energia (nucleare, geotermica, maree).
Per raccontare la millennaria storia dell’energia solare rinnovabile prendiamo uno spunto iniziale collocandoci per un attimo in tempi vicini a noi, nel periodo del Rinascimento, intorno al 1500. Leonardo da Vinci, tra le tante macchine da lui inventate e disegnate, ci lascia il progetto del girrarrosto a ventola (Figura 4), un dispositivo tecnologicamente avanzato per l’epoca nel quale trovano applicazione varie scoperte risalenti in alcuni casi all’alba delle civiltà, spesso casuali o da primitive intuizioni dei nostri antenati, spiegate a mano a mano del progredire delle nostre conoscenze scientifiche e tecnologiche.
La prima grande scoperta per arrivare al girarrosto di Leonardo fu quella del fuoco. Una tappa rivoluzionaria nell’uso dell’energia solare immagazzinata nelle foreste, documentata, con varie incertezze, in Kenya circa 1.400.000 anni fa.
L’uomo impara prima a conservare il fuoco prodotto da fulmini e altri eventi naturali e poi ad accenderlo egli stesso per cuocere i cibi e rischiarare le notti. Un successo tecnico che fu perfezionato in centinaia di migliaia di anni. Le prime tecniche di controllo e mantenimento del fuoco risalgono, secondo recenti ricerche condotte in Israele, a 790.000 anni fa. Dopo il 10.000 a. C. il fuoco è comune a tutti gli insediamenti umani e entra nell’abitato. Oggi l’idea di poter accendere il “fuoco” all’interno di un edificio è data per scontata, ma si tratta di un risultato di un lunghissimo percorso, dai primi rudimentali sistemi per evacuare i fumi dagli ambienti interni di 5000 anni fa, ai camini dell’epoca di Leonardo, fino alla infinita varietà di camini e canne fumarie di oggi, dalle molteplici caratteristiche funzionali, estetiche e architettoniche, ma perlopiù destinate a emettere i fumi derivanti dall’uso dei combustibili fossili.
Storicamente un’altra importante tappa nell’uso dell’energia solare fu l’inizio delle pratiche agricole circa 10.000 anni fa. Secondo Vaclav Smil, “nonostante le molte differenze nella pratiche agronomiche e nel tipo di piante coltivate, tutte le agricolture prima dei combustibili fossili condividevano gli stessi principi energetici: si basavano e traevano forza dal processo di conversione fotosintetica delle radiazioni solari”. La fotosintesi produceva il cibo per gli uomini, il foraggio e i mangimi per gli animali - inclusi i polli destinati al girarrosto - riciclava eventuali residui per rendere nuovamente fertile la terra, garantiva il combustibile necessario per la fusione dei metalli indispensabili per la costruzione di attrezzi agricoli e domestici elementari, come il semplice spiedo. Le pratiche agricole tradizionali, di conseguenza, erano alla base di qualunque aspetto della vita ed erano interamente rinnovabili, dal momento che, a parte il taglio di vecchie foreste, non c’era nessun impoverimento degli stock energetici accumulati; l’intero processo si basava su una capacità praticamente immediata di conversione dei flussi di energia solare.
In parallelo con le pratiche agricole l’uomo cominciò a costruire i primi insediamenti abitativi, successivamente evolutisi fino ai complessi habitat delle città, che, prima dei combustibili fossili e fissili, hanno funzionato sempre, in tutti i tempi e in tutte le civiltà, anch’essi con la sola energia del sole rinnovabile.
Gli architetti e gli ingegneri delle antiche città scoprirono inoltre di dover orientare gli edifici rispetto al percorso del sole, per utilizzarne il tepore, come grandiosamente testimoniato nei complessi termali della Roma imperiale. Un’altra grande scoperta avvenne in epoca romana, nel primo Sec. a.C., con l’introduzione dei vetri trasparenti piani per finestre (Figura 5).
Quella del vetro è una delle più straordinarie e efficienti tecnologie solari. Consente alla luce del sole di arrivare negli ambienti interni senza lasciar passare l’aria e il freddo, intrappolandovi allo stesso tempo la sua energia termica grazie all’effetto serra.
Eppure oggi non è assolutamente comune pensare al grande uso che facciamo dell’energia solare attraverso finestre e vetrate, visto che sono elementi talmente abituali nella nostra vita.
Da sempre l’immaginazione umana – nelle religioni, nelle tradizioni, nella poesia, nell’arte – è stata colpita dalla parte visibile luminosa della radiazione solare. È tuttavia solo con la rivoluzione scientifica che abbiamo cominciato a capire meglio la natura della luce e ad acquisire la consapevolezza dell’enorme quantità di energia proveniente dal Sole, un’idea brillantemente testimoniata da Galileo in una sua lettera del 1614 (vedi riquadro).
Galileo Galilei, 1614
“anzi stimandomi io inferiore a tutti, e però a tutti i sapienti sottoponendomi, direi, parermi che nella natura si ritrovi una sustanza spiritosissima, tenuissima e velocissima, la quale diffondensosi per l’Universo penetra per tutto senza contrasto, riscalda, vivifica e rende feconde tutte le persone viventi, e di questo spirito par che il senso stesso ci dimostri il corpo del Sole esserne ricetto principalissimo, dal quale espandendosi un’immensa luce per l’Universo, accompagnata da tale spirito calorifico e penetrante per tutti i corpi vegetabili, gli rende vividi e fecondi”.
Infatti è solo con le grandi scoperte scientifiche degli ultimi secoli sulla natura intima della luce – corpuscolare e ondulatoria allo stesso tempo - e lo sviluppo dell’ottica moderna che abbiamo potuto imparare, peraltro da poco tempo, a “manipolare” la luce in modi sempre più sofisticati attraverso i cosiddetti “vetri intelligenti” e i moderni sistemi solari termici e fotovoltaici per la produzione di calore, elettricità e combustibili.
L’emergere di queste nuove tecnologie richiama spontaneamente alla nostra mente la ormai lontanissima scoperta del fuoco delle foreste e il lungo percorso fatto per dominarlo. Le scoperte sulla luce e sulla radiazione solare hanno aperto un nuovo percorso per l’uso dell’energia solare rinnovabile in epoca moderna. Dopotutto il fuoco nel camino di Leonardo e la luce del sole hanno una comune origine e muovono le stesse energie, come quelle delle correnti d’aria o del vento, ma per capirlo e per imparare a utilizzarle, è stato un lunghissimo e impegnativo cammino che continua tutt’ora.
IL SOLE E I LIMITI DELL’ENERGIA SULLA TERRA (1974) – Il punto di vista di un grande pioniere dell’energia solare
Nel 1974 Francia condusse uno dettagliata analisi fisico matematica sull’equilibrio termico della terra, del quale pubblicò una breve sintesi in francese Lo studio completo con tutta l’analisi fisico matematica ritengo invece che non sia mai stato pubblicato.
Nel suo studio Francia concentra l’attenzione sulla temperatura sulla superficie della terra che è la temperatura di equilibrio tra l’energia irraggiata dalla terra nello spazio e l’energia ricevuta dal sole.
Per Francia, dai tempi storici, la produzione di energia termica sulla terra, dovuta ai fenomeni naturali, è praticamente rimasta sempre costante, a parte le fluttuazioni derivanti dalle oscillazioni undecennali della potenza solare, peraltro inferiori a + 4x10-5 . Francia stima queste produzioni termiche naturali in 65.000x109 tec/anno dovuta all’irraggiamento solare, in 2x109 tec/anno dovuta all’energia cinetica che le maree dissipano per attrito e 24x109 tec/anno dovuta al calore interno della terra che arriva in superficie.
A questa produzione di energia termica si è aggiunta negli ultimi due secoli quella prodotta dall’uomo con la combustione delle fonti energetiche fossili e fissili.
Nel 1974 Francia stimava queste produzioni equivalenti a 8x109 tec/anno e prospettava che avrebbero potuto raggiungere, ai ritmi di crescita del momento, le 200x109 tec/anno nel 2050.
Poiché la quantità di energia termica solare è alcune migliaia di volte la somma delle energie non solari e l’incertezze sulla sua stima sono dell’ordine di grandezza di quest’ultime, a prima vista, secondo Francia, la modesta quantità di energia termica prodotta artificialmente dall’uomo potrebbe condurre alla conclusione che essa non ha nessun effetto sull’equilibrio termico della terra. Al contrario, Francia dimostra, con una serie di ragionamenti relativi al modo in cui le varie superficie acqua, neve e terreno assorbono e riflettono la radiazione solare, nei vari periodi dell’anno, estivi e invernali, che non è così. Anzi, questa modesta quantità di energia termica prodotta artificialmente dall’uomo, se dovesse, nell’ordine di un secolo, raggiungere valori cinquanta, cento volte superiori a quelli del 1974, produrrebbe secondo Francia fenomeni di instabilità termica della terra con la nascita di una catena di eventi a retroazione positiva che possono portare il nostro pianeta ad un equilibrio molto lontano da quello di partenza, con velocità assai grandi rispetto alle capacità di adattamento degli esseri viventi.
Pertanto Francia conclude sull’urgenza di ricorrere all’energia solare, l’unica che non comporta inquinamento termico della terra.
GLI ATOMI PER LA PACE E L’ENERGIA SOLARE
Nel prossimo mese di agosto cade il cinquantesimo anniversario della grande conferenza internazionale tenutasi a Ginevra per promuovere l’uso pacifico dell’energia nucleare. Sempre nel prossimo mese di agosto la comunità mondiale dell’energia solare celebrerà negli Stati Uniti il cinquantesimo anniversario della prima grande assise internazionale sugli aspetti scientifici e le applicazione tecniche dell’energia solare, tenutasi a cavallo dei mesi di ottobre e novembre del 1955 in Arizona (vedi FV-Fotovoltaici 2/2005, pagine 56-57).
Come si arrivò cinquant’anni fa a questi due eventi e quali insegnamenti possiamo trarre da quegli eventi?
Per capirlo è utile ricordare alcune scelte decise dal presidente statunitense Harry Truman successivamente alla fine della Seconda Guerra Mondiale. Usciti vincitori, gli Stati Uniti avevano provato al mondo e a loro stessi di essere capaci di sviluppare le tecnologie più avanzate e desideravano mantenere una leadership mondiale. Fu su questa base che, nel gennaio 1951, Truman affidò a William Paley l’incarico di presiedere la President’s Materials Policy Commission per studiare come evitare una penuria delle materie prime a livelli tali da mettere a rischio la sicurezza degli approvvigionamenti e costituire un collo di bottiglia per l’espansione economica degli Stati Uniti e del mondo libero. Il 2 giugno 1952 Paley presentò a Truman i risultati del suo lavoro. In uno dei quattro volumi nei quali furono raccolte le analisi e le conclusioni dello studio, un intero capitolo fu dedicato a “The Possibilities of Solar Energy”. Furono passati in rassegna tutti i metodi di raccolta e conversione dell’energia solare nelle forme di energia comunemente utilizzate, da quello naturale delle fotosintesi, alle pompe di calore, ai collettori solari termici, al riscaldamento delle case costruite appositamente per essere riscaldate con il Sole, alla produzione di acqua dolce, alla produzione di elettricità con sistemi a concentrazione, allo sfruttamento dell’energia solare attraverso i venti e i gradienti termici delle acque tropicali, alla fotosintesi biologica controllata, alla fotosintesi non biologica, al fotovoltaico. Il rapporto concludeva che fino a quel momento erano “stati fatti solo sforzi infinitesimali per promuovere l’energia solare” e sottolineava l’importanza di condurre una politica aggressiva di sviluppo in tutto il settore dell’energia solare, un settore nel quale, secondo il rapporto della commissione Paley, “gli Stati Uniti avrebbero potuto dare un contributo immenso per il benessere del mondo libero”. La Commissione prevedeva che, se il governo avesse seguito le sue raccomandazioni, a metà degli anni Settanta, 13 milioni di case negli Stati Uniti avrebbero potuto essere riscaldate con l’energia solare.
Questa prospettiva si inseriva in un più vasto ambito di considerazioni, tra cui quella che lo sviluppo dell’energia nucleare per la produzione di elettricità avrebbe contribuito significativamente ad accrescere i rischi di proliferazione degli arsenali nucleari e i pericoli di guerre atomiche, con la decisione quindi auspicata da Truman di mantenere il segreto su tutte le informazioni sull’energia nucleare. Ma la politica di Truman si rivelò presto fallimentare a causa della celerità con la quale l’Unione Sovietica si stava dotando di armi nucleari. L’impostazione di Truman finì, quindi, per essere capovolta con la vittoria di Eisenhower alle elezioni per la Casa Bianca.
L’8 dicembre 1953, Eisenhower, parlando alle Nazioni Unite, annunciò “la determinazione dell’America a risolvere lo spaventoso dilemma nucleare – dedicando completamente il cuore e la mente a trovare il modo con il quale la miracolosa inventività dell’uomo non fosse dedicata alla sua morte, ma fosse consacrata alla sua vita”. Qualcuno chiamò questo programma di Eisenhower “Gli Atomi per la Pace” e con questa frase fu propagandato l’atomo pacifico, che diventò, secondo John Perlin, storico dell’energia solare, l’arma in mano agli a americani per vincere la Guerra Fredda. Gli Stati Uniti promettevano di fornire agli ai Paesi del mondo i materiali nucleari per poter condurre le loro ricerche atomiche pacifiche e proposero una conferenza internazionale per discuterne sotto l’egida delle Nazioni Unite, che approvarono questa proposta. Nell’agosto del 1955, circa 3000 dirigenti governativi, politici e scienziati di tutto il mondo si incontrarono a Ginevra ottenendo l’attenzione delle prime pagine dei giornali e degli altri media per vari giorni.
Ben diverse furono le condizioni nelle quali si svolse, alcuni mesi dopo, il “World Symposium on Applied Solar Energy” in Arizona. L’AFASE (dalla quale successivamente avrà origine l’attuale International Solar Energy Society, ISES), e lo Stanford Research Institute, che lo organizzarono, poterono contare solo su alcune sponsorship di agenzie nazionali, di fondazioni private e di imprenditori dell’Arizona.
Le possibilità dell’energia solare indicate nel rapporto della commissione Paley, tra cui quella di costruire 13 milioni di case riscaldate con l’energia solare, furono presto dimenticate. L’impegno riversato nei programmi nucleari, non solo negli Stati Uniti, fece sì che quello di governi e istituzioni allo sviluppo dell’energia solare divenne negli anni successivi del tutto marginale.
Cinquant’anni fa il “dilemma” o Nucleare o Solare fu risolto lasciando indietro il solare, scelta che pare riproporsi anche oggi sotto la spinta di potenziali e drammatiche crisi ambientali ed energetiche.
CONCLUSIONI
Vedere l’altra faccia del Sole richiede una grande cultura interdisciplinare. Da quanto esposto si può trarre la conclusione che dovremmo sapere di geografia, astronomia, climatologia, fisica, geologia, termodinamica, chimica, agronomia, fisiologia, ingegneria, architettura, economia, scienze sociali, storia, e così via.
L’uso dell’energia solare non può essere ricondotto all’uso di una singola tecnologia solare, ma deve comportare un approccio sistemico volto a ottimizzare l’uso dell’energia in tutte le attività umane. Uno dei primi sistemi dove tale approccio dovrebbe trovare applicazione è il nostro habitat, cominciando dal singolo edificio e dal contesto urbano nel quale è collocato.
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