Descrizione
generale del progetto NEST-casa di Armido
Cremaschi
Premessa
Mi
occupo da alcuni anni dello sviluppo di idee e progetti che
hanno lo scopo di consentire il passaggio
dall'attuale sistema centralizzato di produzione-distribuzione di
energia a un modello distribuito, flessibile, integrato nella
struttura abitativa. In questo mio tentativo non vi è nulla
di originale, visto che da tempo numerosi e ben più autorevoli
studiosi del problema segnalano l'impossibilità
di perpetuare nel resto del mondo il modello di sviluppo dei Paesi
industrializzati, che
già
tanti danni ha prodotto all'ecosistema globale.
La
novità del mio approccio consiste nel concetto di complementarità
ed ntegrazione di più apporti
energetici in un unico sistema-casa a misura d'uomo e sotto la
diretta responsabilità del cittadino.
Questo approccio, della cui bontà sono profondamente convinto, mi ha
portato a sviluppare diversi
progetti che si inseriscono nel disegno generale e lo rendono
tecnicamente praticabile, ancorché adattabile alle differenti
situazioni geografiche, abitative e sociali.
Non
pretendo di aver trovato una risposta a tutto: la mia esperienza
manageriale in svariati settori industriali
mi ha tuttavia dimostrato che spesso le risposte ci sono davanti agli
occhi, ma raramente siamo
disposti ad assumerci qualche rischio o a pensare fuori dagli schemi.
Molto
più semplice premere un interruttore per accendere la luce quando fa
buio, dimenticando che cosa
sta dietro questo gesto banale, oppure, ancor peggio, sperare in
improbabili miracoli, che si rivelano spesso truffe, senza un serio
piano strategico.
Poiché
nel prossimo futuro servizi essenziali, quali la fornitura di energia
elettrica ed acqua potabile, saranno
sempre meno scontati e sempre più costosi, ci si dovrebbe chiedere
con attenzione cosa fare per
garantirci l'attuale qualità di vita, in gran parte dipendente da
quei servizi, che da noi occidentali
vengono dati per scontati, mentre non lo sono affatto per buona parte
del genere umano.
Preparare
le nostre case ad un probabile difficile futuro non è certo indice
di pessimismo, quanto un modo
ragionevole di porre noi ed i nostri figli al riparo dagli effetti
peggiori dell'inevitabile scarsità futura
di energia e di beni essenziali.
La
speranza di scoperte miracolose in questo settore non deve
distoglierci dal provare soluzioni alternative
già alla nostra portata.
A
livello di nazione, un piano energetico serio dovrebbe comprendere un
mix di opzioni, per ovvie
ragioni di sicurezza. Questo è ancora più vero a livello
individuale, anche se l'attuazione pratica della
diversificazione può sembrare improponibile e dispendiosa.
Si
tratta semplicemente di cominciare, tenendo ben presente il disegno
complessivo di un nucleo abitativo
sostanzialmente autosufficiente ed a impatto quasi nullo.
Coloro
che crederanno in questa visione e possono anticiparne gli effetti,
saranno anche i maggiori beneficiari.
Caratteristiche
principali ed elementi di innovazione
La
principale caratteristica distintiva del progetto è la soluzione del
maggior problema che ostacola la diffusione
della tecnologia solare a livello capillare, ovvero la non
contemporaneità tra la disponibilità della
fonte energetica ed il suo utilizzo. La produzione di energia
elettrica attraverso un impianto solare fotovoltaico,
ad esempio, è massima nelle ore centrali diurne estive, mentre la
richiesta di energia
elettrica
è minima nelle stesse ore, per aumentare nella fascia di prima
mattina e di sera. La disponibilità
di una rete di distribuzione in grado di assorbire l'eccesso di
produzione diurna e restituirlo
all'utenza quando serve è solo un ripiego, tra l'altro non
applicabile in zone o Paesi non serviti
dalla rete e per utenze che possono essere autosufficienti (ad
isola). Infatti non esiste un modo economico di stoccare grandi
quantità di energia elettrica e persino il servizio di vettoriamento
fornito dal GSE (Gestore Servizi Energetici) non è privo di perdite
di trasporto, abbassando quindi ulteriormente il già modesto
rendimento della trasformazione da combustibile fossile ad energia
elettrica in centrale.
L'idea
innovativa alla base del progetto è quella di attuare uno stoccaggio
locale
di energia nella forma ed al livello termico più conveniente per la
successiva trasformazione nelle forme richieste. Il livello
individuato come ideale è quello di calore a circa 300 °C, che
permette di produrre energia elettrica con un rendimento sufficiente,
per mezzo di motori a combustione esterna (Stirling) di nuova
generazione, di piccola potenza e modulari, il cui sottoprodotto
(calore a temperatura inferiore) può essere vantaggiosamente usato a
cascata per le utenze termiche dell'abitazione. Tale serbatoio
termico deve essere abbastanza capace da garantire un'autonomia di
almeno 48 ore, poco costoso e sicuro. Il progetto prevede la
fabbricazione di un prototipo innovativo di questo serbatoio, che può
essere posizionato sia all'interno dell'abitazione, nel locale dei
servizi, oppure interrato in giardino. E' previsto il deposito di un
brevetto. Il suo costo industriale sarà molto contenuto e le perdite
previste saranno limitate ad alcuni punti percentuali al giorno, un
buon compromesso tra costo e benefici.
Con
la disponibilità di abbondante energia elettrica, anche
limitatamente a periodi della giornata o stagionalmente, può essere
conveniente valutare la possibilità di produrre per elettrolisi una
modesta quantità di Idrogeno, da usarsi per la mobilità locale in
un piccolo mezzo dotato di celle a combustibile. Il pericolo
potenziale dell'Idrogeno viene risolto stoccandolo in piccoli
serbatoi, molto simili a cartucce, della capacità di circa 1.5 litri
ad una pressione di 300-600 bar, che possono essere inseriti nel
mezzo in numero di volta in volta sufficiente al bisogno, superando
quindi la necessità di grandi serbatoi e garantendo la modularità e
l'efficienza. Anche per questo tipo di stoccaggio è probabile la
possibilità di deposito di alcuni brevetti. Complessivamente i
componenti innovativi che fanno parte del progetto di ricerca sono 5
ed è previsto il deposito di almeno 7 brevetti internazionali, alla
cui stesura ho dedicato gli ultimi mesi.
Motivazioni
e obiettivi che hanno portato alla decisione di attuazione del
Progetto
Usare
fantasia per pensare il futuro
Cent’anni
fa assistendo al primo volo umano pochi avrebbero creduto possibile
che nel giro di alcuni
decenni milioni di individui sarebbero stati in grado di spostarsi da
un continente all’altro in poche
ore: i libri di fantascienza dell’epoca sono stati ampiamente
superati da una realtà che permette a ciascuno
di noi di godere di una ampia libertà e comfort sia nell’abitazione
che nei mezzi di trasporto.
All’epoca
pochissime persone privilegiate potevano permettersi acqua potabile e
riscaldamento domestico.
Oggi
nei paesi industrializzati tutto questo è considerato normale e
viene spesso dato per scontato che
sia possibile continuare a sostenere a tempo indeterminato lo
standard di vita cui ci siamo abituati.
Non
è così, sostanzialmente per 2 ragioni:
·
Lo
sviluppo del terzo mondo con modalità simili alle nostre esaurirà
la capacità della terra di
sostenere e metabolizzare i sottoprodotti della produzione di energia
e cibo
·
La
tendenza all’urbanizzazione costringerà alla realizzazione di
impianti di taglia sempre più
grande, con rischi incalcolabili in caso di incidente fortuito o
provocato
La
spinta all’indipendenza individuale è la motivazione più forte
allo sviluppo di gran parte delle moderne
commodities, di cui non potremmo più fare a meno, ma che ancora sono
un miraggio per miliardi
di persone.
Questa
spinta paradossalmente non ha ancora interessato la produzione di
energia, il nucleo di ogni processo
di industrializzazione: essa è da sempre affidata ad aziende di
servizio, che la producono in impianti
di grande taglia e scarsa efficienza e la distribuiscono alle singole
utenze, attraverso un network
complesso e vulnerabile, oltre che fonte di spreco.
Quando
accendiamo una lampada o ci fermiamo per il pieno, pochi di noi
riflettono su cosa comporta
la disponibilità di energia elettrica e carburante: ci rendiamo
conto di quanto dipendenti e vulnerabili
siamo solo in occasione di black-out o scioperi, per dimenticare
subito appena torna la “
normalità”.
Ebbene,
la normalità non sarà garantita per il futuro, come non lo è ora
per miliardi di persone meno fortunate
di noi, fino a quando non sapremo dotarci di un modello di produzione
di energia distribuito a livello
della singola utenza, su impianti di piccola taglia, con l’apporto
di fonti diverse integrate tra loro e
soprattutto sotto il nostro individuale controllo.
Tale
modello deve prevedere tecnologie poco sofisticate, per essere
semplice e sicuro da gestire ed applicabile
sia nei paesi postindustriali che in quelli in via di sviluppo.
L’energia
elettrica, insieme con tutti i vantaggi che offre all’utilizzo,
presenta uno svantaggio intrinsecamente
insuperabile: non può essere immagazzinata in quantità
significative. Questo
costringe a produrne in quantità variabile, per la variabilità di
utilizzo, ed a farla arrivare in tempo
reale in ogni singolo punto di impiego.
Se
si disponesse di un “serbatoio” di energia a livello della
singola abitazione e fosse possibile produrne
nelle vicinanze, l’efficienza del processo nella sua globalità
verrebbe più che raddoppiata.
Se
inoltre il media di stoccaggio di energia fosse economico, pratico e
sicuro, verrebbe superato, oltre
al problema della sua rapida diffusione, anche quello della non
contemporaneità della domanda ed offerta
di energia, che ora costringe ad avere una potenzialità pari alla
potenza di picco richiesta.
Le
soluzioni prospettate nel mio progetto di ricerca tengono conto della
facilità di fabbricazione e d'impiego
di componenti in gran parte di origine commerciale e dal costo
contenuto, tali da poter essere impiegati su vasta scala, usando
tecnologie collaudate e semplici.
Descrizione
dei bisogni
La
motivazione che mi ha spinto ad immaginare e progettare un impianto
di questa complessità è legata al
bisogno di dare una risposta ragionevole a tre tipi di istanze:
·
Il
bisogno delle popolazioni del terzo mondo di disporre di servizi
essenziali, quali energia elettrica,
termica e per la mobilità, senza i quali il loro sviluppo non
potrebbe avvenire, se non a prezzo
di un ulteriore gravissimo deterioramento delle condizioni ambientali
e probabili sanguinosi
conflitti per il controllo delle materie prime, tra cui l'acqua
potabile assumerà un ruolo
sempre più importante. La disponibilità di calore a basso costo,
attraverso tecnologie passive
e semplici, quali il solare termico a concentrazione, consentirà a
chiunque di potabilizzare
l'acqua per uso umano. Per quanto riguarda la disponibilità di
energia elettrica, comunque
prodotta, è superfluo ripetere che senza di essa non vi può essere
alcuno sviluppo.
·
Il
bisogno di un Paese post-industriale come l'Italia, di trovare
sbocchi nuovi di impiego per i suoi
giovani e di inaugurare un modello di sviluppo non devolutivo, che
tenga finalmente conto della
finitezza delle risorse disponibili sul pianeta e soprattutto dei
costi diretti ed occulti di cui la
società si deve fare carico per il loro impiego. Tra i costi
occulti, la salute di milioni di persone
e le spese sanitarie che la collettività sostiene per effetto dei
problemi connessi all'estrazione,
trasporto ed utilizzo delle risorse energetiche fossili.
·
Il
bisogno personale di incidere direttamente sul problema, senza
aspettare che siano altri a fare.
Purtroppo
l'inerzia dello status quo è tale che strategie di portata temporale
superiore alla vita
del singolo raramente vengono prese in considerazione dalle politiche
nazionali ed internazionali.
L'effetto
secondario della presa di responsabilità dei cittadini rispetto al
problema dell'energia e dell'acqua
potabile sarà una maggiore coscienza civica ed un minor rischio che
la concentrazione di questi
beni essenziali nelle mani di pochi porti ad aberrazioni corporative
ed alla corruzione della politica.
Armido Cremaschi
Verolanuova,
29/01/2013