Passato e futuro dell'energia solare

Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it

L’energia solare è sempre stata figlia della scarsità. Quello che si può pensare come il primo atto di questa storia comincia nella seconda metà del XIX secolo: la società industriale dipendeva dal carbone, usato in quantità così rilevante da far temere l’esaurimento delle sue riserve e già riconosciuto come vistosa fonte di inquinamento atmosferico. Di una possibile futura scarsità del carbone aveva parlato l’economista inglese Stanley Jevons (1835-1882) nel libro ”The coal question”, pubblicato nel 1865 e 1888 (una terza edizione sarebbe apparsa nel 1906). Allora in tanti si misero a guardare al Sole come fonte di energia, sia come surrogato del carbone, sia nella prospettiva di sviluppo di attività economiche nelle colonie africane. Nel 1863 il fisico italiano Antonio Pacinotti (1841-1912) aveva pubblicato le sue prime osservazioni sull’effetto fotovoltaico e termoelettrico, di cui suggerì l’applicazione per la produzione di elettricità dal Sole. Il francese August Mouchot (1825-1912) negli anni 60 e 70 dell’Ottocento costruì delle macchine con le quali, mediante specchi, produceva vapore che alimentava un motore; tale invenzione riscosse una grande attenzione in tutto il mondo; nel 1866 la macchina fu mostrata a Napoleone III che assegnò un premio all’inventore; una versione perfezionata fu presentata all’Esposizione Universale di Parigi del 1878.

Su un altro piano, non ingegneristico, Lev Tolstoi (1828-1910) nel 1873, in un “ragionamento” inserito nei “Quattro libri di lettura”, una delle grandi opere di pedagogia popolare dello scrittore russo, aveva scritto: “Il Sole è calore” e aveva spiegato che dal calore del Sole vengono la legna e il carbone, l’erba e il cibo, il vento e l’acqua che muovono i mulini --- o, come diremmo noi, la biomassa, l’energia termica, eolica, idrica. Addirittura lo scrittore di fantascienza Kurt Lasswitz (1848-1910) scrisse un romanzo, “Auf zwei Planeten”, nel 1897 in cui si parlava dell’uso dell’energia solare.

Nel 1872-74 l’ingegnere cileno Carlos Wilson aveva costruito nell’altopiano cileno un grande distillatore capace di assicurare per molti decenni acqua potabile agli operai delle miniere di salnitro. Nel 1884 l’americano John Ericsson (1803-1889) aveva costruito un motore solare che aveva attratto molta attenzione in tutto il mondo. Negli stessi anni il fisico tedesco Friedrich Kohlrausch (1840-1910) aveva indicato, nel libro “Die Energie der Arbeit” del 1900, l’elettricità ottenuta concentrando il calore solare su macchine termiche, come la fonte di energia che avrebbe liberato “l’uomo” dalla fatica del lavoro. Il 1800 si chiude con la grande esposizione universale di Parigi del 1900 nella quale Rudolph Diesel (1858-1913) presenta il suo motore a combustione interna alimentato con olio di arachide (se ne è parlato qualche tempo fa in questo giornale).

Il primo decennio del Novecento è anch’esso pieno di fermenti e di invenzioni. Il professore italiano Giacomo Ciamician (1857-1922) in due celebri conferenze nel 1903 e poi nel 1912, pensava che un giorno, con l’energia solare “le industrie sarebbero ricondotte ad un ciclo perfetto, a macchine che produrrebbero lavoro colla forza della luce del giorno, che non costa nulla e non paga tasse !”

Nel 1909 il fisico inglese J.J. Thomson (1856-1940) nella relazione iniziale del Congresso della British Association a Winnipeg, parla del Sole da cui un giorno l’umanità potrà trarre l’energia necessaria alle sue attività. “Quando verrà questo giorno i nostri centri di attività industriale saranno forse trasportati nei roventi deserti del Sahara”. Il tedesco August Bebel (1840-1913) nella 50a edizione del suo libro “La donna e il socialismo”, del 1909, parla a lungo di un mondo socialista in cui l’energia solare sostituirà la fatica umana e cita Kohlrausch e Thomson.

Negli stessi anni si moltiplicano le notizie di invenzioni e macchine solari, realizzate da Clarence Kemp, Aubrey Eneas, Charles Tellier, Henry E. Willsie, Frank Shuman (1862-1918) e tanti altri. Nel 1903 Charles Henry Pope (1841-1918) pubblicò un libro intitolato: “Solar heat. Its practical applications”. I primi quindici anni del Novecento videro al lavoro scienziati e inventori in tutti i paesi, una multinazionale delle energie rinnovabili: solare, del vento, idroelettrica, figlia anch’essa della forza di caduta delle acque tenute in moto dal Sole. Gran parte di tutto questo è stato spazzato via dalla I guerra mondiale.

Il secondo atto della storia solare si ebbe fra le due guerre, nel periodo delle “autarchie”, al plurale, perché le stesse soluzioni sono state adottate nelle varie autarchie, quelle fasciste (in Italia, in Germania, nella Francia occupata dai nazisti), ma anche quelle dell’Unione Sovietica, degli Stati Uniti, dell’Inghilterra. Le autarchie hanno in comune alcuni caratteri, fra cui, appunto, il ricorso a fonti energetiche rinnovabili (solare, eolico, biomassa).

L’alcol etilico ottenuto per fermentazione dai carboidrati ricavati dalla biomassa vegetale “solare” è stato usato come carburante per motori a scoppio e, prima dell’avvento della petrolchimica, come materia prima per la sintesi del butadiene necessario per la gomma sintetica, un butadiene dalla biomassa, quindi. I “gassogeni”, applicati a varie macchine e veicoli, avevano un fornello nel quale veniva scaldata della legna (biomassa solare anche lei) che si scomponeva in idrogeno e ossido di carbonio, miscela di gas che venivano poi avviati nei motori.

Negli anni 1920-1945 sono state costruite case solari negli Stati Uniti, distillatori solari dagli italiani in Libia e dagli americani per le forze armate, motori eolici in tutti i paesi; in Italia la società Vivarelli di Grosseto ha diffuso motori eolici, per sollevare l’acqua dai pozzi, nelle zone della riforma fondiaria in Toscana; sarebbero poi stati utilizzati anche in Puglia dopo la II guerra mondiale. Vengono, per esempio realizzati i primi motori eolici su larga scala, verticali, come quelli del tipo Savonius e derivati, intorno al 1920, e del tipo a pale, come quello di Putnam degli anni trenta, nel Vermont, negli Stati Uniti. Macchine solari e motori eolici sono stati costruiti, dopo la Rivoluzione, nell’Unione Sovietica nel quadro della modernizzazione dell’agricoltura. Nel 1931 fu costruito a Yalta un motore eolico della potenza di 100 kW, con rotore di 30 metri di diametro e produzione di 280.000 kWh elettrici all’anno.

Sempre negli anni trenta il francese George Claude (1870-1960) ha costruito a Cuba il primo impianto che produceva elettricità con motori azionati dalla differenza di temperatura fra gli strati superficiali degli oceani, scaldati dal Sole, e quelli freddi profondi a temperatura costante; si moltiplicarono le invenzioni per l’utilizzazione della forza del moto ondoso, figlio del vento e quindi del Sole.

Per la seconda volta tutto è stato spazzato via dalla II guerra mondiale.

Atto terzo: alla fine della II guerra mondiale un mondo devastato era affamato del bisogno di ricostruzione e di energia. Negli anni dal 1950 al 1965 non si capiva bene se le promesse dell'energia nucleare sarebbero state mantenute, i paesi usciti dallo stato coloniale chiedevano nuove quantità di energia; il Sole sembrava la grande soluzione anche per i paesi poveri. Si è così avuta l'invenzione delle fotocelle a semiconduttori nel 1952; furono costruiti distillatori solari, case solari, macchine solari. Ci si ricordò che l'acqua calda e l'acqua fredda in grandi corpi idrici si stratificano senza mescolarsi e che tale stratificazione può alimentare macchine termiche: acqua fredda al disotto negli oceani tropicali (macchina di Claude a Cuba); acqua calda al di sotto nel lago degli Orsi in Transilvania (stagni solari). Una grande conferenza delle Nazioni Unite sulle “nuove” fonti di energia si tenne a Roma nel 1961, ma fu seguita da un’ondata di petrolio a basso prezzo e di nuovo da un declino della “passione solare”; migliaia di documenti sono finiti in archivi dimenticati o al macero.

Atto quarto: alla fine del 1973 cominciò un rapido aumento del prezzo del petrolio, passato in pochi mesi da tre a oltre undici dollari (di allora) al barile; in tanti allora riscoprirono che ci si poteva liberare dalla schiavitù dei combustibili fossili ricorrendo all’energia solare e alle fonti rinnovabili. Fiumi di soldi pubblici e di finanziamenti piovvero su centri di ricerca – i celebri “Progetti finalizzati” del CNR --- e su imprese per reinventare ancora altre macchine e dispositivi solari, fino al ritorno dell’ordine nei mercati dell’energia, alle illusioni sul nucleare e tutto il solare finì ancora una volta in archivio.

Il quinto atto è quello che viene recitato dagli inizi del XXI secolo; ancora una volta aumenti del prezzo del petrolio, “curva di Hubbert” e pericolo di esaurimento delle riserve di idrocarburi, effetto serra, hanno ridato fiato alle fonti innovabili, dai pannelli ai grandi progetti di bioetanolo e biodiesel, ai grandi impianti a concentrazione, gigantizzazione di cose già viste e fatte e accantonate, e anche alla voglia di soldi pubblici. Non vorrei che le nuove turbolenze del mercato energetico e i nuovi sogni del nucleare finissero per fare dimenticare tutto, per fare accantonare di nuovo le fonti rinnovabili che, sono convinto, rappresentano l’unica possibile via per l’energia del futuro, nei paesi industrializzati e in quelli poveri, con diverse soluzioni progettate e adattate caso per caso.

Essenziali a questo fine sono il coraggio di guardare al futuro e la storia. La sopravvivenza delle esperienze, dei successi e anche degli errori, dovrebbe essere compito di uno Stato che avesse a cuore il bonum publicum, ma a giudicare dalla povertà degli archivi sull’energia solare c’è poco da stare allegri. Per quanto ne so l’unico archivio solare esistente è privato, ma al servizi di tutti, e si trova presso la Fondazione Luigi Micheletti di Brescia www.musil.bs.it inventariato e sistemato nella nuova sede della Biblioteca, archivio e museo della tecnica a Rodengo Saiano, vicino Brescia, con molte centinaia di metri di documenti, libri, fotografie, disegni del passato solare. Per chi vuole cominciare o ricominciare con le energie rinnovabili, lì c’è tutto.