La potenza delle rinnovabili (bozza)
Fig. 1. Potenza teorica delle fonti rinnovabili.
Energia primaria .... 100 %
Energia idroelettrica ... 2 %
Fonti rinnovabili ........ 0,4 %
Conviene rinfrescare il concetto di potenza. La potenza è l'energia che si riesce a generare in un secondo e si misura in Watt (Joule/sec). Come si può intuire, un motore più potente produce più energia al secondo di uno meno potente. Una tipica misura per confrontare i motori di due auto è quanti secondi impiegano per arrivare a cento all’ora: più potente il motore, meno tempo ci vuole.
Se la potenza è energia diviso tempo, anche il contrario è vero: l’energia è potenza per tempo. Per questo spesso si usa il kWh per misurare l’energia. Il Kilo Watt Hour (ora) è l’energia prodotta da un motore da un kW in funzione per un’ora. La potenza è un concetto utile: è vero che alla fine quello che consumiamo è l’energia, ma la potenza ci dice quanta ne possiamo produrre al massimo.
Andare a cento all’ora in autostrada non richiede molta potenza, ma ce ne vuole invece parecchia per accelerare e superare un camion. Sapere quanta potenza si abbia a disposizione è importante: se pensiamo che alla prossima ondata di caldo tutti accenderanno i condizionatori, dobbiamo dimensionare la rete elettrica in modo che ce la faccia a reggere il picco prevedibile. Per questo, quando parliamo di energia elettrica, facciamo riferimento alla potenza istallata.
Fig. 2. Se i TeraWatt fossero euro.
Torniamo ora alla figura 1). Siccome abbiamo molta più dimestichezza coi soldi che coi kWh, proviamo a usarli per un’analogia del fabbisogno energetico (attenzione qui il prezzo dell’energia non c’entra niente!).
Facciamo finta che la potenza di 1 TW (TeraWatt = un milione di milioni di Watt) sia 1 euro. Siccome nel 2009 la potenza elettrica istallata nel mondo era di 2,5 TW, diciamo che il mondo aveva bisogno di 2 euro e 50 centesimi.
Quanti euro possiamo ricavare dalle rinnovabili? La figura 2) riassume la potenza lorda che sei tipi di fonti rinnovabili potrebbero fornire. E' una potenza lorda teorica, frutto di calcoli e di stime che contengono delle imprecisioni. Npn ostante ciò le foto dei soldi ci danno un colpo d'occhio immediato della ricchezza potenziale delle varie fonti.
Attenzione! Quei numeri gialli sono la potenza lorda! Al massimo ne potremmo spenderne solo una piccola parte, quella determinata dall'efficienza di conversione in energia elettrica (riportata a destra in celeste). E purtroppo l’imprecisione di questi rendimenti è anche più grande di quella con cui conosciamo le potenze lorde.
Fig. 3. Calcolo dell'energia solare che arriva sulla terra.
Prendiamo l'energia solare, il Berlusconi della situazione. In questo caso l’imprecisione (spesso chiamata errore) è trascurabile. La quantità di energia che arriva dal sole sulla terra è conosciuta con una precisione molto elevata (nella figura 3 viene mostrato come si calcola) e non è oggetto di discussioni.
Il rendimento dell’1% invece è il risultato dell’efficienza media di un dispositivo fotovoltaico (10%) moltiplicato per due ore e mezza di sole pieno ogni 24 ore (10%).
Un rendimento dell’1% è in realtà sottostimato (1,5% sarebbe più realistico), ma lo lasciamo basso per essere conservativi.
Tiriamo le somme: sulle terre emerse arrivano 36000 TW. Col rendimento all'1%, coprendo di pannelli tutte le terre emerse, otterremmo 360 TW di elettricità.
Ma siccome ci servono solo 2,5 TW, basterebbe coprire di pannelli meno di un centesimo della superficie terrestre. Dato che soltanto i deserti tropicali sono dieci volte più estesi, la conclusione è che non c’è alcun limite teorico ad usare l’energia solare per produrre elettricità.
[1] testo.