Benvenuti nell'era dei ritorni decrescenti


lunedì 30 giugno 2014

Acqua fotovoltaica

DaResource crisis”. Traduzione di MR

di Ugo Bardi


Acqua prodotta condensando l'umidità dell'aria usando energia solare (nella foto: Francesco El Asmar) Foto di Ugo Bardi

Quando ho cominciato a lavorare alla produzione di acqua dall'umidità atmosferica, io stesso e il mio collega ed amico Toufic El Asmar pensavamo fosse un'idea folle. L'energia è costosa e la condensazione dell'acqua ne richiede molta. Tuttavia, continuando a lavorare al concetto, abbiamo capito che aveva senso. Certo, ci vuole energia ma, col progresso delle tecnologia, l'energia rinnovabile sta diventando sempre più a buon mercato. E in certi momenti, l'energia rinnovabile costa realmente zero. In quei momenti, si dovrebbe immagazzinare, ma l'immagazzinamento è la parte costosa dell'energia rinnovabile. Quindi, perché non trasformare l'energia solare in qualcosa che possiamo immagazzinare con un costo basso o senza costo, per esempio in acqua potabile pulita? Dopo tutto, l'acqua sta rapidamente diventando un bene costoso in molte regioni del mondo.

Così è nata l'idea di una “macchina solare per l'acqua” che usa energia elettrica da pannelli fotovoltaici per alimentare un condensatore d'acqua che raccoglie l'umidità dell'aria. L'acqua viene quindi filtrata e resa potabile aggiungendo una piccola quantità di sali naturali. La macchina è più complessa di così, raccoglie anche acqua piovana e può pulire e purificare acqua da quasi ogni sorgente, producendo fino a 200 litri di acqua pura al giorno. I suoi pannelli solari la rendono del tutto autosufficiente: può essere messa ovunque, non deve essere collegata alla rete (anche se potrebbe). E' quindi buona per luoghi remoti, per situazioni di emergenza e per diverse necessità. Ecco il sistema “Acqua dal Sole” il giorno della sua presentazione ufficiale a Capannori. Le persone coinvolte nel progetto sono allineate di fronte alla macchina (compreso il sottoscritto).


Ora che vi ho raccontato l'essenziale, lasciate che vi racconti qualche dettaglio in più su questa idea. E' cominciato tutto qualche anno fa, quando io e Toufic El Asmar abbiamo preparato un progetto sull'uso dei collettori solari per produrre aria condizionata nei paesi del Nord Africa e del Medio Oriente. L'idea è stata che quei paesi godono di un grande irraggiamento solare che potrebbe essere raccolta usando specchi parabolici per scaldare un sistema di aria condizionata ad assorbimento. Il progetto è stato approvato dalla Commissione Europea con nome di “REACT” ed ha portato alla fabbricazione di due prototipi, uno in Marocco e l'altro in Giordania.

Col passare del tempo, tuttavia, la rapida discesa del prezzo dei pannelli fotovoltaici ha reso obsoleti i collettori solari parabolici. Ma mentre lavoravamo al progetto REACT, abbiamo notato che la refrigerazione poteva produrre moltissima acqua per condensazione dall'aria. Questo ci ha portato a studiare il tema più in dettaglio e la Commissione Europea ha sponsorizzato un progetto denominato “Aqua Solis”. La nostra idea è stata di studiare un approccio completamente diverso rispetto agli impianti di desalinizzazione su larga scala che vengono comunemente usati oggigiorno per produrre acqua per i paese che non ne hanno. L'idea era quella di sviluppare sistemi “su scala di villaggio”, versioni migliorate della vecchia idea del “distillatore solare”. Economico, semplice e senza necessità di costosi sistemi di tubazioni necessari per gli impianti di desalinizzazione convenzionali. L'idea di fondo era quella di creare sistemi versatili che potessero usare energia fotovoltaica per produrre acqua , ma anche per qualsiasi uso in ogni particolare momento.

Col tempo, si studio si è evoluto in un brevetto depositato da me (Ugo Bardi) e da Toufic El Asmar e poi in un dispositivo funzionante: il sistema “Acqua dal Sole”, costruito dalle aziende italiane  al momento Sinapsi e Sinerlab, su un progetto di Archistudio. Il sistema “Acqua dal Sole” al momento si trova in un'area vicina all'aeroporto di Capannori (vicino a Lucca) dove una compagnia aeronautica ad alta tecnologia, la Zefiro, ha gentilmente offerto uno spazio di prova. L'acqua prodotta è gratuita per chiunque passi di lì, anche se per ragioni burocratiche leggerete sul rubinetto la scritta “non potabile”. Ma è del tutto potabile e molto buona, posso garantirvelo!

Stiamo cercando applicazioni pratiche e mercati per questo apparecchio. Naturalmente, ciò dipende dal costo ma, visto che i prezzi del fotovoltaico continuano a scendere, è probabile che l'acqua dall'aria possa essere una rivoluzione nel modo in cui si produce l'acqua nel mondo, specialmente in aree in cui è fortemente richiesta. Ed anche nel modo in cui viene immagazzinata l'energia rinnovabile. Una volta che avete visto il “cammello fotovoltaico” capirete quanto stia crescendo rapidamente la gamma di applicazioni dei pannelli fotovoltaici. Quella fotovoltaica è una tecnologia emergente che ha la possibilità di rimodellare il mondo in modi che, al momento, non possiamo nemmeno immaginare.




Le persone che hanno lavorato al progetto “Acqua dal Sole”

Ugo Bardi (Università di Firenze)
Eugenio Baronti (Zefiro s.r.l.)
Lorenzo Cardarella (Sinapsi s.r.l.)
Toufic El Asmar (Food and Agriculture Organization, FAO)
Filippo Niccolai (Sinerlab s.r.l.)
Francesco Niccolai (Sinerlab s.r.l.)
Michele Tosti (Sinapsi s.r.l.)


24 commenti:

  1. Argomento molto interessante. Mi chiedo però quanta acqua atmosferica si possa "spremere" in zone desertiche dove l'umidità relativa e molto molto bassa, proprio in zone dove ce ne sarebbe più bisogno. In zone tropicali con umidità relative elevata il rendimento sarebbe molto superiore. Correggetemi se sbaglio ...

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    1. A chi interessano dati specifici, scrivetemi che vi mando un review con tutti i dettagli

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    2. A parte i review, comunque, quando si entra in questo tipo di tecnologie, ti accorgi che le devi adattare all'ambiente dove le vuoi usare. Questa macchina che abbiamo sviluppato è adatta a condizioni climatiche mediterranee, che sono abbastanza umide e dove puoi raccogliere anche pioggia. Se la metti nel deserto del Sahara, non funziona! Ovvero, funziona, ma la resa farebbe schifo. Questo non vuol dire che non puoi raccogliere acqua anche nel Sahara, ma devi usare metodi diversi - c'è tutta una letteratura in proposito e ci sono sistemi molto efficienti sviluppati dagli israeliani - tipo questo: http://cleantechnica.com/2008/11/05/how-to-make-water-from-thin-air/

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    3. Salve, potrebbe inviarmi la review in bitellag@gmail.com

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    4. Buona sera, potrebbe cortesemente inviare anche a me la rewiew? zanetti.gabriele@gmail.com

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  2. una sorta di Soylent idrica. Benissimo per i momenti che verranno, anzi che sono già qui, perchè nella mia zona i vivai pistoiesi hanno avvelenato l'acqua che da ragazzo era sufficente tirare su con una pompa a mano e i vari fontanelli messi dai comuni hanno spesso acqua dal sapore imbevibile. Ammesso che l'Aqua solis abbia un sapore migliore.

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  3. Qualche anno fa lessi di un dispositivo atto ad estrarre acqua dall'aria in dotazione all'esercito di invasione statunitense in Irak; l'articolista ne parlava in termini molto entusiasti in ottica di irrigazione e di produzione di grandi quantità di acqua potabile. Anche se non specificava il principio di funzionamento, come ogni 'buon' giornalista che parla di qualcosa di cui capisce poco, penso che si basasse su qualcosa di simile alla distillazione solare.

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    1. I militari usano questi metodi - ma in modo un po' brutale, con sistemi basati sui combustibili fossili. Tipicamente con un litro di petrolio si fanno tre litri d'acqua. Se sei in guerra può anche convenire, ma sennò non ne vale la pena

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  4. Questa si che e' una invenzione che non solo sara' utile un futuro, ma e' destinata ad avere un impatto su scala planetaria. Mi raccomando, abbiate cura che nessuna multinazionale metta le mani sul brevetto e alla peggio mettete il brevetto in formato open source.

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  5. Veramente se dai prototipi si passerà davvero alla produzione su larga scala sarebbe utile se non necessario che un' azienda strutturata e competente utilizzi il brevetto per vendere il prodotto.
    L' ideale sarebbe poi che i proventi delle royalties vengano investiti dai detentori del brevetto in ricerca.
    Mi auguro che davvero succeda così e che il cammello solare abbia un radioso futuro.

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  6. La questione è : ma queste innovazioni non permetteranno ancora un'ulteriore crescita della consistenza numerica della specie de Il Predatore ecocida?

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    1. Questi problemi di solito si autorisolvono, anche se la soluzione non è sempre piacevole per chi li ha causati

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  7. Quanti barili di petrolio servono per produrre un pannello da 200 Wp?

    E quanta energia è necessaria per condensare 1 litro d'acqua con temperatura ambientale di 25 °C e UR 30%?

    Io in chimica-fisica non ero molto bravo.

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    1. Mandami una tua e-mail, ti mando un review con tutti i dati.

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    2. ugo.bardi(scribillo)unifi.it

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  8. Avrei qualche domanda generale sulla tecnologia fotovoltaica:
    quanto è riciclabile un pannello fotovoltaico?
    quali materie prime fondamentali utilizza (ad esempio per l' eolico le terre rare sono un collop di bottiglia)?
    queste materie prime sono soggette anch' esse alla legge dei ritorni decrescenti?

    Ringrazio in anticipo per le risposte.

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    1. Non è possibile rispondere in maniera concisa alle due e tue domande.
      Ma legge dei ritorni decrescenti è una legge universale.

      Se ti cade una banconota da 500 euro per terra o una monettina da un centesimo di euro la fatica per inchinarti è la stessa ma il vantaggio di raccoglierla è cinquantamila volte tanto per la banconota.

      E se dovessi raccogliere cinquantamila monetine da un centesimo, sparse in un dozzina di mucchi, oppure sparpagliate in un vasto ginepraio, anche se il valore del raccolto sarebbe lo stesso la fatica impiegata potrebbe non valere la pena di rompersi la schiena.

      Credo che questo ti possa illuminare a proposito dei rendimenti decrescenti.

      Le terre rare, non sono poi così rare, ma rarefatte nei loro minerali d'origine, perciò occorre molta energia per estrarle.Quindi sprecarle anche non ricliclandole integralmente è a termine nemmeno lungo , dannoso e stupido.
      Il fatto è, e qui i ritorni decrescenti ritornato con sgradevole puntualità, che come nei dispositivi a LED, le quantità di elementi rari come il gallio e un po' meno rari come l'arsenico sono inglobati in materiali comuni in quantità anche migliaia di volte superiori.
      E quindi estrarli dalla massa di materiali molto meno preziosi costa molta preziosa energia.
      Questo è il motivo per cui tutta la merce usa e getta che impiega terre rare o elementi chimici rari è di fatto un'arma di distruzione differita della civiltà contemporanea.

      Marco Sclarandis.

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    2. Grazie delle risposte.
      Purtroppo anche se incomplete, dando per valida l' universalità della legge tanto citata (ho seri dubbi che lo sia ma qua molti la considerano come assodata) e ipotizzando (salvo smentite ben fondate) che i pannelli solari si producono con elementi chimici preziosi e difficilmente riciclabili se ne deduce che la tecnologia fotovoltaica ben difficilmente potrà sostituire le fonti di produzione di en. elettrica tradizionale perchè soffre in fondo dello stesso tallone d' Achille.

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  9. Avete una idea del costo di acquisto e di manutenzione ? Grazie

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  10. Phitio in questo forum
    http://forum.corriere.it/fotovoltaico-ed-eolico/
    puoi rivolgere domande di dettaglio ed un esperto ti risponderà.

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  11. Egregio Ingegnere , mi chiamo Antonio Bassu da sassari , con alcuni amici , avremo intenzione di creare un orto tappeto da posizionare nel deserto per la realizzazione di micro aziende che producano contemporaneamente , pesci , carni, verdure frutti e legumi. In definitiva il sostentamento senza essere collegati a nessuna rete elettrica e idrica , nel deserto appunto. Mi servirebbe conoscere i particolari del vostro progetto ed anche se possibile i costi approssimativi x mc di acqua. La ringrazio anticipatamente

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    1. Caro Antonio, scrivimi per favore a ugo.bardi(scribillo)unifi.it, ne parliamo

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