ESAME DI STATO ANNO SCOLASTICO 2010/2013 ENERGIA L UOMO, IL PROGRESSO E L ENERGIA, RISORSA PER IL PRESENTE, CHIAVE PER IL FUTURO VENTURELLI NICOLO

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1 ESAME DI STATO ANNO SCOLASTICO 2010/2013 ENERGIA L UOMO, IL PROGRESSO E L ENERGIA, RISORSA PER IL PRESENTE, CHIAVE PER IL FUTURO VENTURELLI NICOLO ISTITUTO DI ISTRUZIONE SUPERIORE BENEDETTO CASTELLI - 1 -

2 INDICE Pagina 5 Pagina 7 Pagina 9 Pagina 13 Pagina 17 INTRODUZIONE ALLA TESINA SCHEMA DEI CONTENUTI ITALIANO DIRITTO STORIA Pagina 21 IMPIANTI Pagina 25 Pagina 29 Pagina 33 Pagina 35 TDP ELETTROTECNICA BIBLIOGRAFIA APPENDICE - 3 -

3 INTRODUZIONE ALLA TESINA E AL PROGETTO DI Tecnologie Disegno e Progettazione 1 La scelta degli argomenti da trattare nella mia tesina è nata dalla considerazione delle connotazioni tecnico-scientifiche caratteristiche del nostro percorso formativo. Secondo me, per la nostra scuola è importante impegnarsi nel settore delle energie (alternative), o meglio, nella ricerca e nello studio dei problemi e delle soluzioni ad esse correlati, e lo è ancor di più per il dipartimento di Elettrotecnica e Automazione. Per questo ho deciso di incentrare la mia tesina sulle trasformazioni che oggi stanno avvenendo e che devono ancora accadere affinché l uomo riesca finalmente a vivere in equilibrio ed armonia con la Terra ed i suoi simili, risolvendo quei problemi (come l inquinamento e il consumo di risorse in una crescita sfrenata e senza risultati) che mettono a repentaglio la sua stessa sopravvivenza. Per quanto riguarda TDP, il progetto Magazzino del Sole è un progetto sviluppato all interno della scuola, che rappresenta la risposta del nostro istituto a tutte le problematiche di svariata natura legate all uso delle energie rinnovabili e una risposta concreta al "problema dell'energia". Il progetto prevede a livello teorico l'impiego di un sistema di pannelli solari e di un serbatoio di 5000 m 3, contenente acqua per l'accumulo di calore, utilizzato per fornire riscaldamento alle utenze scolastiche. Per ora il Magazzino del Sole, si concretizza in un piccolo modello denominato Serbatoio Prototipo che nasce in collaborazione con ASM spa (ora a2a spa) di Brescia e consiste nella verifica sperimentale dell'ipotesi di accumulo stagionale dell energia attraverso la stratificazione termica dell'acqua. La scelta dell'utilizzo della stratificazione si deve alla necessità di confrontarsi con un semplice problema: quando, nei mesi estivi, la radiazione solare è maggiormente disponibile per intensità e durata il fabbisogno termico è minimo; all opposto, nel semestre freddo, l utilizzo termico è elevato e la risorsa solare è scarsa. In generale, quindi, non vi è (quasi) mai corrispondenza tra la disponibilità della risorsa e il fabbisogno. Quest anno il gruppo di lavoro di TDP del quale faccio parte ha lavorato sul progetto Serbatoio Prototipo, realizzato grazie al materiale ed alle apparecchiature messe a disposizione da ASM spa e da Fondazione Cariplo a cui va il nostro ringraziamento. Il progetto ha avuto inizio nel luglio 2006 ed è oggi ad una buona fase di realizzazione, in quanto siamo riusciti a completare l installazione delle apparecchiature che ne permettono il funzionamento ed abbiamo dato il via alla fase di raccolta dati; non siamo riusciti invece a procedere con l automazione del sistema, anche per problemi legati alla fornitura dei materiali. Durante il corso dell anno siamo stati inoltre partecipi di un uscita scolastica che ci ha permesso di vedere un uguale impianto di immagazzinamento, funzionante, appartenente all azienda Pressytal, che si ringrazia. NOTE 1 Tecnologie Disegno e Progettazione, da qui in avanti chiamata TDP - 5 -

4 SCHEMA DEI CONTENUTI: La visione umana del progresso - ITALIANO - Il futurismo Una nuova rivoluzione attraverso la decrescita felice - DIRITTO - La decrescita felice I nuovi regimi energetici nelle rivoluzioni industriali - STORIA - Rivoluzioni industriali Un nuovo modo di distribuire l'energia - IMPIANTI - Le smart grid Il problema della conservazione dell energia - TDP - Progetto Serbatoio Prototipo Trasformare l energia - ELETTROTECNICA - Motore asincrono mono-bifase - 7 -

5 ITALIANO LA VISIONE UMANA DEL PROGRESSO LA NASCITA DELLA FEDE NEL PROGRESSO E LA SUA INCARNAZIONE NELLA LETTERATURA FUTURISTA - 9 -

6 LA VISIONE DEL PROGRESSO INFINITO Nelle immagini 8 tappe del progresso della specie umana: la scoperta del fuoco (l inizio dell evoluzione umana), l invenzione della ruota (la prima invenzione che ha rivoluzionato la storia), l invenzione della stampa a caratteri mobili (rappresentante la scrittura), la scoperta dell America (e l esplorazione del globo terrestre), l invenzione dell aeroplano (rappresentante l invenzione del motore in genere), lo studio del DNA (lo sviluppo della medicina e della genetica), lo sbarco sulla luna (con la scoperta dello spazio), la nascita della robotica (rappresentante delle nuove e future tecnologie) Oggi la società (occidentale) vive con fervore e con abbandono straordinari una speciale religione: la religione del progresso. Nel XV secolo, con la rivoluzione scientifica, vi è uno straordinario sviluppo della scienza, che acquisisce un importanza mai avuta prima e crea le basi culturali della successiva rivoluzione industriale, di pari passo con l'avanzamento delle conoscenze scientifiche e lo sfruttamento di queste da parte della tecnica. Scienza, prima, e rivoluzione industriale, poi, hanno influenzato profondamente il pensiero di stampo razionalista-illuminista nel XVIII secolo e quello positivista nel XIX secolo, ed insieme ad essi hanno creato il culto dell idea di storia come continuo ed inarrestabile avanzamento (anche ed in certi casi sopratutto materiale), che è poi diventata il modello ideale della società. Da lì l ideologia del progresso illimitato ha assunto via via i caratteri di una vera e propria nuova religione, sviluppatasi appieno alle soglie della Rivoluzione Industriale e basata su tre principi: che il progresso esista, che sia possibile alla società umana perseguirlo in misura sempre maggiore e più completa e che ciò porterà automaticamente la felicità agli esseri umani. Bisogna innanzitutto intendere come si definisce il progresso: la società ha accomunato l idea di progresso con quella di crescita materiale personale, non considerando che fra essi vi è una profonda differenza. La crescita, infatti, prevede un aumento del prodotto senza modificazioni strutturali o di tipo qualitativo, mentre il progresso è sinonimo di sviluppo, e presupponerebbe un'espansione accompagnata da cambiamenti sostanziali nell'assetto sociale e culturale della società. Per sostenere che il progresso (da qui in poi inteso come crescita materiale) esiste, bisognerebbe sapere se la strada che stiamo percorrendo è effettivamente quella corretta, ovvero che sviluppo e crescita materiale coincidono; ma la verità è che non lo sappiamo, ed anzi ci stiamo accorgendo di quanto quest idea possa essere sbagliata

7 Se dovessimo considerare il paradigma del progresso inteso come crescita, la produzione di energia atomica nelle centrali nucleari è da considerarsi senz altro un progresso per l umanità; se, viceversa, si pensa agli effetti degli incidenti alle centrali di Chernobyl e di Fukushima, o alle bombe atomiche sganciate sulle città di Hiroshima e Nagasaki, allora il giudizio cambia radicalmente e si vede come questo progresso non sia realmente sviluppo. Il concetto di sviluppo lineare ed irreversibile è stato assunto come un dogma, ma nessuno sa se sia percorribile indefinitamente o se, arrivati ad un certo punto, ci si troverà davanti a un muro; inoltre, niente dimostra che vi sia una relazione diretta e inequivocabile fra il progresso e la felicità. L uomo ha capito che esisteva la possibilità di conseguire successi senza precedenti se la scienza fosse stata applicata sistematicamente alla tecnologia; l avanzamento di questa avrebbe comportato, necessariamente, una crescita del benessere. Non si rese però conto che ogni forma di potere, incluso quello generato dalla tecnologia scientificamente avanzata, è, dal punto di vista etico, del tutto neutro e può essere quindi usato sia a fini buoni, sia a fini cattivi. IL PROGRESSO NELLA LETTERATURA Un esempio perfetto di questa cieca fede nel progresso è dato dal futurismo, che si colloca sull'onda della rivoluzione tecnologica dei primi anni del '900 (la Belle époque ), esaltandone la fiducia illimitata nel progresso e decretando violentemente la fine delle vecchie ideologie. Questo movimento fa parte delle avanguardie del secondo e terzo decennio del ventesimo secolo che si presentano, proprio come le avanguardie dell esercito da cui prendono il nome, come gruppi organizzati che si spingono avanti (nel contesto letterario ed artistico) nell esplorazione di territori fino a quel momento sconosciuti e che hanno come presupposto il rifiuto delle tradizioni. Il fondatore del futurismo è il poeta italiano Filippo Tommaso Marinetti, che lancia il movimento nel 1909 a Parigi, con un Filippo Tommaso Marinetti ( ) clamoroso manifesto pubblicato su Le Figaro. In esso è possibile ritrovare le idee guida ed i valori che guidavano i futuristi, secondo i quali la realtà andava totalmente rifondata, dovendosi imperniare su nuovi valori, quali quelli della velocità, del dinamismo, dell'industria e perfino della guerra, che essi esaltano. L idea guida della nuova società deve essere proprio il progresso, verso il quale, secondo Marinetti, bisogna Aver fiducia, anche quando ha torto, perché è il movimento, la vita, la lotta, la speranza. I futuristi rifiutano l idea del passato, che viene considerato come espressione di una civiltà ormai superata; proclamano che la cultura e l arte non appartengono al museo, bensì s incarnano nella vita in movimento. L idea chiave della chiusura con il passato permette di conferire una piena visibilità alle novità del progresso tecnologico e industriale; il futurismo porta l artista ad aprire gli occhi sul mondo in divenire, con la modernità realmente presente in quanto prefigurazione del futuro. Il Futurismo esige un profondo coinvolgimento dell arte nella contestualità del farsi della storia

8 LO STILE ESPRESSIVO FUTURISTA La letteratura futurista si propone di colpire le strutture del linguaggio, attraverso l idea base della simultaneità, che prevede che la poesia e l arte debbano emulare il dinamismo della vita moderna, offrendo la stessa rapidità, molteplicità e sovrapposizione di emozioni. Il Futurismo sostituisce all impianto logico del pensiero l analogia, che accosta fra loro realtà diverse e lontane attraverso un semplice accostamento, che suggerisce (e nello stesso tempo rende concretamente percepibile) un rapporto di somiglianza fantastica. La parola perde la funzione, che le era attribuita dalla letteratura tradizionale, di indicare concretamente l'oggetto al quale si riferisce ed il suo significato diventa allusivo, evocatore, ricercando la simultaneità. Il Futurismo elimina la sintassi tradizionale, che riflette l'ordine logico di un pensiero rigorosamente concatenato. Vengono anche aboliti gli aggettivi e gli elementi di punteggiatura, che scandiscono i rapporti interni della frase con lo scopo di suggerire il fluire ininterrotto delle sensazioni. Proprio questo è ciò che deve diventare il testo, una scarica di impressioni ed emozioni, di associazioni analogiche; per rafforzare questi effetti Marinetti propone l'uso del verbo all'infinito, che indica il senso della durata e della continuità. Notevole rilievo assume anche la forma grafica delle parole, che sottolineano effetti particolari poiché la parola vale non solo per l'immagine mentale che può produrre, ma anche come segno concretamente visibile, destinato a sua volta a suggerire impressioni acustiche o tattili; vi è un accostamento di lettere, parole, segni grafici e immagini. MANIFESTO DEL FUTURISMO Le Figaro, 20 febbraio ) Noi vogliamo cantare l'amor del pericolo, l'abitudine all'energia e alla temerità. 2) Il coraggio, l'audacia, la ribellione, saranno elementi essenziali della nostra poesia. 3) [ ] Noi vogliamo esaltare il movimento aggressivo, l'insonnia febbrile, il passo di corsa, il salto mortale, lo schiaffo ed il pugno. 4) Noi affermiamo che la magnificenza del mondo si è arricchita di una bellezza nuova; la bellezza della velocità [ ] [ ] 7) Non v'è più bellezza se non nella lotta. Nessuna opera che non abbia un carattere aggressivo può essere un capolavoro. La poesia deve essere concepita come un violento assalto contro le forze ignote, per ridurle a prostrarsi davanti all'uomo. [ ] 9) Noi vogliamo glorificare la guerra - sola igiene del mondo - il militarismo, il patriottismo, il gesto distruttore dei libertari, le belle idee per cui si muore e il disprezzo della donna. 10) Noi vogliamo distruggere i musei, le biblioteche, le accademie d'ogni specie, e combattere contro il moralismo, il femminismo e contro ogni viltà opportunistica e utilitaria. [ ] È dall'italia che noi lanciamo per il mondo questo nostro manifesto di violenza travolgente e incendiaria col quale fondiamo oggi il FUTURISMO perché vogliamo liberare questo paese dalla sua fetida cancrena di professori, d'archeologi, di ciceroni e d'antiquari. Già per troppo tempo l'italia è stata un mercato di rigattieri. Noi vogliamo liberarla dagli innumerevoli musei che la coprono tutta di cimiteri La copertina dell edizione di Le Figaro con, alla spalla sinistra, il manifesto futurista Filippo Tommaso Marinetti

9 DIRITTO UNA NUOVA RIVOLUZIONE ATTRAVERSO LA DECRESCITA FELICE INSOSTENIBILITA DELLA CRESCITA INFINITA E LA DECRESCITA FELICE

10 CRESCITA DELLA POPOLAZIONE, CRESCITA DEL CONSUMO DI RISORSE I Grafici mostrano l andamento della popolazione umana (arrivando a stimarla fino al 2100, con un aumento della popolazione al 2050 di oltre 1/3 rispetto a quella attuale), l incremento del consumo di risorse naturali dal 1985 ad oggi, l aumento dei livelli lli di CO 2 e di temperatura dal 1980 al L INSOSTENIBILITA DELLA CRESCITA INFINITA Come già detto, la convinzione nell idea di progresso infinito ha portato tutti i regimi moderni a considerare la crescita economica (confusa con il progresso stesso) come la pietra angolare indiscutibile dei loro sistemi, ispirandosi al principio e alla prassi dell'efficienza. Nell economia classica l efficienza spinge le imprese a minimizzare i costi nella prospettiva di massimizzazione dei profitti; le imprese più efficienti realizzano maggiori profitti, questi consentono loro di realizzare maggiori investimenti; questi produrranno nuovamente maggiore efficienza e in questo modo il processo circolare si chiude innescando un feedback positivo che porta a ulteriore progresso tecnologico. Oggi però il mondo sta affrontando due crisi globali provocate dall uomo: quella finanziaria ed il cambiamento climatico. Entrambe devono essere affrontate per evitare gravi conseguenze, ed entrambe richiedono una soluzione simultanea, poiché se la crescita delle immissioni di gas serra non sarà bloccata gli effetti del cambiamento climatico supereranno di gran lunga quelli della crisi economica. Ci stiamo rendendo conto che il concetto di crescita infinita non è applicabile all intero pianeta, poiché quest ultimo è finito in termini di risorse; oggi la crescita è un affare redditizio solo a patto di farne sopportare il peso e il prezzo alla natura, alle generazioni future, alla salute dei consumatori, alle condizioni di lavoro degli operai

11 La critica bioeconomica (un ramo dell economia creato dall economista rumeno Nicholas Georgescu-Roegen, ideatore anche del termine decrescita) ci dimostra che non è possibile prescindere dalle risorse naturali e occorre dunque rivedere il nostro modo di concepire la produzione di valore economico. Un possibile percorso attraverso cui intraprendere questa trasformazione è costituito dal trasferimento della domanda verso la produzione di beni relazionali cioè favorire lo spostamento della domanda dalla produzione di beni tradizionali ad alto impatto ambientale, a quei beni per i quali l'economia solidale o civile possiede uno specifico vantaggio comparato, cioè i beni relazionali. Nelle società avanzate vi è una specifica domanda di qualità della vita, che non si soddisfa grazie alla produzione di maggiori quantità di beni tradizionali, ma è piuttosto una domanda di attenzione, di cura, di conoscenza, di partecipazione, di nuovi spazi di libertà, di spiritualità. La produzione di questo tipo di beni, che comporta la degradazione di quantità molto modeste di materia/energia, può in prospettiva sostenere una quota significativa della produzione futura in termini di valore umano ed economico. Questo significa una trasformazione profonda dell'immaginario economico e produttivo, che non significa una politica ecologica incentrata unicamente su una drastica riduzione dei consumi, che creerebbe una drammatica riduzione della domanda globale e dunque un aumento significativo della disoccupazione e del disagio sociale e sarebbe con ogni probabilità destinata al fallimento. LA DECRESCITA In questo contesto la decrescita nasce in ambito economico, ma è una rivoluzione culturale, che non accetta la riduzione della qualità alla quantità, ma fa prevalere le valutazioni qualitative sulle misurazioni quantitative. La decrescita è il rifiuto razionale dì ciò che non serve, cioè la riduzione del consumo delle merci che non soddisfano nessun bisogno (per esempio: gli sprechi di energia in edifici mal coibentati), ma non il consumo dei beni che si possono avere soltanto sotto forma di merci perché richiedono una tecnologia complessa (per esempio: la risonanza magnetica, il computer, ma anche un paio di scarpe), i quali però dovrebbero essere acquistati il più localmente possibile. Si propone di ridurre il consumo delle merci che si possono sostituire con beni autoprodotti ogni qual volta ciò comporti un miglioramento qualitativo e una riduzione dell'inquinamento, del consumo di risorse, dei rifiuti e dei costi (per esempio: il pane fatto in casa). Il suo obiettivo non è il meno, ma il meno quando è meglio. A rigore, sul piano teorico si dovrebbe parlare di a-crescita, come si parla di a-teismo, più che di de-crescita. In effetti si tratta proprio di abbandonare una fede o una religione, quella dell'economia, del progresso e dello sviluppo, di rigettare il culto della crescita fine a se stessa. La grande trasformazione necessaria per la costruzione di una società autonoma di decrescita può essere rappresentata come l'articolazione di otto cambiamenti interdipendenti che si rafforzano reciprocamente. Si può sintetizzare l'insieme di questi cambiamenti in un circolo virtuoso di otto «R»; rivalutare, riconcettualizzare, ristrutturare, ridistribuire, rilocalizzare, ridurre, riutilizzare, riciclare. Questi otto obiettivi interdipendenti possono innescare un processo di decrescita serena, conviviale e sostenibile

12 Rivalutare Noi viviamo in una società basata su vecchi valori (efficienza, lavoro, progresso ecc..), occorre rivedere dunque i valori da rivendicare, quelli che dovrebbero avere la meglio sui valori (o piuttosto sulla mancanza di valori) oggi dominanti. Riconcettualizzare II cambiamento dei valori da luogo a una visione diversa del mondo e dunque a un altro modo di vedere la realtà, è perciò essenziale riconcettualizzare, o ridefinire/ridimensionare, i concetti. Ristrutturare Ristrutturare significa adeguare l'apparato produttivo e i rapporti sociali al cambiamento dei valori. Ridistribuire La ristrutturazione dei rapporti sociali è già ipso facto una ridistribuzione. Questa riguarda la ripartizione delle ricchezze e dell'accesso al patrimonio naturale tanto tra il Nord e il Sud quanto all'interno di ciascuna società, tra le classi, le generazioni, gli individui. Rilocalizzare Rilocalizzare significa evidentemente produrre in massima parte a livello locale i prodotti necessari a soddisfare i bisogni della popolazione, in imprese locali finanziate dal risparmio collettivo raccolto localmente. Tutte le produzioni realizzabili su scala locale per bisogni locali dovrebbero dunque essere realizzate localmente. Ridurre Ridurre significa in primo luogo diminuire l'impatto sulla biosfera dei nostri modi di produrre e di consumare, si tratta dunque innanzitutto di limitare il sovraconsumo e l'incredibile spreco generato dalle nostre abitudini. Ridurre vuoi dire anche rallentare, e dunque resistere all'impeto della velocità oggi dominante. Riutilizzare/riciclare Nessuna persona di buon senso contesta la necessità di ridurre lo spreco sfrenato, di combattere l'obsolescenza programmata delle attrezzature e di riciclare i rifiuti non direttamente riutilizzabili. Le azioni descritte sono contemporaneamente atti rivoluzionari e ritorni all'indietro, innovazioni e ripetizioni. Delle otto «R» tre hanno un ruolo strategico: la rivalutazione, in quanto presiede a qualsiasi cambiamento; la riduzione, in quanto sintetizza tutti gli imperativi pratici della decrescita; e la rilocalizzazione, in quanto riguarda la vita quotidiana e il lavoro di milioni di persone. Si tratta sicuramente di consumare meno le risorse naturali limitate del pianeta, ma per produrre un di più extraeconomico. Bisogna arrivare al razionamento? Alcuni considerano seriamente questa ipotesi per quanto riguarda l'energia e le emissioni di gas a effetto serra, ma poiché è ragionevole prevedere una crescita dell'efficienza ecologica (aumento della biocapacità, del rendimento delle terre coltivate, della pesca, della produzione forestale ecc.) grazie a migliori tecnologie e a una migliore gestione, la riduzione necessaria risulterà proporzionalmente minore. 2 2 Secondo il WWF, dell'ordine del 30% di qui al

13 STORIA IL RUOLO DEI NUOVI REGIMI ENERGETICI NELLE RIVOLUZIONI INDUSTRIALI LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE ED I NUOVI REGIMI DI COMUNICAZIONE NELLE PRIME DUE RIVOLUZIONI INDUSTRIALI

14 ENERGIA E COMUNICAZIONE Il primo atto che bisogna comprendere è che le grandi trasformazioni economiche della storia avvengono quando una nuova tecnologia di comunicazione converge con un nuovo sistema energetico: i nuovi regimi di comunicazione diventano il mezzo per organizzare e gestire un flusso di attività reso possibile da un nuovo sistema energetico, creando una civiltà più complessa che può dare il via ad una nuova era economica, la cui infrastruttura è una relazione integrata fra le tecnologie di comunicazione e fonti di energia. LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE Il petrolio e gli altri combustibili fossili, le fonti energetiche su cui si basa l'odierno stile di vita nei paesi dell'occidente, sono in via di esaurimento, e le tecnologie da essi alimentate stanno diventando obsolete. [ ] La nostra civiltà, quindi, deve scegliere se continuare sulla strada che l'ha portata a un passo dal baratro, o provare a imboccarne coraggiosamente un'altra. E non ha molto tempo per farlo. Dopo trent'anni di studi e di attività sul campo, Jeremy Rifkin decreta la fine dell'era del carbonio e individua nella Terza rivoluzione industriale la via verso un futuro più equo e sostenibile, dove centinaia di milioni di persone in tutto il mondo produrranno energia verde a casa, negli uffici e nelle fabbriche, e la condivideranno con gli altri, proprio come adesso condividono informazioni tramite Internet. 3 Talvolta ci si riferisce agli effetti dell'introduzione massiccia dell'elettronica e dell'informatica nell'industria come alla Terza rivoluzione industriale, ma il settore IT e Internet non hanno, in sé e per sé, costituito una nuova rivoluzione industriale; oggi invece ciò sta accadendo, attraverso il convergere dell'informazione distribuita e delle tecnologie di comunicazione con le energie rinnovabili, e la creazione dell'infrastruttura di una vera rivoluzione industriale. Come affermato da Jeremy Rifkin 4 l era industriale nella quale stiamo vivendo, fondata sui combustibili fossili, è giunta alla fine. E necessario, perciò, prendere coscienza di una nuova radicale trasformazione dell economia e della società, che come già detto sta già avvenendo e che è destinata a cambiare le nostre vite, facendoci entrare in quella che è la Terza rivoluzione industriale. Essa è organizzata intorno a energie rinnovabili distribuite, che si trovano ovunque e sono gratuite, che saranno sfruttate in milioni di siti locali, per essere poi accorpate e condivise con gli altri attraverso una rete intelligente, con l'obiettivo di ottenere livelli ottimali di energia e mantenere un'economia sostenibile ma ad alte prestazioni. 3 Jeremy Rifkin, La Terza rivoluzione industriale, Mondadori, Milano, Jeremy Rifkin è un saggista, economista ed attivista statunitense. È autore di numerosi volumi che trattano dell'impatto che i cambiamenti scientifici e tecnologici hanno su economia, lavoro, società e ambiente, ed è inoltre consulente dell Unione Europea sulle questioni energetiche

15 I pilastri su cui deve fondarsi la Terza Rivoluzione Industriale sono: 1) il passaggio alle fonti di energia rinnovabile; 2) la trasformazione del patrimonio immobiliare esistente in tutti i continenti in impianti di microgenerazione per raccogliere in loco le energie rinnovabili; 3) l'applicazione dell'idrogeno e di altre tecnologie di immagazzinamento dell'energia in ogni edificio e in tutta l'infrastruttura, per conservare l'energia intermittente; 4) l'utilizzo delle tecnologie Internet per trasformare la rete elettrica di ogni continente in una inter-rete per la condivisione dell'energia che funzioni proprio come Internet; 5) la transizione della flotta dei veicoli da trasporto in veicoli plug-in e con cella a combustibile che possano acquistare e vendere energia attraverso la rete elettrica interattiva; La Terza rivoluzione industriale avrà un impatto sul ventunesimo secolo quanto la Prima lo ha avuto sul diciannovesimo e la Seconda sul ventesimo e, come nel caso delle due precedenti esperienze, cambierà in maniera sostanziale ogni aspetto del modo in cui viviamo e lavoriamo. UNA NUOVA FONTE DI ENERGIA E UN NUOVO REGIME ENERGETICO NELLA PRIMA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL VAPORE E LA STAMPA La Prima rivoluzione industriale si sviluppò in un arco cronologico solitamente compreso tra il e il 1830, quando lo sviluppo industriale richiese quantità sempre maggiori di energia. L'energia termica, fino a quel momento sfruttata per riscaldare o illuminare, iniziò a venir trasformata direttamente in energia meccanica tramite la macchina a vapore di James Watt ( ) che ottenne un rendimento ben quattro volte superiore a quello delle precedenti vaporiere e si diffuse, nell'arco del XIX secolo, rapidamente nelle attività produttive e nei trasporti, sostituendo le tradizionali fonti di energia, in quanto in grado di produrre energia di una intensità e di una concentrazione senza precedenti. Allo stesso tempo, contemporaneamente allo sviluppo industriale, vi fu un intenso sviluppo delle comunicazioni, con la nascita della ferrovia (1800 circa) e l applicazione delle tecnologie del vapore alla stampa (1814). Lo sviluppo ferroviario permise alle merci e alle persone di spostarsi su grandi distanze in tempi brevi favorendo lo sviluppo industriale in primo luogo aumentando la capacità di scambio dei prodotti e in secondo luogo aumentando la richiesta di acciaio e la ghisa (necessari per la costruzione) richiesti dalle industrie siderurgiche, le quali incrementavano la produzione. L uso delle tecnologie del vapore e in seguito le rotative e le linotype, inoltre, aumentò esponenzialmente la capacità di stampa e compresso i relativi costi, così che questa diventò il principale strumento di gestione della prima rivoluzione industriale. I materiali stampati, sotto forma di quotidiani, riviste e libri, proliferarono in Europa e in America, incoraggiando per la prima volta nella storia l alfabetizzazione di massa e l avvento dell insegnamento pubblico e obbligatorio (fra gli anni trenta e novanta del 800) creò la forza lavoro alfabetizzata necessaria per organizzare le complesse attività di fabbrica dell economia a carbone e vapore

16 LA SECONDA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE, LO SVILUPPO PARALLELO DEL PETROLIO E DELL ELETTRICITA A partire dal l invenzione dell energia elettrica e dell uso dei combustibili fossili (petrolio e gas) rivoluzionarono ulteriormente il sistema energetico mondiale, dando il via alla Seconda rivoluzione industriale. L energia che si poteva ricavare da queste risorse era molto più alta di quella ricavabile dal carbone e veniva prodotta da motori a combustione, nuove macchine più piccole e maneggevoli, dai quali l industria trasse enorme profitto. Nacquero le prime centrali termiche, capaci di fornire energia elettrica a interi quartieri urbani (vi fu una trasformazione dell illuminazione delle maggiori città europee ed americane) e alle fabbriche, che poterono sviluppare il sistema di produzione in serie, aumentando a dismisura la produzione di beni, il più importante dei quali era l automobile. Lo sviluppo dell automobile portò ad un ulteriore richiesta di petrolio, che divenne la prima fonte di energia negli Stati Uniti nel 1951 scalzando il carbone. 5 Inoltre l automobile portò ad un conseguente sviluppo stradale, con la posa di strade in cemento ad ogni angolo del paesaggio, il raggiungimento di nuovi mercati per la vendita dei prodotti industriali e agricoli ed a un nuovo aumento della capacità di comunicazione. Oltre all invenzione dell automobile e allo sviluppo della rete stradale, capace di collegare paesi e città e di permettere scambi commerciali sempre più consistenti, altre due invenzioni contribuirono a far diventare il mondo sempre più piccolo: il telegrafo (1851) e il telefono (1876), con cui si poteva comunicare da una parte all'altra del globo, dapprima con impulsi elettrici, poi con la voce. Negli anni dello sviluppo dell elettricità furono posati migliaia di chilometri di linee telefoniche e dopo arrivarono anche la radio e la televisione, che ridefinirono la vita sociale e crearono una griglia di comunicazione per la gestione e la commercializzazione delle attività dell industria petrolifera ed automobilistica. Di nuovo, come nella Prima rivoluzione industriale, lo sviluppo dei trasporti e delle comunicazioni fu molto importante per l'industria, perché permetteva di comunicare e commerciare i prodotti in breve tempo e a grandi distanze e analogamente di ricevere le materie prime rapidamente. Nel Novecento l elettricità ed il petrolio hanno intrecciato il loro destino, diventando alternativamente ed anche contemporaneamente fonti di energia e mezzi di comunicazione, permettendo uno sviluppo senza precedenti e rendendosi inoltre il meccanismo di comando e controllo per gestire una Seconda rivoluzione industriale basata sul loro stesso utilizzo. 5 US Energy Information Administration

17 IMPIANTI UN NUOVO MODO DI DISTRIBUIRE L ENERGIA IMPIANTI DI PRODUZIONE DECENTRATI E SVILUPPO DELLE SMART GRIDS

18 SMART GRID Schema grafico di come è sviluppata una smart grid: l elettricità è generata da microimpianti installati negli edifici (1), affiancati da impianti di generazione più grandi (2). le utenze sono dotate di apparecchi per il controllo della domanda, la protezione delle utenze e per il risparmio energetico (3), inoltre dei sensori monitorano la situazione della rete e sono in grado di intervenire tempestivamente in caso di guasto (4). Dei processori comandano il tutto (5) e vi sono batterie in grado di immagazzinare l energia non consumata (6). LA NECESSITA DI UNA SMART GRID Come abbiamo visto, nel futuro è prevedibile una generazione di energia elettrica attraverso microimpianti installati in ogni tipo di edificio e da fonti rinnovabili e distribuite, che hanno però la caratteristica di non essere costanti nel tempo. E quindi necessaria la creazione di una rete intelligente in grado di accogliere flussi di energia bidirezionali, di fare interagire produttori e consumatori e adattare con flessibilità la produzione di energia elettrica per supportare picchi e/o cali di produzione,garantendo il costante dispacciamento assieme alle centrali elettriche di produzione. Questa rete, detta smart grid, è una evoluzione delle reti di energia attuali, che si trasformerebbero in una rete infoenergetica in grado di permettere a milioni di individui che producono l'energia da loro consumata di condividere, da pari a pari, l'eventuale surplus. Gli eventi a cui dovrebbe rispondere una smart grid si potrebbero verificare in ogni punto della catena di produzione, di trasmissione, di distribuzione e di consumo dell'energia elettrica. Ad esempio dei casi possono generalmente verificarsi nell'ambiente, come la nuvolosità che blocca la radiazione solare e riduce la quantità di energia solare o una giornata molto calda che richiede un uso maggiore di aria condizionata. Potrebbero verificarsi commercialmente nel mercato della fornitura di energia elettrica, per esempio i consumatori potrebbero cambiare il loro uso di energia. Dei casi potrebbero inoltre verificarsi localmente sulla rete di distribuzione, per esempio un trasformatore AT/MT o MT/BT potrebbe guastarsi, richiedendo un temporaneo arresto di una linea di distribuzione. Infine questi casi potrebbero verificarsi in casa, per esempio tutti i dispositivi elettrici potrebbero smettere di lavorare, con il conseguente stop nell invio delle informazioni al distributore. Ogni caso motiva un cambiamento nel flusso di energia, al quale la smart grid risponde in tempo reale

19 IL NUOVO RUOLO DEL DISTRIBUTORE Per il distributore non sarà più sufficiente avere un controllo sulla produzione nazionale, ma sarà necessario monitorare, gestire e integrare anche a livello locale la distribuzione di energia prodotta in bassa e in media tensione, con particolare attenzione a quella proveniente da fonti rinnovabili data la sua caratteristica di variabilità. Le società diventeranno i gestori di una rete infoenergetica e si allontaneranno sempre più dalla funzione di vendita di energia prodotta in proprio, per diventare fornitrici di servizi, utilizzando le proprie competenze per gestire l'energia degli altri. In futuro le società di distribuzione elettrica, in questa nuova ottica, cogestiranno l'uso dell'energia da parte delle imprese nell'intera catena del valore, così come oggi le società del settore IT, come l'ibm, assistono le imprese nella gestione delle informazioni. LA SMART GRID NELLE NOSTRE CASE Poiché il prezzo dell'elettricità varia all'interno della rete durante le ventiquattro ore, informazioni in tempo reale segnalate dal display di un contatore intelligente installato in ogni edificio consentiranno una determinazione dinamica del prezzo, permettendo al singolo consumatore di aumentare o diminuire il proprio uso di energia automaticamente, in funzione del prezzo. Quindi per la creazione di tale smart grid è necessaria l'installazione di contatori intelligenti, sensori della rete di trasmissione e tecnologie di accumulazione e conservazione che garantiscano una distribuzione dell'elettricità ad alta tecnologia. Perseguire questo risultato è complesso ma si sta raggiungendo per gradi. Ad esempio, al momento è possibile distinguere le ore di maggiore richiesta dalle ore di minore consumo facendo pagare un costo superiore a chi utilizza l'energia nelle ore di punta attraverso il meccanismo delle fasce orarie e dando contemporaneamente un incentivo maggiore a chi produce nelle medesime ore. Inoltre l Enel sta procedendo con l installazione nelle abitazioni di contatori intelligenti e portando avanti un progetto, quello del Telegestore, per la gestione remota dei nuovi contatori. Attraverso l infrastruttura di tele gestione (un insieme di apparati elettronici interconnessi, di cui il contatore intelligente è parte integrante) l Enel può, in ogni istante e in modo automatico, eseguire a distanza numerose rilevazioni come la lettura dei consumi di ogni cliente, raccogliere i dati relativi alla qualità della fornitura di energia elettrica e monitorare in tempo reale la continuità del servizio, intervenendo tempestivamente su eventuali guasti o malfunzionamenti della rete e gestendo l erogazione di energia. 6 L EUROPA E LE FONTE RINNOVABILI Le condizioni necessarie per sviluppare una smart grid (e più in generale i cinque pilastri della Terza rivoluzione industriale) a livello continentale sono ben chiare all'unione Europea, che ha sviluppato un apposito piano. Gli obiettivi Europei , prevedono entro il 2020 la riduzione del 20% delle emissioni di gas serra rispetto ai livelli del 1990, l aumento dell efficienza energetica del 20%, e il 20% di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. 6 Enel Distribuzione,

20 Entro il 2020, l'unione europea si auspica di trarre il 30% dell'elettricità di cui necessita da fonti di energia verdi, questo significa che la rete elettrica deve essere digitalizzata e resa intelligente per gestire energia intermittente proveniente da fonti rinnovabili e ceduta alla rete da decine di migliaia di minuscoli produttori locali. Naturalmente sarà anche essenziale sviluppare e applicare rapidamente tecnologie di immagazzinamento 7 dell'energia in tutta l'infrastruttura dell'unione europea per evitare che l'elettricità prodotta in eccesso rispetto al fabbisogno vada perdutaed è importante incentivare i settori immobiliare ed edile per stimolare la conversione di circa 190 milioni di edifici in tutti i paesi dell'unione europea, al fine di trasformarli in microcentrali di generazione che riescano a sfruttare le fonti rinnovabili di energia in loco, cedendo il surplus alla rete intelligente. LA SITUAZIONE ITALIANA Il grafico mostra l aumento negli anni della quota di energia elettrica proveniente da fonti rinnovabili in Italia, in relazione alla scala di quote traguardo ipotizzata per raggiungere gli obiettivi europei , per quanto riguarda la produzione di energia elettrica appunto. (fonte SIMERI ) 8 Gli obiettivi europei sono stati declinati in obiettivi nazionali, che per l Italia si traducono nel raggiungere un livello di produzione di energia da fonti rinnovabili del 17% entro il , nel 2011 secondo l Eurostat l Italia aveva raggiunto la quota dell 11,5% di consumo di energia elettrica da fonti rinnovabili. Secondo uno studio di Arturo Lorenzoni del dipartimento di ingegneria elettrica dell'università di Padova, nel nostro paese nel 2013 sarà raggiunta la gridparity ( parità della rete significa che il costo di generazione di elettricità da fonti alternative è minore o uguale al costo di generazione da combustibili fossili tradizionali o nucleari), ed anzi questa favorevole situazione già si presenta per gli impianti del sud Italia e per gli esercizi (come quelli industriali-commerciali) che presentano un rilevante autoconsumo dell energia prodotta. 10 Inoltre il GSE (Gestore Servizi Energetici) dopo il conto energia, che finanziava l installazione di impianti fotovoltaici, ha introdotto a fine 2012 il conto termico, che prevede l incentivazione di interventi per l incremento dell efficienza energetica e per la produzione di energia termica da fonti rinnovabili. Se consideriamo la possibilità di immagazzinare l energia (elettrica e/o termica) prodotta dagli impianti rinnovabili, che abbiamo visto diventano sempre più convenienti, è facile capire come un futuro in cui l energia non sia più prodotta da fonti fossili, ma da microimpianti di proprietà dei consumatori non sia una visione utopica, ma un traguardo non lontano dal raggiungimento. 7 Vedi sezione TDP 8 SIMERI, Sistema Italiano per il Monitoraggio Statistico delle Energie Rinnovabili, 9 Enel Distribuzione, 10 qualenergia.it