Energia: prospettive per uno sviluppo sostenibile
Il IV Colloquio Italo-Tedesco per la Scienza
di Aronne Armanini

Dal 16 al 18 gennaio si è svolto presso il nostro ateneo il IV Colloquio Italo-Tedesco per la Scienza. L’incontro, organizzato dalla Provincia Autonoma di Trento e dal Land del Baden Württemberg, insieme alle Università di Trento e Karlsruhe, è un appuntamento annuale che riunisce scienziati, tecnici e imprenditori italiani e tedeschi per approfondire una tematica di comune interesse. Il tema del Colloquio del 2003 è stato quello delle energie alternative e delle energie rinnovabili.
Il problema energetico rappresenta senz’altro uno dei vincoli più importanti del modello di sviluppo della nostra società. Si può affermare che il controllo delle fonti energetiche abbia rappresentato uno dei temi di confronto e scontro tra le nazioni, che hanno accompagnato molti dei conflitti del secolo scorso; inoltre le politiche energetiche hanno condizionato il ritmo di sviluppo della nostra economia. La crisi del petrolio prodotta dalla guerra arabo-israeliana del Kippur (1973), cui seguì nel 1979 la crisi iraniana, ha messo per la prima volta la società occidentale ed il grande pubblico di fronte alla constatazione che il flusso delle fonti energetiche poteva essere rallentato o interrotto dalla precarietà dei rapporti tra le nazioni. L’aumento del prezzo del petrolio e la criticità della situazione hanno indotto parallelamente le grandi società petrolifere a riprendere le indagini anche in aree politicamente più stabili. I nuovi giacimenti hanno fatto aumentare le risorse: oggi si ritiene che le riserve di fonti energetiche non rinnovabili siano sufficienti per un periodo compreso tra i 50 e i 250 anni, purtroppo però i costi di estrazione sono progressivamente aumentati.
Qualche decennio dopo, la società occidentale è stata posta di fronte ad un secondo problema legato alle fonti energetiche: l’uso dei combustibili fossili porta un crescente aumento di alcuni gas serra, in particolare dell’anidride carbonica. Probabilmente le attività antropiche non sono l’unica causa del cambiamento climatico, ma certamente ne rappresentano una concausa importante. Per cercare di migliorare la sostenibilità ambientale del modello di sviluppo allora largamente diffuso, basato sul concetto dell’inesauribilità delle fonti naturali, gli Stati hanno tentato di accordarsi su programmi di contenimento dei consumi con una serie di conferenze intergovernative (particolarmente importanti quelle di Rio e di Kyoto). Questi appuntamenti internazionali tuttavia, passato un certo entusiasmo iniziale, hanno mostrato come sia difficile approdare ad accordi tra gli Stati che comportino limitazioni allo sviluppo tecnologico, ma hanno avuto il merito di sensibilizzare strati di popolazione sempre più larghi sulla questione della sostenibilità dello sfruttamento delle fonti energetiche.
Il mondo della ricerca scientifica e il mondo dell’industria hanno avviato una serie di grandi progetti con l’obiettivo di mettere a disposizione nuove tecnologie e nuove fonti energetiche a basso impatto ambientale. Queste alternative non sono tuttavia a portata di mano, soprattutto per i costi che sono ancora estremamente elevati. Oggetto del Colloquio Italo-Tedesco è stato appunto lo stato di avanzamento di queste nuove tecnologie.
Tra le fonti alternative, l’energia eolica è apparsa quella attualmente oggetto del maggior sviluppo. Lo sfruttamento dell’energia cinetica dei venti rappresenta, infatti, una fonte energetica priva di emissioni ed indefinitamente rinnovabile. Le centrali eoliche sono costituite da batterie di turbine a vento di notevole altezza, dotate di due o tre eliche e possono coesistere con l’attività agricola, anche se presentano impatti acustici non trascurabili. Lo sfruttamento dell’energia eolica richiede grandi spazi dove collocare le batterie di generatori e venti costanti, di valore medio superiore ai 3.5 m/s. Germania, Spagna e Danimarca hanno fatto investimenti crescenti in questo settore, tanto che questa fonte rappresenta, rispettivamente, l’1% (D), l’1,3% (E) e il 7,8% (DK) dell’energia elettrica prodotta. Purtroppo solo poche regioni italiane hanno queste caratteristiche. Nelle aree montane i venti presentano anche picchi notevoli, ma non sono abbastanza costanti nel tempo. I ricercatori stanno sperimentando turbine eoliche capaci di funzionare anche con venti intermittenti e adatte a climi ostili: la formazione di ghiaccio sulle pale è uno dei fattori limitanti al loro impiego; anche sul problema del rumore, impatto negativo dei generatori eolici, si sta cercando di intervenire.
A Trento lo sfruttamento dell’energia eolica è studiato da un gruppo di ricercatori, coordinato da Lorenzo Battisti del Dipartimento di Ingegneria meccanica e strutturale, mentre sulla mappatura dei siti in ambiente montano è attiva un’equipe coordinata da Dino Zardi del Dipartimento di Ingegneria civile ed ambientale. Un certo entusiasmo è stato prodotto anche dalle prospettive dell’energia geotermica, che potenzialmente sarebbe sufficiente a soddisfare tutta la domanda attuale di energia. In questo caso si tratta di sfruttare il riscaldamento prodotto dall’aumento di temperatura che sistematicamente si incontra scendendo in profondità nel sottosuolo. L’Italia è certamente antesignana in questa tecnologia con il sistema di centrali sorte nei dintorni di Larderello in Toscana per una potenza complessiva installata di circa 600 MW.
Le fonti geotermiche più appetibili sono rappresentate dalle intrusioni magmatiche che portano la fonte di calore, data dal magma caldo, ad una distanza dalla crosta terrestre sfruttabile tecnologicamente. Durante la conferenza è stato illustrato anche un programma sistematico avviato in Germania per mappare i siti più convenienti: siamo ancora nella fase delle ipotesi, ma le prospettive sembrano assai interessanti.
Due delle sezioni del Colloquio sono state dedicate all’idrogeno. L’idrogeno è vettore di energia e non fonte energetica, in quanto non esistono miniere di idrogeno. L’idrogeno combinato con l’ossigeno dell’aria dentro a celle a combustibile (fuel cells), produce energia, acqua e calore; si tratta quindi di un processo particolarmente pulito. Bruciare idrogeno risolverebbe il problema dell’emissione dei gas nocivi ed in particolare delle polveri sottili, insidiosissime emissioni che oggi impongono periodicamente la chiusura al traffico dei centri abitati. Le celle a combustibile alimentate ad idrogeno consentirebbero l’utilizzo della trazione elettrica con grande autonomia, ma hanno ancora limiti di ingombro e di sicurezza, e soprattutto di costi. Celle a combustibile alimentate ad idrogeno sono impiegate oggi nei veicoli spaziali e su alcune vetture sperimentali: la BMW ha installato su alcune automobili motori a combustione interna ad idrogeno, altri costruttori (Daimler- Chrysler, Toyota, General Motors) prevedono invece l’uso di fuel cells per produrre energia elettrica con cui alimentare motori elettrici. La produzione di idrogeno non risolve in genere il problema dell’anidride carbonica. L’idrogeno, anche se ottenuto utilizzando i tradizionali combustibili fossili, ha tuttavia il vantaggio che l’anidride carbonica verrebbe prodotta in centrali ben localizzate e non come avviene oggi in forma diffusa. Questo fatto potrebbe consentire lo stoccaggio dell’anidride carbonica, per esempio nel sottosuolo, sfruttando i pozzi petroliferi esausti.
Contributi consistenti sull’uso dell’idrogeno sono venuti dal gruppo di ricerca del Dipartimento di Fisica della nostra Università coordinato da Antonio Miotello. Il gruppo è impegnato in ricerche sugli idruri metallici opportunamente trattati con catalizzatori per ottimizzare le cinetiche di assorbimento- desorbimento dell’idrogeno, nonché sull’efficienza di immagazzinamento con densità che già superano quella del liquido criogenico. L’utilizzo di idrogeno in particolari celle a combustibile richiede un alto grado di purezza del gas per evitare contaminazioni dei materiali che catalizzano la dissociazione della molecola. L’iniezione di idrogeno ad alta purezza avviene tramite membrane ad alta selettività messe a punto anche nei laboratori del Dipartimento di Fisica.
Un settore di nicchia, poco significativo a livello europeo, ma che potrebbe interessare il Trentino è quello della produzione di idrogeno dalle biomasse o dalla gassificazione di rifiuti organici. Questo è uno dei temi proposti dal gruppo di Paolo Baggio del Dipartimento di Ingegneria civile ed ambientale.

In alto a destra: impianto per la produzione di energia eolica;.
in alto a sinistra: conferenza di apertura del IV Colloquio Italo-Tedesco per la Scienza;
in basso a  sinistra: tavola rotonda del IV Colloquio Italo-Tedesco per la Scienza; da sinistra: Davide Ramm, Marco Artisari Vittori, Roberto Pinter, Franz Mesch, Werner Lehnert;
sotto: prototipo in scala del sistema navetta-ogiva-innesto pale di generatore eolico per misure sperimentali, realizzato dal Dipartimento di Ingegneria meccanica e strutturale dell’Università di Trento.