martedì 22 marzo 2011

Energie rinnovabili: dall'antichità sistemi utilizzabili ancora oggi con profitto. Gli specchi ustori.

Sono giorni di fermento in materia di energia.
La crisi nucleare post terremoto/tsunami ha riportato all'attenzione il problema nucleare ed in contrapposizione la possibilità di utilizzo delle energie rinnovabili.
Ma quanto possono essere efficaci e quanta energia possono fornire?
Al di là di tutti i calcoli del caso e delle considerazioni tecniche, vorrei mostrarvi quanto possa essere efficace un corretto utilizzo dell'energia solare.

Un ragazzotto ha ben studiato il lavoro di Archimede (matematico, astronomo, fisico e inventore greco antico; di fatto uno dei massimi scienziati della storia - Siracusa, circa 287 a.C. – Siracusa, 212 a.C.) che durante l'assedio di Siracusa utilizzò gli "specchi ustori" per bruciare letteralmente le navi romane.

Pensate che la storia abbia un po' esagerato i fatti?
Ebbene no.

Lo specchio ustorio è uno specchio parabolico, cioè uno specchio la cui superficie abbia la forma di un paraboloide di rotazione.

La proprietà focale della parabola assicura che i raggi, se paralleli all'asse di simmetria, verranno riflessi tutti nel fuoco del paraboloide.

Naturalmente è proprio da questa antica applicazione che ebbe origine il termine fuoco ancora usato nella teoria delle coniche. La più antica opera conservata che dimostra la proprietà focale della parabola e la applica alla realizzazione di specchi ustori è quella di Diocle, intitolata appunto "Sugli specchi ustori".

Naturalmente la funzione degli specchi ustori può essere svolta con buona approssimazione anche usando un gran numero di specchi piani che riflettano la luce in un unico punto.
Si è ipotizzato che questa seconda soluzione (ottenuta magari con specchi indipendenti, ciascuno manovrato da una persona) sia stata quella utilizzata in pratica.

Ciò detto, non ci rimane che vedere cosa ha combinato il ragazzo del video.

Mi raccomando a voi: non fate esperimenti senza sapere cosa state facendo!
In ogni caso fatevi sempre supervisionare da un adulto, se siete ancora troppo piccoli per "far da soli" e comunque, anche se siete adulti, non commettete imprudenze e cercate sempre di essere almeno in due.

Quello che si può fare con questi "specchietti" è potenzialmente davvero pericoloso (e gli antichi romani lo hanno sperimentato sulla loro pelle).

Ora il video:



Avete visto?
Avevo o no ragione?

Immaginate di concentrare il calore dei raggi così convertiti su un tubo che trasporta un fluido di servizio o addirittura su un concentratore che accumula il calore con un'efficienza elevatissima...

Ci si sta provando con centrali a specchi che potrebbero essere una valida alternativa (da valutarsi insieme alle altre) alla combustione fossile o al nucleare. Quella della fotografia a destra nasce da un'idea di Carlo Rubbia e l'impianto sperimentale sorge a Prioli, in Sicilia; nella fase costruttiva iniziale si sono raggiunte potenze di 5 megawatt, ma al termine della costruzione arriverà a 50 MW.

Certo, le energie sviluppate con le centrali nucleari hanno ordini di grandezza molto più grandi, ma hanno anche impatti ambientali e pericolosità di gestione che queste centrali non sembrano avere.
Come al solito, si tratta sempre di un bilancio costi/rese/benefici.

Sappiate che negli Stati Uniti questa tecnologia (tubi scaldati dai raggi solari concentrati dallo specchio) è studiata ed utilizzata già dagli anni '80.
Se si fosse voluto, si sarebbe arrivati oggi, dopo trent'anni, ad avere una tecnologia con altissime rese e molto meno petrolio bruciato.

In ogni caso, è una delle strade che andrebbero percorse, forse più di altre, con i necessari investimenti per la ricerca.

All'Istituto "Natta" di Bergamo esiste un laboratorio che sta facendo ricerca proprio su questo argomento, il "Solar Lab".
La responsabilità di coordinare il progetto è in carico al prof. Tiziano Pedruzzi, con la collaborazione di una dozzina di docenti e una ventina di allievi ed ex allievi; servirà a formare tecnici e ricercatori per le energie rinnovabili e si inquadra in un progetto a lungo termine che comprende anche l’installazione di un paraboloide circolare (eurodish) e l’attivazione di laboratori a risparmio energetico per il fotovoltaico e l’energia mareomotrice.

Un passo per volta, speriamo di vedere tutto ciò applicato su larga scala.
Perché la cosa funzioni, necessita solo del sole.
Produrrà anche meno energia di una centrale nucleare ma, e scusate il paragone, se ci fosse il terremoto, al massimo si ammaccherebbe...

Nel frattempo, buono studio.
GAGiuliani
______________________________
FONTI
Archimede wikipedia
Specchio Ustore wikipedia

Nannimagazine
Eco di Bergamo

8 commenti:

Anonimo ha detto...

Wow, se già dal tempo dei romani conoscevano la potenza del sole, o all'uomo "moderno" non importa l'effettivo danno di ciò che provoca, o è così stupido che davvero non è arrivato a comprendere le potenzialità dell'energia rinnovabile, soprattutto solare, o è così avido di potere e controllo che ha capito fin troppo bene il vantaggio e l'indipendenza che questa porterebbe, e cerca in tutti i modi di boicottarla per mantenere un'energia che dipende da chi possiede la materia prima...
Persiano dalla fotosintesi delle alghe è possibile ricavare etanolo, bioolio e , soprattutto bioidrogeno (progetto di bergamoscienze dell'Istituto Agrario), basta metterle in condizioni favorevoli.
Inoltre l'Italia è uno di quei pochi paesi che le energie rinnovabili potrebbe sfruttarle quasi tutte: solare si perchè il sud è soleggiatissimo; l'eolica si perchè ci sono dei posti dove le correnti dei venti soffiano di continuo, quasi senza interruzione, l'idrica si perchè comunque i fiumi non ci mancano, ed inoltre si sta studiando il modo di sfruttare il moto ondoso. Possediamo un terreno pieno di opportunità.
E' inutile affannarsi tanto nella ricerca di altre fonti di energia, per ora si dovrebbe mettere in pratica le conoscenze che sono state acquisite su queste energie, studiandoci sopra sicuramente si otterrebbe un vantaggio ancora più grande di quanto non esista già, con la differenza che gli svantaggi sono minimi... Solo una volta sicuri, perché testato praticamente però, che non sono sufficienti come fonte di energia allora bisogna trovare l'alternativa...
E non per girare il dito nella piaga, ma alle scorie, per essere smaltite, occorrono anche milioni di anni (al Cesio 135 occorrono 2,3 milioni di anni solo per ridurre la sua radioattività della metà...)

GianAchille Giuliani ha detto...

Tutte ottime considerazioni.
Le attuali generazioni e quelle future (più brevemente di quanto si creda) dovranno farci i conti.
Il petrolio dovrebbe servire oggi soprattutto per sintesi organiche di chimica fine e non per scaldare le stufe che chiamiamo automobili.
Le nuove forme di approvvigionamento energetico dovrebbero essere messe in pratica da subito.
Spero che qualcuno dei lettori abbia la possibilità di velocizzare questo processo.
Nel frattempo noi continuiamo a studiare e a prepararci.
Magari in un futuro prossimo potremmo essere noi a decidere...

Stefan ha detto...

Mi ricordo che anche i Mithbusters l'hanno fatto;
http://www.desertec.org/
Mi stavo chiedendo, le perdite non dovrebbero essere enormi, visto il lungo percorso che la corrente deve fare dal Sahara all'Europa e la caduta di tensione sui cavi?

GianAchille Giuliani ha detto...

Utilissima segnalazione quella di desertec.
Altrettanto sagace la questione delle perdite.
Se la questione fosse solo quella, sono convinto che potremmo trovare un modo per "trasportare" la corrente elettrica con il minor numero di perdite.
Se siamo riusciti ad inventare le navi metaniere, nulla mi vieta di pensare a sistemi di accumulo (condensatori?) in grado di trasportare evitando il tragitto via cavo.
Ragioniamoci sopra.
Si accettano osservazioni e segnalazioni.
Che la comunità del blog trovi un sito o un riferimento a qualcosa in grado di sostituire la funzionalità dei cavi elettrici di alta e/o altissima tensione per trasportare a lunga distanza la corrente elettrica.

Stefan ha detto...

L'elettricità wireless di Tesla?... per esempio i pad che ci permettono di caricare la batteria del cellulare

GianAchille Giuliani ha detto...

non la conosco.
vedrò di informarmi.
se ne sai, scrivi e illuminami.

Stefan ha detto...

http://www.progettomeg.it/witricity.htm
si dice che i suoi segreti sarebbero finiti nelle mani del governo SUA. Infatti, la tecnologia è stata "sviluppata'" dalla MIT di Boston

Nicola Kimik1 Panza ha detto...

io ho sentito parlarwe di energia "wireless" su discovery.. in pratica un elettro domestico carica l'altro... e viceversa.. magneticamente

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