90 minuti per ricaricare il mondo per un anno

Il potenziale del sole per fornire energia pulita al mondo è enorme, e noi lo stiamo colpevolmente trascurando. Il recente rapporto del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, si basa sul fabbisogno medio del consumo di energia solare del mondo, le cui stime di consumo sono più che raddoppiate, passando da 13,5 TW nel  2001 a 27,6 TW entro il 2050, al ben più del triplo fabbisogno preventivato nel 2100, di 43 TW.

Per poter produrre maggiore energia, si deve innanzitutto prendere in esame il tasso di emissioni di CO2, previsto per la concentrazione nell’atmosfera della Terra. Si devono prendere in considerazione gli unici due enormi serbatoi in grado di contenerla: uno grande (l’atmosfera, la biosfera terrestre e l’oceano poco profondo) e uno molto grande (l’oceano profondo).

All’interno del primo giacimento, lo scambio di CO2 tra l’atmosfera, la biosfera terrestre e l’oceano poco profondo è relativamente veloce l’equilibrio si verifica su una scala di anni o decenni. Tra il primo e il secondo giacimento, invece, lo scambio di CO2 è relativamente lento, l’equilibrio avviene su una scala temporale che va da secoli a millenni. Un’ulteriore fonte di CO2 può distruggere questo equilibrio, e rendere nullo qualsiasi approvvigionamento di energia, perché la Terra sarebbe destinata alla morte.

Si potrebbero ricavare ​​15 TW di energia neutra dai combustibili fossili, ma solo se l’enorme quantità di CO2 generata venisse bloccata o resa non disponibile nell’atmosfera. Un sistema che ancora non esiste, gli studi per immagazzinare e rendere inoffensiva la CO2 sono lontani da una soluzione praticabile su larga scala.

Escludendo il nucleare per tutte le problematiche legate agli impianti, ed allo smaltimento dei rifiuti radioattivi, esistono solo quattro fonti di energia rinnovabile con potenziali, teorici, superiori a 15 TW, adatti a sostenere le esigenze del fabbisogno terrestre: solare, eolico, geotermico e oceanico.

Solo due fonti, tuttavia, hanno un potenziale estraibile adatto: solare ed eolica. Anche se la geotermia ha un potenziale teorico significativo, il suo potenziale estraibile, è molto inferiore, perché è per lo più sotto forma di calore “di bassa qualità”. Inoltre, anche se le onde oceaniche hanno un potenziale teorico significativo, il potenziale estraibile è molto minore, perché è nella forma di potenza meccanica, e come tale soggetta a costante revisione e manutenzione. Anche l’energia eolica ha limitazioni strutturali e geografiche.

La luce solare ha di gran lunga il più alto potenziale delle fonti di energia rinnovabile della terra. La costante solare (il flusso solare intercettato dalla terra) ha il potenziale per essere utilizzato per generare 15 TW di potenza neutrale. Un sistema di conversione solare efficiente e sufficiente a coprire il fabbisogno, occuperebbe una superficie di solo lo 0,17% della superficie terrestre.

L’energia che il sole invia sulla terra in soli 90 minuti è maggiore di quanto è stato il fabbisogno energetico mondiale, in tutte le sue forme, nell’intero 2011. L’energia solare è sotto forma di fotoni provenienti da una fonte di corpo nero (il sole), ma gli attuali sistemi per produrre energia pulita non sono adatti per la raccolta di energia solare nel suo complesso.  I potenziali tecnici attuali delle varie tecnologie di raccolta di energia solare, non utilizzano completamento lo spettro  di lunghezza d’onda dei raggi solari.

Molto importante sarà anche studiare la collocazione degli impianti, l’oceano rende difficile e complessa la raccolta e la re-distribuzione dell’energia, lo stesso vale anche per le zone più fredde che abbisognano di particolari attenzioni e cure, quindi le aree preferibili sono quelle collocate in zone temperate o tropicali. La fascia compresa tra i tropici è quella che riceve la maggior parte dell’energia solare, e va quindi ritenuta come preferenziale.

Per dare un esempio materiale, tutta la terra, potrebbe essere rifornita, con le attuali conoscenze tecniche, da un solo impianto, che occupasse una superficie pari al territorio della Namibia o del Venezuela, mentre con nuovi impianti in grado di intercettare tutte le lunghezze d’onda dei raggi solari, la superficie si ridurrebbe notevolmente.