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Mobilità, fotovoltaico e la moneta universale

 

Sabato è il giorno dei discorsi leggeri e delle conversazioni da caffè.

Con questo spirito “disimpegnato”, giro un bel grafico riassuntivo, un semplice vademecum del viaggiatore, che mi è arrivato dal Newsgroup NTE. I numeri che vedete sono le libbre di co2 per viaggiatore per viaggio. Calcolate per i vari mezzi di trasporto su lunghe medie e corte distanze. Per ottenere i litri di benzina, tanto per avere un parametro alternativo, dovreste dividere per circa 5 i valori indicati. Che un SUV con un solo viaggiatore sia il mezzo più dispendioso in assoluto ( se si eccettuano certi mezzi militari come il carro armato M1 o un caccia F22) in termini di energia e risorse, non è certo una novità. Quel che è interessante, semmai, è notare come il treno, a causa della non saturazione dei posti, non è obbligatoriamente il mezzo più economico in assoluto, anche nella sua versione elettrica ( negli USA i treni sono ancora diesel, sulle lunghe perocrrenze). L’auto elettrica, come si vede è solo marginalmente meno inquinante di quelle ibride a causa della natura delle centrali di produzione di energia elettrica che negli USa sono prevalentemente a carbone ( seguite da quelle  ad olio combustibile, nucleari, idroelettriche etc. etc). Da noi i dati sarebbero stati un poco più incoraggianti grazie ad una maggior presenza di centrali a gas e ad una discreta percentuale di energie rinnovabili.

La cosa interessante è la conclusione: pochi kWp di pannelli fotovoltaici sono sufficienti alla percorrenza annua di un’auto elettrica. Inoltre, aggiungo, un auto passa la maggior parte del tempo ferma e quindi ha la possibilità di avere sempre, al momento del bisogno, le batterie perfettamente cariche. La logica conseguenza è che un modo per rendere più rapida la transizione verso le energie rinnovabili è la realizzazione di diffusi parcheggi di scambio per i veicoli elettrici, Dove gli utenti possono ricaricare al prezzo di mercato dell’energia Oppure, SE hanno energia a sufficienza, possono decidere di venderla, riversandola, per un quantitativo dato, in rete. Ancora oggi la maggior parte degli ENORMI parcheggi dei supermarket e dei garage privati di cui, immancabilmente, buona parte delle abitazioni USA è dotata NON hanno il fotovoltaico a coprirli. Il risparmio ottenuto ricaricando un veicolo elettrico con l’energia prodotta da una pensilina fotovoltaica sotto il quale è parcheggiato  ed usandolo al posto di  un auto comune è in grado di ripagare nel giro di qualche anno ( dipende dal paese) il costo dell’impianto stesso. Senza contare ovviamente che in prospettiva, come qui tante volte ricordato, i milioni di veicoli elettrici fermi in ogni dato istante costituiranno, senza extracosti ma anzi con qualche vantaggio anche per i loro possessori, un importante sistema di stoccaggio e redistribuzione dell’energia prodotta. Vi sembra complicato? Pleonastico? non realizzabile? beh, pensate un attimo a quel che abbiamo imparato a ritenere parte della vita di tutti i giorni in questi ultimi venti anni: Internet ed il cellulare…Se pensate all’incredibile complessità che abbiamo imparato a gestire ed usare anostro vantaggio in questi anni, capirete che, nel momento in cui se ne creeranno le condizioni, sia in terimni sistemici che politici/legislativi, le cose si metteranno rapidamente in moto e quel che oggi ci sembra poco probabile, ovvero un mercato dell’energia davvero libero in cui ogni utente, può diventare in ogni istante un produttore e viceversa, sarà qualcosa di talmente ovvio che non ci faremo nemmeno caso. In quel momento sarà anche nata,en passant, una moneta comune, con un valore soggetto  ad oscillazioni, ma per definizione condiviso da tutti: il kWh.

Quattroruote o Quattrozampe?

di Pietro Cambi

Scrivere il primo post per un blog è sempre emozionante.

Scriverlo per un blog come NTE, che si può considerare un vero punto di riferimento per chi sia interessato ai nuovi sviluppi nell’energia eolica tradizionale e d’alta quota, fotovoltaica, solare, nucleare o nel settore dei trasporti, è una cosa da far tremare le vene dei polsi, provocare crampi dello scrittore e blocchi da shock postraumatico lo è ancora di èiù . Ugo Bardi, Domenico Coiante,,, Massimo De Carlo, Leonardo Libero, Terenzio Longobardi, per citare solo alcuni, sono stati finora e saranno nel futuro la colonna portante del blog ed un esempio ed ispirazione per me e per gli altri che vorranno cimentarsi con le tante ed affascinanti tematiche riassunte dal nome stesso del blog, Nuove Tecnologie energetiche.

Confesso di essere un poco intimidito dal compito che Ugo mi ha affidato ed in ogni caso conto sulla sua supervisione per mantenere il blog sui livelli davvero elevati fin qui raggiunti.

Rassegnato a non poter far altro che peggiorare il livello, mi butto.

Gironzolando per la rete mi sono imbattuto in una divertente pubblicità della nuova Prius.

Quel che vuole dire, ovviamente, è che una Prius inquina meno di una pecora.

Divertente ma…vero?

Se considerassimo il reale impatto dei due soggetti la cosa si fa complessa perché dovremmo pensare all’intera filiera produttiva: mangimi, irrigazione, pesticidi, miniere, trasporti, smaltimenti…

Rimaniamo alle pure e semplici emissioni ed ai gas serra, CO2 e metano, rispettivamente, per la Prius e la pecora.

La Prius ha valori di emissioni intorno ai 100 grammi/km di CO2, ed in questo è una delle migliori auto sul mercato.

La pecora?

I valori di emissioni di una pecora dipendono fortemente dalla stagione, dall’età, dal clima e dalla meteo ( se la pecora mangia erba bagnata…) etc etc.

Prendiamo un valore a caso ma mediamente all’interno delle stime che circolano, di 20 litri di metano per pecora al giorno.

20 litri di metano corrispondono, in condizioni standard a circa 14 grammi di metano (se ho sbagliato i conti Ugo mi appenderà a testa all’ingiù dalla finestra dell’istituto presso il quale lavora).

A loro volta 14 grammi di metano, un gas con forte “effetto serra”, corrispondono, a seconda delle stime, a 280-420 grammi di CO2. Dal triplo al quadruplo delle emissioni della PRIUS.

Quindi tutto bene, la pubblicità non è ingannevole?

Eh, no.

Perché intanto anche la pecora, pascolando,  si fa i suoi bei chilometri, diciamo ragionevolmente almeno una trentina al giorno  e quindi la SUA emissione chilometrica è decisamente bassa.

Poi, più seriamente, perché la percorrenza giornaliera della Prius non può certo essere inferiore ad una decina di km al giorno/3600 chilometri all’anno, una percorrenza davvero bassa.

La media italiana, pur essendo negli anni sensibilmente calata, è intorno ai 30 km/giorno – 12.000 km/anno.

QUINDI le emissioni giornaliere della PRIUS sono da un minimo di TRE a DIECI volte maggiori di quelli di una pecora.

Senza considerare le percorrenze giornaliere della pecora, ovviamente.

8o)

La cura del ferro per risparmiare energia

Di Terenzio Longobardi

La mobilità collettiva su ferro è a mio parere la soluzione più efficiente sul piano economico, gestionale, ambientale ed energetico per affrontare sia gli attuali gravi problemi di inquinamento delle nostre città, sia per costruire un modello di mobilità sostenibile che minimizzi l’uso dei combustibili fossili.

In altri articoli (1, 2) ho spiegato le ragioni a favore dei moderni sistemi ferro-tranviari che consentono, rispetto al trasporto collettivo su gomma, una maggiore efficienza nella gestione delle risorse economiche pubbliche. In questa sede intendo affrontare un’altra tematica cruciale, quella energetica che, se non ha ancora assunto un ruolo determinante nell’equilibrio economico delle aziende di trasporto (le spese energetiche incidono attualmente solo per il 10% dei costi operativi), riveste importanza strategica nel risparmio di risorse energetiche e nella riduzione delle emissioni di inquinanti e di gas serra nel settore dei trasporti (che incide in Italia per il 30,9% dei consumi finali di energia e per il 62,2% sui consumi finali di petrolio).

Anche da questo punto di vista le moderne tecnologie tranviarie si rilevano fortemente competitive non solo nei confronti del trasporto privato, ma anche rispetto ai mezzi di trasporto pubblico su gomma (autobus e filobus). I motivi di questa maggiore efficienza energetica sono insiti nella modalità del servizio e nei materiali che determinano il movimento dei mezzi sull’infrastruttura di trasporto.

Per spiegare quest’ultimo aspetto, dobbiamo fare brevemente riferimento a concetti di fisica. L’energia necessaria a muovere un mezzo di trasporto è proporzionale alla forza da applicare per vincere le resistenze al moto. Tale forza di trazione è data dalla somma delle forze che si oppongono al moto, cioè dalla sommatoria delle resistenze al moto e della resistenza all’inerzia del mezzo di trasporto.

Le resistenze al moto si dividono a loro volta in sistematiche Rs ed occasionali Ro. Le resistenze sistematiche si ricavano dalla somma di tre componenti, la resistenza dovuta all’attrito degli organi meccanici che trasmettono il moto, la resistenza di rotolamento dovuta all’attrito volvente delle ruote sul piano di trasporto, la resistenza che l’aria oppone al moto del veicolo. Le seconde due sono nettamente prevalenti sulla prima.

Nella tecnica dei trasporti, per calcolare la forza di trazione Ft e tutte le caratteristiche del moto si integra un’equazione del tipo Ft(v) – R(v) = M * dv/dt, dove R è la somma di tutte le resistenze esterne al moto e M * dv/dt è la resistenza all’inerzia del veicolo, ponendo cioè tutti i termini dell’equazione in funzione della velocità. Ma ai nostri fini accontentiamoci di una stima grossolana.

Per confrontare le due modalità di trasporto consideriamo per le precedenti resistenze i valori per unità di peso, e trascuriamo le resistenze minori. Avremo perciò che la forza unitaria di trazione ft è data dalla somma delle resistenze al rotolamento, all’aria e all’inerzia del veicolo.

La prima è data dalla formula:

Rv = Kv/r * P

dove Kv è il coefficiente di attrito volvente, r è il raggio della ruota e P è il peso del veicolo.

I valori di Kv per il pneumatico su strada asciutta (autobus o filobus) variano tra 5 mm. e 10 mm. mentre per il cerchione sulla rotaia del tram è mediamente di 0,3 mm. (quindi circa 20 volte meno). La spiegazione di questa notevole differenza è legata al fatto che sulla superficie di contatto, la distribuzione delle pressioni di contatto non risulta simmetrica rispetto alla direzione della forza premente, ma le pressioni risulteranno maggiori dalla parte del senso del moto, di un fattore dipendente proprio dal tipo di materiali a contatto e dalla loro elasticità reciproca. Il raggio della ruota di un autobus o filobus è circa 1,5 volte quello del tram.

Introducendo i valori precedenti nella formula scopriamo che la forza per unità di peso necessaria a vincere le resistenze al rotolamento per il tram è circa 13 volte più bassa di quella del mezzo pubblico su gomma.

Passiamo ora al valore della resistenza aerodinamica Ra. Questa resistenza al moto è l’unica che non dipende dal peso del veicolo e diventa preponderante rispetto alle altre per valori della velocità superiori a 80 km/h – 90 km/h (quindi non nel nostro caso considerando che la velocità commerciale dei mezzi pubblici urbani è di 20 km/h – 30 km/h, con velocità massime di 60-70 km/h). Essa si scompone in una resistenza frontale, in una laterale e sottocassa e in una di coda. La formula per determinare la resistenza frontale, nettamente prevalente rispetto alle altre due è:

Ra = Ka * d * S * V², dove

Ka è un coefficiente di forma della testata del veicolo, d è la densità dell’aria, S è la superficie frontale e V è la velocità. Considerando che per le maggiori caratteristiche di aerodinamicità il tram moderno ha un valore di Ka uguale a circa la metà di quello di autobus e filobus (0,3 contro 0,6) e una superficie S inferiore di circa il 15%, ricaviamo che anche per quanto riguarda il valore unitario ρa di questa resistenza al moto il tram è vincente.

La resistenza all’inerzia è data dalla formula:

Ri = Ki * M * dv/dt, dove

M è la massa del veicolo, Ki è un coefficiente correttivo d’inerzia che tiene conto delle masse rotanti connesse alle ruote, dv/dt è l’accelerazione del veicolo.

Ki assume valori tra 1,1 e 1,4 per i mezzi su gomma, leggermente più bassi per il tram (0,7 – 1,1). L’accelerazione varia in funzione delle condizioni di moto nel tempo, però possiamo considerare che l’accelerazione media sia sicuramente inferiore nel caso del moto più regolare (a velocità costante l’accelerazione è nulla) del tram, determinato dalla sede propria e dai tratti maggiormente rettilinei delle linee. In conclusione, possiamo affermare con buona approssimazione che anche il valore unitario ρi (kg/t) di questa resistenza per il tram sia ordinariamente inferiore rispetto al mezzo pubblico su gomma.

Ricapitolando, il tram rispetto ai mezzi pubblici su gomma ha un valore della resistenza unitaria al moto nettamente più basso, (secondo alcune fonti, circa dieci volte; in termini assoluti per i sistemi ferroviari 2,5-3 kg/t contro i 20-30 kg/t su strada) e un valore della resistenza unitaria all’inerzia del mezzo più contenuto. Per questo, il tram moderno necessita di una forza unitaria di trazione inferiore e, conseguentemente, una minore spesa energetica. Nei confronti dell’autobus questo vantaggio è ancora più accentuato a causa della maggiore efficienza di trasformazione del motore elettrico rispetto al motore a scoppio.

Naturalmente, la stima di massima che ho finora effettuato ci serve per stabilire un termine di confronto tra vari mezzi, però concorda abbastanza bene con i pochi dati empirici disponibili. Le aziende di trasporto sia italiane che estere in genere oppongono il segreto industriale (lo hanno fatto anche con me) alle richieste di conoscenza dei consumi energetici dei mezzi, però qualche dato si riesce a reperire. Per il filobus (più confrontabile sul piano energetico con il tram, per lo stesso tipo di trazione) è estremamente difficile ricavare informazioni a causa della sua scarsa diffusione, comunque si stimano in genere consumi di circa 2,5 kWh/km – 3 kWh/km. Per i tram moderni costruiti negli ultimi vent’anni, grazie anche al recupero di energia durante la frenata, i valori sono leggermente più bassi. Questo studio calcola consumi di circa 1 kWh/km. Un altro studio sui tram della Siemens ci da valori tra 1,5 kWh/km e 1,8 kWh/km.

Ma la questione decisiva dal punto di vista energetico e non solo è un’altra. Il parametro che permette di comparare il consumo energetico di sistemi di trasporto diversi e che viene comunemente usato nell’analisi dei trasporti è il cosiddetto consumo specifico, cioè l’energia consumata in rapporto ai km percorsi e ai passeggeri trasportati. E quest’ultimo fattore fa pendere a favore del tram moderno nettamente la bilancia energetica grazie alla maggiore capacità di trasporto (mediamente 250 contro 120 passeggeri) e al maggiore fattore di riempimento che dipende dal miglior grado di apprezzamento del servizio da parte degli utenti (in letteratura si considera in genere un fattore di riempimento dei mezzi su ferro circa il doppio di quelli su gomma).

Se dividiamo il consumo chilometrico dei due mezzi citato in precedenza per un riempimento medio annuo assunto prudenzialmente in 30 persone per il tram e 20 per il filobus, si ottiene un consumo specifico di 33 Wh/pass.*km – 60 Wh/pass.*km nel tram contro i 125 Wh/pass.*km – 150 Wh/pass.*km del filobus.

Considerando che 1 Wh prodotto dal sistema elettrico italiano corrisponde a 0,22 gep (grammi equivalenti petrolio), abbiamo infine che il consumo specifico del tram sarebbe di circa 7 gep/pass.*km – 13 gep/pass.*km contro i 27 gep/pass.*km – 33 gep/pass.*km del filobus. Il valore per il tram è il più basso in assoluto tra tutti i mezzi di trasporto motorizzati. Esso corrisponde abbastanza bene a quello indicato in un mio http://www.aspoitalia.it/documenti/longobardi/tram.html> precedente articolo, tratto dallo studio degli Amici della Terra che fa riferimento a ad un materiale rotabile tranviario di vecchia generazione, caratteristico delle poche linee italiane scampate alla distruzione del dopoguerra.

Infine, è opportuno menzionare alcune recenti innovazioni tecnologiche applicate sui moderni mezzi tranviari che rendono in prospettiva questi mezzi di trasporto ancora più competitivi sul piano del risparmio energetico.

L’accrocchio a idrogeno

Di Ugo Bardi

orridoaccrocchio

Quest’orrido accrocchio è un giocattolo dotato di vari aggeggi, incluso una fotocellula, un idrolizzatore e – parrebbe – una micro-cella a combustibile. Si muove sul pavimento di una incerta e zombica locomozione e viene definito come “Molto più di un gadget e di un gioco educativo; questo futuristico modellino rappresenta infatti, in piccola scala, il funzionamento di quella che viene definita della fonte di energia del domani … l’idrogeno !” Il tutto al modico prezzo di Eur 69 (!!) venduto da una nota catena di marketing postale

Pochi giorni fa, mi ha telefonato un giornalista di una nota rivista scientifica nazionale chiedendomi di confermare la notizia che aveva avuto di una sensazionale “innovazione nel settore dell’idrogeno. ” L’innovazione consisteva nel miscelare idrogeno e metano nei metanodotti esistenti. Gli ho dovuto dire che di questa cosa ne avevo sentito parlare già almeno dieci anni fa, ancora prima che Rifkin uscisse con il suo libro. Gli ho anche dovuto dire che in dieci anni non mi risultano applicazioni rilevanti dell’idea che, in ogni caso, potrebbe servire solo per scopi molto particolari, ovvero dove uno ha dell’idrogeno del quale non sa proprio cosa farsene. E, comunque se ne potrebbe mettere solo una piccola frazione rispetto al metano. Rimane  poi il problema che se uno volesse fare una rete di distribuzione di idrogeno puro “alla Rifkin” dovrebbe cambiare tutto: tubi, valvole, pompe, eccetera, a costi veramente intergalattici. Dato che poi mi è capitata in mano anche la pubblicità dell’orrido accrocchio della macchinetta giocattolo a idrogeno ho pensato di riproporre un mio post del 2007 in cui raccontavo la mia storia di idrogenista pentito.


Confessioni di un idrogenista pentito

Di Ugo Bardi

Da www.aspoitalia.blogspot.com, Maggio 2007

Un bel po’ di anni fa (forse troppi) mi occupavo di idrogeno Era il 1980 quando arrivai a Berkeley, in California, a fare il post-doc al Lawrence Berkeley Laboratory. Era appena passata l’ultima fase della prima grande crisi del petrolio; il massimo valore storico dei prezzi era stato nel 1979. In America, era tutto un fiorire di progetti di ricerca, di nuovi centri e istituti, tutti dedicati alle energie alternative.

A Berkeley, lavorai per più di due anni sulle pile a combustibile; la tecnologia che doveva servire a trasformare l’idrogeno in energia elettrica e che era – ed è – essenziale per il concetto di “economia basata sull’idrogeno” (Rifkin non ha inventato nulla, erano cose già ben note allora). Era un lavoro interessante, anche affascinante, ma molto difficile. Finito il mio contratto, cominciai a cercare lavoro. Ma, come mi è capitato spesso nella vita, mi trovavo in controfase con il resto del mondo.

Nel 1982, i prezzi del petrolio si erano già molto abbassati. L’interesse sulle energie alternative era calato e – con la lungimiranza tipica degli esseri umani – si cominciava già a pensare di chiudere i centri di ricerca messi su negli anni ’70. C’era poco spazio, di conseguenza, per un esperto in pile a combustibile. Il meglio che riuscii a trovare fu un’offerta per lavorare in un centro di ricerca nel Montana. Non mi attirava molto e alla fine decisi di tornare in Italia. Provai a continuare a lavorare sulle pile a combustibile, ma da noi non glie ne importava niente a nessuno, nemo propheta in patria sua. Così dopo qualche anno mi dedicai ad altre cose.

Mi ricordo che quando ero ancora in America ero venuto a sapere che a Vancouver, in Canada, c’era un certo Geoffrey Ballard che aveva messo su un piccolo istituto di ricerca per studiare le pile a combustibile. Pensai vagamente di mandargli un curriculum, ma poi me ne scordai. La ditta di Ballard, a quel tempo, era poco più di un garage con qualche entusiasta dentro intento a saldare fili e a far bollire strane soluzioni. Ma Ballard era destinato a grandi cose. Più o meno al tempo in cui io me ne andavo da Berkeley, Ballard sviluppava un tipo di pila a combustibile completamente nuovo, la “PEMFC” o “PEFC” (polymer electrolyte membrane fuel cell) o semplicemente PEM, una cosa che rivoluzionò il campo. La PEM usava un polimero solido come elettrolita, cosa che la rendeva più efficiente dei vecchi tipi che, invece, usavano un elettrolita liquido. Fece un rumore incredibile; rese possibile il primo autobus a pile a combustibile (1993) e tanto per dirne una, Ballard fu nominato “Eroe del Pianeta” nel 1999 dalla rivista “Time.”

Non per dire male di Ballard, che mi risulta essere una bravissima persona, ma forse chiamarlo “eroe del pianeta” è stata una cosa un po’ esagerata. A parte questo, tuttavia, negli anni ’90 mi è venuto diverse volte da pensare (con una certa rabbia) che se nel 1982 avessi mandato quel curriculum forse avrei potuto essere uno degli sviluppatori di quello che – all’epoca – sembrava la rivoluzione del secolo: la pila a combustibile a membrana polimerica, il congegno che avrebbe reso possibile l’economia basata sull’idrogeno. Avrei fatto anche un po’ di quattrini!

Quando cominciò l’ “uragano Rifkin”, nel 2002, mi trovavo a essere uno dei pochi in Italia che avevano veramente esperienza pratica sui concetti tecnici dell’economia basata sull’idrogeno. Mi invitavano alle conferenze a parlarne. Per un certo periodo ne ho parlato anche bene, pur senza grande entusiasmo. Oggi, dopo averci ripensato sopra, credo che dedicare la mia vita all’idrogeno e alle pile a combustibile non sarebbe stata una grande idea. Anzi, credo che sarebbe stata pessima. Non sono il solo a pensarla così; ho conosciuto diverse persone che hanno dedicato anni di vita alle pile a combustibile e all’idrogeno ma che poi hanno abbandonato il campo, delusi. Siamo gli “idrogenisti pentiti”, persone che hanno lavorato, e magari anche creduto, nella promessa dell’idrogeno ma che poi si sono resi conto che – se magari non la possiamo proprio definire una bufala – è una cosa talmente difficile e lontana nel tempo che non ha nessuna rilevanza per la soluzione dei problemi attuali.

Ci sono moltissimi problemi con il concetto di “economia basata sull’idrogeno” ma uno dei principali è la conversione dell’idrogeno in energia utile – ovvero energia elettrica. Farlo con un motore termico è possibile, ma l’efficienza è terribilmente bassa. Quindi il concetto ruota molto intorno alla possibilità di usare pile a combustibile che promettono efficienze molto maggiori. Ma le cose non sono facili. Gia nel 1980, a Berkeley, ci rendevamo conto di qual’era il problema principale delle pile a combustibile: il catalizzatore. La reazione fra idrogeno e ossigeno, di per se, è lenta a temperature relativamente basse. La pila funziona soltanto se gli elettrodi contengono platino, sulla cui superficie la reazione avviene molto più rapidamente. Il platino è un metallo raro e costoso e i due anni e più che ho passato al Lawrence Berkeley Lab sono stati dedicati a cercare di mettere meno platino, o qualcosa al posto del platino, sugli elettrodi della pila. Non ero solo io a lavorarci, era tutto un gruppo di ricerca, uno dei molti impegnati sull’argomento.

A quel tempo, non andava di moda il termine “nanotecnologia”, ma eravamo perfettamente in grado di fare delle particelle nanometriche di platino. Più erano piccole le particelle, maggiore era la superficie e di conseguenza ci voleva una massa minore. Ahimé, uno dei problemi delle nanoparticelle è che quanto più le fai piccole tanto più sono attive. Si muovono, reagiscono fra di loro a formare particelle più grandi e, alla fine, il tuo elettrodo non funziona più. Ne abbiamo provate di tutte per stabilizzarle: una delle cose su cui ho lavorato di più è stato sulle leghe di platino. Sembrava una buona idea – funzionava bene per un po’ – salvo poi de-allegarsi e dover buttar via tutto. Niente da fare – platino era e platino rimaneva.

Oggi, dopo un buon quarto di secolo di lavoro di molta gente, siamo davanti allo stesso problema. Le PEM hanno ancora bisogno di platino e una PEM dell’ultima generazione richiede qualcosa come 1000 dollari al kW di solo platino; una vettura a pile a combustibile dovrebbe contenere platino per un costo superiore alla vettura stessa! Al che si aggiunge il fatto che la membrana costa un sacco di soldi, che il platino si avvelena facilmente, che gli elettrodi si rovinano per tante ragioni, e tanti altri problemi. La PEM è ancora ben lontana da essere in grado di salvare il pianeta per opera dell’eroico Geoffrey Ballard.

Ma il problema non è solo nei costi; è proprio nella quantità di platino. Non c’è abbastanza platino su questo pianeta per costruire pile PEM in numero sufficiente a rimpiazzare gli attuali veicoli su strada e a realizzare l’idea dell’ “economia basata sull’idrogeno”. Era una cosa che sapevamo già nel 1980 e che non è molto cambiata da allora. Certo, ci si può lavorare sopra, ma non è facile. Quando mi metto oggi a dare un’occhiata allo stato della ricerca nelle PEM vedo con un certo stupore che ancora la gente lavora sulle stesse cose su cui lavoravamo a Berkeley negli anni ’80, apparentemente con non molto maggiore successo. Uno degli ultimi “nuovi sviluppi” è stato, indovinate un po’, usare leghe di platino! Proprio la cosa che facevo io. Magari queste leghe funzioneranno meglio delle nostre, magari questi qui (di Brookhaven) sono più bravi di come eravamo noi al Lawrence Berkeley Lab; chi lo sa? Ma mi sembra che stiamo girando in cerchio senza arrivare da nessuna parte.

C’è chi ha detto di aver trovato buoni catalizzatori nanostrutturati non basati sul platino. Saranno abbastanza stabili sul lungo periodo? Può darsi, mi permetto però di essere un tantino scettico. Si riuscirà mai a produrre una pila a combustibile che usa poco (o per niente) platino e che si vende a un prezzo ragionevole? Non è impossibile, ma sembra molto difficile. Sono ormai più di trent’anni che si parla di pile a combustibile “moderne” ma ancora ci sono soltanto prototipi. Se ce ne sono in vendita o sono giocattoli dimostrativi oppure sono a prezzi tali che li possono comprare solo istituti di ricerca.

Venticinque anni fa, quando lavoravo alle pile a combustibile, sapevamo che il petrolio era ancora abbondante e che la crisi era passeggera. Potevamo permetterci di pensare che avevamo tempo, che prima o poi saremmo riusciti a far funzionare le pile; che avremmo ottenuto quel “breakthrough” necessario. Non sono bastati 25 anni; adesso il picco del petrolio sta arrivando e forse è già arrivato. Quasi certamente, non abbiamo altri 25 anni per cercare il miracolo in una tecnologia che – per ora – rimane inutilizzabile in pratica. Continuiamo pure a lavorarci sopra, ma non contiamo su qualche eroe tecnologico che verrà a liberarci dal petrolio all’ultimo momento con qualche super-PEM. La liberazione dal petrolio verrà da tecnologie più semplici e già collaudate: le buone vecchie batterie che stanno vivendo una nuova vita con l’ultima generazione di batterie al litio. In fondo, non c’è bisogno di grandi rivoluzioni tecnologiche per cambiare -più che altro bisogna volerlo veramente.

Meglio il treno o l’aereo?

Di Ugo Bardi
trainplane
(immagine da https://www.pprune.org/)

Sto programmando un viaggio a Amsterdam, in Olanda. Da bravo ecologista, mi era parsa una cosa buona quella di usare il treno invece dell’aereo. Bene, mi sono dovuto ricredere, perlomeno in termini di prezzo. In treno, Firenze-Amsterdam sono 22 ore di viaggio che mi costano circa 350 euro, anche in seconda classe. In aereo, sono un paio d’ore di viaggio per un costo totale di 250 euro circa, nella classe più economica. Non c’è paragone – l’aereo batte il treno sotto tutti i punti di vista, eccetto che per le varie umiliazioni alle quali ti costringono al check-in.

E’ solo una questione di prezzi? No, sembrerebbe proprio che l’aereo consumi meno energia del treno. E’ arrivato recentemente da Berkeley uno studio interessante che compara tutto il ciclo di vita delle emissioni di vari tipi di veicoli. I calcoli di “ciclo di vita” includono tutti i fattori che richiedono energia per un certo tipo di tecnologia. Ovvero, in questo caso, vanno oltre il semplice calcolo di quanto un certo veicolo consuma per chilometro.

I risultati? In molti casi, viaggiare in aereo risulta in emissioni minori che in treno e sicuramente molto minori che in macchina. Risultato che rimarrà valido finché i combustibili fossili rimangono predominanti rispetto alle rinnovabili.

In sostanza, per non emettere niente, è meglio stare a casa, ma se proprio devo andare a Amsterdam è meglio che ci vada in aereo.

(su questo argomento, vedi anche un post recente di Debora Billi)
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http://www.newscientist.com/article/dn17260-train-can-be-worse-for-climate-than-plane.html?DCMP=OTC-rss&nsref=online-news

Train can be worse for climate than plane

True or false: taking the commuter train across Boston results in lower greenhouse gas emissions than travelling the same distance in a jumbo jet. Perhaps surprisingly, the answer is false.

A new study compares the “full life-cycle” emissions generated by 11 different modes of transportation in the US. Unlike previous studies on transport emissions, this one looks beyond what is emitted by different types of car, train, bus or plane while their engines are running and includes emissions from building and maintaining the vehicles and their infrastructure, as well as generating the fuel to run them.

Including these additional sources of pollution more than doubles the greenhouse gas emissions of train travel. The emissions generated by car travel increase by nearly one third when manufacturing and infrastructure are taken into account. In comparison to cars on roads and trains on tracks, air travel requires little infrastructure. As a result, full life-cycle emissions are between 10 and 20 per cent higher than “tailpipe” emissions.

Mikhail Chester and Arpad Horvath of the University of California, Berkeley, included in their calculations data on the “life expectancy” of each component of each mode of transportation, such as the tracks used by a train and the airports used by aircraft.

They calculated the total “travel kilometres” each component allows and how many tonnes of greenhouse gases were emitted to build and maintain each component. This allowed them to calculate the component’s emissions per kilometre travelled, for each mode of transport per kilometre for each traveller on board.

Empty seats

Cars emitted more than any other form of transport with the notable exception of off-peak buses, which often carry few passengers. Passengers on the Boston light rail, an electric commuter train, were found to emit as much or marginally more than those on mid-size and large aircraft. This is because 82 per cent of electricity in Massachusetts is generated by burning fossil fuels.

The researchers found that travelling 1 kilometre on a nearly empty bus during off-peak hours emits eight times more per person than taking the same bus at rush hour – suggesting peak-time commuters may suffer, but they do less harm to the environment.

The occupation level of a vehicle is an important but often-overlooked factor, says Chester. “Although mass transit is often touted as more energy efficient than cars, this is not always the case.” Buses turned out to be the most sensitive to how full they were – those with only five passengers were less efficient than cars; even large SUVs and pick-up trucks.

Clearer view

The results make it easy to target attempts to cut emissions and could change how politicians think about measures to improve transportation, say the researchers.

The life-cycle emissions generated by cars, buses and aircraft are dominated by tailpipe emissions pumped out in day-to-day running of their engines. Hence, the best way to reduce emissions from these modes of transportation would be to increase fuel efficiency and push for renewable fuels.

Crisscrossing the US with a rail network, however, creates a different problem. More than half of the life-cycle emissions from rail come not from the engines’ exhausts, but infrastructure development, such as station building and track laying, and providing power to stations, lit parking lots and escalators

Any government considering expanding its rail network should take into account the emissions it will generate in doing so, Chester says. Setting up a public transportation system that only a small proportion of the population uses could generate more emissions than it cuts, he adds – especially if trains and buses are not well connected.

“New rail systems should serve as links to other transit modes, as is often the case in Europe and Japan,” he says. “We should avoid building rail systems that are disconnected from major population areas and require car trips and parking to access.”

Transport studies expert Abigail Bristow of Loughbourough University, UK, says the paper is valuable because it attempts to compare transport on equal terms. “The conclusion that rail emissions are best reduced by reducing the use of concrete in station construction is a nicely different perspective that a purely transport oriented analysis might have missed,” she says.

Lacoonte e il vuoto dell’idrogeno

Di Massimo de Carlo

lacoonte

Laocoonte, nella mitologia greca, principe troiano, sacerdote di Apollo, dio della luce, o di Poseidone, dio del mare. Era un veggente e gran sacerdote di Apollo. Si narra che, quando i troiani portarono nella città il celebre cavallo di Troia, egli corse verso di esso scagliandogli contro una lancia che ne fece risonare il ventre vuoto, proferendo la celebre frase Timeo Danaos et dona ferentes (“Temo i Greci, anche quando portano doni”). Poseidone, che parteggiava per i greci, punì Laocoonte mandando due enormi serpenti marini che uscendo dal mare avvinghiarono i suoi due figli, egli accorse in loro aiuto e fu stritolato assieme ai suoi figli. I Troiani presero questo come un segno, tenendo così il cavallo tra le loro mura.

Leggiamo che l’assessore all’Ambiente del comune di Roma Fabio De Lillo ha partecipato, oggi (30 Luglio) a Roma, alla conferenza stampa intitolata “Prima linea sperimentale: progetto trasporto pubblico – autobus a idrogeno a Roma”, in linea con la politica del risparmio energetico e della riduzione delle emissioni nocive del trasporto pubblico. De Lillo: “Il progetto H2 -TPL presentato oggi (30 Luglio) è molto interessante poiché finalizzato alla riduzione delle emissioni di gas serra e al ricorso a fonti di energia rinnovabili”,

Risparmio energetico? L’idrogeno è una risposta incoerente.

Ricorso a fonti rinnovabili? Per produrre l’idrogeno? Il segnale di un’altra risposta incoerente per il semplice motivo che

l’idrogeno è il nemico numero uno delle rinnovabili.

Nel documento che ho elaborato tempo fa (L’idrogeno: il nemico delle rinnovabili) ho tentato di gettare le basi per comprendere quanto sia semplicemente scellerato parlare di idrogeno della trazione e quanto sia cosa sprovveduta investire su prodotti che basano la propria tecnologia su tale elemento.

Partiamo dal presupposto che abbiamo disponibilità di energia prodotta da fonte rinnovabile grazie al KiteGen (o qualsiasi altra tecnologia tradizionale, eolico o FV) e che ne occorra una certa quantità “X” per far funzionare 100 autobus elettrici ad accumulatori (batterie o supercapacitori).

Con la stessa energia riusciremmo a far funzionare:

solo 57 bus a fuel cell ad idrogeno,

ma ancor meno autobus, 30, a motore a scoppio,

ed ancora, considerando che l’efficienza di un motore a scoppio si riduce alla metà nel traffico cittadino, avremmo 15 autobus circolanti.

Ovvero, rispetto all’energia consumata dagli autobus totalmente elettrici dovremmo consumare quasi il doppio di energia col bus a idrogeno/fuel cell , 3 volte e più con l’autobus mosso dal motore ad idrogeno e più verosimilmente 6 volte utilizzando lo stesso motore in un traffico cittadino.

Inconcepibile che si possa sprecare energia ed economie per preparare convegni, tanto più per finalizzare progetti assurdi ed incoerenti che verranno meno agli obiettivi prefissi.