Un mondo nuovo – Energia: Super-reti intelligenti e auto elettrica

Conosciute come super smart-grids, sono probabilmente tra i mattoni di costruzione piú importanti del mondo nuovo del 2021. Riescono a coniugare localizzazione della produzione energetica attraverso l’utilizzo delle fonti rinnovabili, il risparmio energetico, il risparmio economico e la presa di coscienza dei problemi energetici dell’utente in prima persona. Ma andiamo per gradi.

Uno dei problemi maggiori delle fonti energetiche rinnovabili é l’intermittenza. Tanto per prendere ad esempio le due piú conosciute – eolico e fotovoltaico – tutti sanno che non sempre tira vento, tanto meno con la stessa forza, e non sempre batte il sole. Ne deriva quindi una produzione intermittente di elettricitá. Il problema é chiaramente che i consumi non seguono necessariamente le stesse dinamiche, per cui ci possiamo trovare a richiedere in qualche momento piú elettricitá di quanta ne puó venir prodotta. A quel punto verrebbe da dire, accumulatela quando se ne produce di piú e ridistribuitela quando serve. Purtroppo non é cosí facile accumulare l’elettricitá. Servirebbero grandi batterie che peró non sono molto efficienti e contengono materiali dannosi per l’ambiente. Ció non significa che non si useranno batterie, ma non ci si puó affidare esclusivamente ad esse.

Cambiamo quindi prospettiva e constatiamo che, statisticamente, quanto piú due regioni sono distanti tra loro tanto minore é la possibilitá che uno stesso evento metereologico avvenga nelle due regioni, o addirittura che queste abbiano lo stesso clima. Pertanto se estendessimo le reti di distribuzione elettrica in un sistema unico europeo (o perfino piú esteso) potremmo statisticamente usare l’eccesso di produzione di alcune regioni per supportare l’eccesso di domanda di altre regioni. Ad esempio arrivare ad usare nel sud Europa l’eccesso di energia generata in inverno dal vento o dalle onde del nord, mentre in estate potremmo usare l’eccesso di radiazione solare del sud per alimentare il nord. Quello che serve é un invesitmento importante in infrastrutture, cosí come regole comuni per tutti sia sulla gestione delle reti elettriche che su come fare avvenire questi scambi, ma é perfettamente fattibile. Consideriamo anche il lato della domanda: quanto piú estesa una regione tanto piú aumenta la possibilitá che si abbiano fascie orarie diverse, perfino abitudini diarie diverse, il che comporta picchi orari di consumo diversi. Se i picchi si hanno in genere la mattina presto e la sera al tornare da lavoro, riuscendo a combinare nella stessa rete regioni in cui quello che si produce la notte va ad alimentare il consumo mattiniero della regione vicina ci risparmieremmo un bel problema.

In sostanza significa che se estendessimo la nostra rete il piú possibile in qualche modo avremmo bisogno di molta meno capacitá di immagazzinamento, e quindi di batterie. Questo potrebbe avvenire a scala regionale o perfino globale. Si chiamano super-grid, le super-reti (vista la loro estensione).

Senza fermarsi a questioni meramente tecniche, consideriamo anche il fatto che un sistema di questo tipo sarebbe necessariamente supportato dalla cooperazione piú che dalla competizione. Una cooperazione vera, basata su bisogni comuni e non semplicemete sul profitto di una delle parti. Se non collabori stai semplicemente sprecando la tua energia e non ne avrai quando ti servirá. Se tutti collaborano non ci sará piú nemmeno bisogno di farla pagare l’elettricitá, perché saremo in un sistema in cui non ci sará piú scarsezza, ce ne sará in abbondanza per tutti. Il mondo nuovo del 2021 con le sue super-grid, sará un mondo in cui forse ci saranno meno guerre e meno problemi, in cui tutti si sentiranno parte di un qualcosa di piú grande e in maniera uguale.

Questo a scala globale. Ma uno dei tratti salienti piú importanti del mondo nuovo del 2021 é il ritorno alla produizione locale. Che senso ha infatti andare a comprare energia in Arabia Saudita o Russia quando ognuno se la puó produrre sul tetto di casa sua per i suoi bisogni? Ogni utenza sará per quanto possibile energeticamente autosufficiente, trasferendo l’eccesso alle supergrid che lo porteranno laddove la produzione non sará sufficiente a soddisfare la domanda, come per esempio nelle cittá.  L’autosufficienza energetica peró non viene gratis. Il prezzo da pagare é diminuire i consumi. Come giá detto stiamo consumando troppo, non ce lo possiamo semplicemente permettere. Come dice Richard Heinberg

“la gente deve veramente capire che [grazie ai combustibili fossili] 
abbiamo creato un modo di vivere insostenibile, 
il che non significa solo che é ecologicamente irresponsabile,

ma semplicemente che non puó continuare”.

La diminuzione dei consumi dovrá essere accompagnata da un cambio di paradigma nella produzione, distribuzione e consumo dell’energia: si dovrá passare da un sistema centralizzato ad un sistema distribuito. Invece che essere prodotta in centrali enormi e mostruose, l’energia dovrá essere prodotta ovunque, preferibilmente il piú vicino possibile rispetto a dove dovrá essere consumata. Questo significa solo una cosa: energie rinnovabili. Vento, sole, geotermico, onde del mare e maree sono le maggiori. Ogni casa dovrá avere le sue fonti di energia per poter funzionare. A seconda della posizione geografica e del clima. L’eccesso verrá distribuito in rete, mentre qualora la domanda superi la produzione questa verrá fornita dalla rete. Per il resto ognuno consumerá l’energia che produce. Limitando le distanze di trasporto si limiteranno anche le perdite e aumenterá l’efficienza dell’intero sistema.

In questo modo cambierá anche il come si gestisce l’uso dell’energia. Se sta per arrivare un tempaccio freddo e ventoso, sappiamo che potremo fare qualche lavatrice in piú perché avremo energia in abbondanza. Al contrario in periodi di stanca cercheremo di ridurre il consumo per quanto possibile. Questo si traduce secondo la classica legge della domanda e l’offerta in un mercato dell’elettricitá. Ogni casa avrá una centralina collegata ad un sistema centrale di distribuzione. A seconda della disponibilitá regionale di elettricitá, che a sua volta dipenderá dall’estensione della supergrid, questa avrá un costo. Poi sta a noi scegliere se usare la nostra elettricitá o venderla. Oppure se aspettare che tiri vento invece che comprarla oggi. A seconda del bisogno che ne avremo. Un elemento fondamentale in questo senso potrá essere l’auto elettrica, che potrebbe funzionare letteralmente come una batteria. Ricaricarla di notte quando non ci sono molti altri usi farebbe risparmiare un bel po’. Mentre se te ne serve e non ne hai potresti pensare di scaricare la macchina e prendere l’autobus. Questo sistema sarebbe collegato a tutte gli apparecchi di ogni casa che consumano elettricitá, e potrebbe essere programmato a seconda dei bisogni, ad esempio in modo da minimizzare il consumo e massimizzare l’esportazione di energia, oppure minimizzando automaticamente il costo di esercizio della casa in base alla disponibilitá di energia. Il tutto potrebbe essere controllato via internet da qualsiasi terminale, o perfino da uno smart-phone. Saremmo molto piú coscienziosi nell’uso dell’elettricitá, e sono abbastanza sicuro che volendo o no lo diminuiremmo. Questo sistema é conosciuto come smart grid, o rete intelligente.

Ogni casa, ufficio etc. é quindi dotato di una propria smart grid, che gestisce la produzione, e l’uso dell’elettricitá prodotta, cosí come gli scambi con l’esterno. Ognuna sarebbe poi collegata con la supergrid regionale, che ne gestirebbe le fluttuazioni di domanda e produzione, e queste in una unica supergrid continentale. All’interno di quest’ultima esisteranno ovviamente anche parchi di produzione pi+ ampi per sostenere attivitá piú energivore come ad esempio quelle industriali. Questi saranno verosimilmente basati sulle tipicitá geografiche delle varie regioni e al loro clima, da cui dipendono le fonti energetiche prevalenti. Il concetto della supergrid é proprio questo: un baratto delle fonti energetiche attraverso il loro prodotto finale: l’elettricitá. Che si puó trasportare relativamente bene, ma é piú difficile da immagazzinare.

In questo senso l’espansione di questo tipo di politica energetica, basata sulla produzione locale da fonti rinnovabili, sulla gestione efficiente delle singole utenze attraverso smart grids e sull’equilibrio dinamico di domanda e offerta raggiungibile attraverso le super grid, metterá un serio freno all’uso di fonti energetiche fossili. Queste potranno comunque essere usate per quelle attivitá (e ne rimangono) per cui trovare sostituti é piú difficile.

Un altro mattone molto importante del mondo nuovo é l’auto elettrica. Andrebbe considerato che é proprio il settore dei trasporti a consumare la maggior parte dei combustibili fossili oggigiorno. Tralasciando per il momento il problema dei trasporti a lunga distanza (per quello ci sará tempo in un altro capitolo), nel mondo nuovo il trasporto a media e corta distanza é completamente elettrico. A parte il trasporto pubblico, che sará veramente semplice da cambiare, é interessante considerare i vantaggi collaterali di un trasporto elettrico privato. Prima di tutto consideriamo che l’uso dei mezzi privati andrá notevolmente ridotto. Le cittá saranno sempre piú car-free, in modo da potenziare i servizi pubblici e renderli piú efficienti per via del traffico estremamente ridotto. Cittá tutto sommati molto piú vivibili, con piú spazio per le persone, per le biciclette (un po’ di moto nella sedentaria vita urbana non guasta) e per le aree verdi e ricreazionali piuttosto che per parcheggi... Si verranno inoltre a creare sistemi di car-sharing, dove nelle cittá ci saranno stazioni in cui si potranno prendere le auto a tempo e poi restituire, non necessariamente nella stessa stazione, proprio come succede ora con le biciclette in moltissime cittá. In questo modo si potranno produrre molte meno macchine e ne vedremo molte meno parcheggiate per essere usate una o due volte alla settimana, con un notevole guadagno di spazio urbano. Un altro indiscutibile vantaggio che non si considera inoltre é la drastica riduzione di inquinamento acustico... riuscite a immaginarvi delle cittá in cui il rumore di fondo é quello delle persone che parlano o quello dei campanelli delle biciclette?

In qualche caso chi vive fuori ma lavora in cittá avrá comunque bisogno di un mezzo privato. Come giá detto, combiato con la smart grid di casa sará un utile sistema per accumulare e gestire a convenienza i picchi di produzione e domanda. Ma é estendendo questo sistema a grande scala che ne comprendiamo il vero significato. In questo senso si allestiranno dei grandi parcheggi nelle periferie delle cittá dove le auto elettriche saranno potranno essere lasciate durante la giornata lavorativa, funzionando come mega-batterie diffuse in grado di assorbire i grandi picchi di produzione diari, e venendo ricaricate per quando dovranno riportare le persone a casa. Qui ci potrebbero essere diversi tipi di contratto, del tipo “fammi il pieno in ogni caso che sennó non arrivo a casa” oppure “abito qui vicino quindi riempimela solo se il prezzo dell’elettricitá scende sotto gli x ¤” (gli ¤ sono la moneta in uso nel 2021, n.d.r.). Detto questo, va anche considerato che esistono sistemi che ricaricano le batterie delle macchine in discesa o anche semplicemente quando frenano, accumulandone l’energia cinetica e usando di fatto il motore come generatore (freno rigenerativo), percui attraverso sistemi di questo genere si arriverá ad auto elettriche estremamente efficienti. Una delle critiche maggiori all’auto elettrica é proprio quella della limitata autonomia. Va detto innanzitutto che con le batterie al litio giá esistenti l’autonomia provata é di 400-550 km, se aggiungiamo poi la ricarica rigenerativa di cui si parlava prima si capisce come sia piú che sufficente per la stragrande parte degli spostamenti quotidiani in cittá. Inoltre consideriamo anche l’economia di esercizio (economia reale, cioé basato sul valore reale dell’energia e non sul prezzo), visto che il rapporto kW/km é molto inferiore rispetto a quello delle auto a benzina. Bene, ma per viaggi di media distanza? Lasciando per il momento perdere scenari estremamente interessanti che si stanno incominciando a sviluppare oggi riguardo ricariche wireless tra auto in movimento e autostrade, nel mondo nuovo del 2021 si avranno lungo le principali vie di comunicazione dei depositi di batterie invece dei benzinai. Tu lasci la tua vuota e loro te ne danno una piena. Ovviamente la batteria dovrá essere standard su tutte le auto, ma vedremo che la moda e le marche non avranno piú tanto senso nel mondo nuovo, in quanto si dará la prioritá all’efficienza e alla qualitá dei prodotti che durano. Quindi le batterie standard non saranno assolutamente un problema, anzi assicureranno la massima resa e qualitá.

Beh, a grosse linee queste sono le principali innovazioni dal punto di vista energetico che avremo a disposizione per tutti, perfettamente installate e funzionanti, nel mondo nuovo del 2021. Grazie a loro avremo meno guerre, piú cooperazione tra gli stati, un comportamento piú responsabile e consapevole del cittadino, meno inquinamento, meno traffico, cittá piú vivibili, piú autosufficienza energetica e quindi meno bisogno di lavorare.

Che ve ne pare? L’accendiamo?