Il Maniero Digitale diventa anche Maniero Fotovoltaico

Ultimo aggiornamento: 2024/08/16 14.00.

Da metà luglio il Maniero Digitale ha attivato un impianto fotovoltaico collettivo da 282 kWp. Ora i criticoni dell’auto elettrica non possono più attaccarmi dicendo che la corrente che uso arriva da centrali inquinanti. A parte che le centrali inquinano comunque molto meno di milioni di marmitte di dubbia manutenzione, adesso l’energia elettrica mi arriva direttamente dal sole, sul tetto di casa, a chilometri zero. Da dove arriva di preciso la benzina o il gasolio che mettono dentro la loro auto? E come ci arriva? Appunto. 

I kWp (kilowatt di picco) sono un valore di riferimento che si usa per indicare in modo standardizzato la potenza massima teorica di un impianto fotovoltaico. Ci sono tante piccole cose da imparare, e tante piccole abitudini da cambiare, in cambio del piacere di bollette più leggere e di un impatto ambientale ridotto. Adesso carichiamo le auto di giorno invece che di notte, e di giorno facciamo andare lavatrice e lavastoviglie, che prima accendevamo la sera. Lo scaldabagno è elettrico ad accumulo, e adesso accendiamo anche lui la mattina, quando i pannelli cominciano a produrre, e lo spegniamo nel tardo pomeriggio.

Allego un paio di schermate del sistema di monitoraggio al quale ho accesso via Internet, come tutti i proprietari delle case della residenza in cui si trova il Maniero Digitale. In rosso c’è il consumo dell’intera residenza quando non viene coperto dai pannelli, in giallo c’è la produzione complessiva e in verde c’è il consumo coperto dai pannelli.

Il picco di consumi notturni intorno alle 22 è probabilmente legato all’accensione degli scaldabagno della residenza, che per ora si accendono automaticamente di notte per sfruttare la tariffa elettrica notturna come in passato (noi invece lo commutiamo manualmente e probabilmente installeremo un timer per automatizzare accensione e spegnimento).

Come noterete, per buona parte della giornata abbiamo moltissima potenza in eccedenza, ma adesso siamo in estate, quindi con la massima insolazione, e questo impianto è pensato per gestire almeno in parte le future termopompe per il riscaldamento delle singole case.

Sulle tariffe definitive sto ancora aspettando una comunicazione formale. Le pubblicherò non appena le avrò, per fare due conti sulla convenienza puramente economica. Ma avere energia dal sole, tagliando fuori tutta la filiera del petrolio e i suoi gestori a dir poco impresentabili, non ha prezzo.

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Aggiungo man mano qualche dato che mi è stato chiesto nei commenti.

• Abbiamo iniziato a parlare di impianto fotovoltaico collettivo almeno a fine 2021 (la prima proposta che abbiamo ricevuto e che ho tenuto è di dicembre 2021).
• Il consumo complessivo annuo del Maniero Digitale (casa mia, non tutte le villette della residenza) è stato 8560 kWh negli ultimi 12 mesi, tutto compreso: auto elettriche, scaldabagno elettrico, fornelli elettrici, condizionatori elettrici, secondo la bolletta più recente.
• Questo consumo annuo ci è costato 2'523,06 CHF (2647 euro) IVA compresa, per cui a torta finita abbiamo pagato mediamente 29,47 centesimi al kWh.
• Il nostro contatore è abilitato a erogare fino a 17 kW, e infatti carico spesso l’auto a 10 kW a casa. Comodissimo.
• Se i dati di progetto (datati 2022) che ho ricevuto corrispondono a quello che è stato poi realizzato (ci possono essere stati cambiamenti in corso d’opera), l’impianto copre una superficie di 1390 metri quadrati sui tetti della residenza ed è composto da 695 moduli (i pannelli sono molti di meno). Il software di monitoraggio (SolarLog) mi dice che ci sono sette inverter.
• Formalmente la residenza è classificata come Raggruppamento ai fini del Consumo Proprio o RCP.

*Podcast RSI - Arte avvelenata contro l’intelligenza artificiale

Questo articolo è stato migrato al nuovo blog Attivissimo.me. Eventuali aggiornamenti saranno pubblicati lì.

Pubblicazione iniziale: 2024/06/21 7:12. Ultimo aggiornamento: 2024/07/04 16:15.

È disponibile subito il podcast di oggi de Il Disinformatico della Radiotelevisione Svizzera, scritto, montato e condotto dal sottoscritto: lo trovate qui sul sito della RSI (si apre in una finestra/scheda separata) e lo potete scaricare qui.

Le puntate del Disinformatico sono ascoltabili anche tramite iTunes, Google Podcasts, Spotify e feed RSS.

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[CLIP: La scena del libro avvelenato da “Il Nome della Rosa”]

Le intelligenze artificiali generative, quelle alle quali si può chiedere di generare un’immagine imitando lo stile di qualunque artista famoso, sono odiatissime dagli artisti, che già da tempo le accusano di rubare le loro opere per imparare a imitarle, rovinando il mercato e sommergendo le opere autentiche in un mare di imitazioni mediocri. La stessa cosa sta succedendo adesso anche con i film: software come il recentissimo Dream Machine creano video sfacciatamente ispirati, per non dire copiati, dai film d’animazione della Pixar.

Le società che operano nel settore dell’intelligenza artificiale stanno facendo soldi a palate, ma agli artisti di cui imitano il lavoro non arriva alcun compenso. Pubblicare una foto, un’illustrazione o un video su un sito o sui social network, come è normale fare per farsi conoscere, significa quasi sempre che quell’opera verrà acquisita da queste società. E questo vale, oltre che per le immagini di fotografi e illustratori, anche per le nostre foto comuni.

Ma ci sono modi per dire di no a tutto questo. Se siete artisti e volete sapere come impedire o almeno limitare l’abuso delle vostre opere, o se siete semplicemente persone che vogliono evitare che le aziende usino le foto che avete scattato per esempio ai vostri figli, potete opporvi almeno in parte a questo trattamento. E nei casi peggiori potete addirittura mettere del veleno digitale nelle vostre immagini, così le intelligenze artificiali che le sfoglieranno ne verranno danneggiate e non le potranno usare, un po’ come nel romanzo e nel film Il nome della rosa di cui avete sentito uno spezzone in apertura.

Vi interessa sapere come si fa? Ve lo racconto in questa puntata del Disinformatico, il podcast della Radiotelevisione Svizzera dedicato alle notizie e alle storie strane dell’informatica. Questa è la puntata del 21 giugno 2024. Benvenuti. Io sono Paolo Attivissimo.

[SIGLA di apertura]

Reclutati a forza

I generatori di immagini basati sull’intelligenza artificiale sono diventati estremamente potenti e realistici nel giro di pochissimo tempo. Il problema è che questi generatori sono stati creati, o più precisamente addestrati, usando le immagini di moltissimi artisti, senza il loro consenso e senza riconoscere loro alcun compenso.

Ogni intelligenza artificiale, infatti, ha bisogno di acquisire enormi quantità di dati. Una IA concepita per generare testi deve leggere miliardi di pagine di testo; una IA pensata per generare immagini deve “guardare”, per così dire, milioni di immagini, e così via. Il problema è che questi dati spesso sono presi da Internet in maniera indiscriminata, senza chiedere permessi e senza dare compensi.

Gli artisti dell’immagine, per esempio grafici, illustratori, fotografi e creatori di video, normalmente pubblicano le proprie opere su Internet, specialmente nei social network, per farsi conoscere, e quindi anche i loro lavori vengono acquisiti dalle intelligenze artificiali.

Il risultato di questa pesca a strascico è che oggi è possibile chiedere a un generatore di immagini di creare una foto sintetica o un’illustrazione nello stile di qualunque artista, per esempio un uomo in bicicletta nello stile di Gustav Klimt, di Raffaello, di Andy Warhol o dei mosaicisti bizantini, e si ottiene in una manciata di secondi un’immagine che scimmiotta il modo di disegnare o dipingere o creare mosaici o fare fotografie di quegli artisti. In alcuni casi si può addirittura inviare a questi generatori un’immagine autentica creata da uno specifico artista e chiedere di generarne una versione modificata. E lo si può fare anche per gli artisti ancora in vita, che non sono per nulla contenti di vedere che un software può sfornare in pochi istanti migliaia di immagini che scopiazzano le loro fatiche.

DALL-E 3 cerca di imitare lo stile di Klimt.

DALL-E 3 genera questa immagine di un uomo in bicicletta nello stile dei mosaicisti bizantini.

DALL-E 3 cerca di imitare lo stile di Raffaello.

Sono imitazioni spesso grossolane, che non ingannerebbero mai una persona esperta ma che sono più che passabili per molti utenti comuni, che quindi finiscono per non comperare gli originali. Per gli artisti diventa insomma più difficile guadagnarsi da vivere con la propria arte, e quello che è peggio è che i loro mancati ricavi diventano profitti per aziende stramiliardarie.

Inoltre pochi giorni fa è stato presentato il software Dream Machine, che permette di generare brevi spezzoni di video partendo da una semplice descrizione testuale, come fa già Sora di OpenAI, con la differenza che Sora è riservato agli addetti ai lavori, mentre Dream Machine è pubblicamente disponibile. Gli esperti hanno notato ben presto che nei video dimostrativi di Dream Machine non c’è solo un chiaro riferimento allo stile dei cartoni animati della Pixar: c’è proprio Mike Wazowski di Monsters & Co, copiato di peso.

Unleash your inner monster maker 🎥: Monster Camp by @monster_library pic.twitter.com/HyH56WyvAr

— Luma AI (@LumaLabsAI) June 12, 2024

Un video realizzato con Dream Machine, chiaramente ispirato ai personaggi di Monsters & Co.

Fotogramma tratto dal video, a 0:57 circa. Wazowski è ben visibile a sinistra dello zucchero filato.

Sarà interessante vedere come la prenderà la Disney, che detiene i diritti di questi personaggi e non è mai stata particolarmente tenera con chi viola il suo copyright.

Il problema delle immagini acquisite senza consenso dalle intelligenze artificiali riguarda anche le persone comuni che si limitano a fare foto di se stessi o dei propri figli. L’associazione Human Rights Watch, ai primi di giugno, ha segnalato che negli archivi di immagini usati per addestrare le intelligenze artificiali più famose si trovano foto di bambini reali, tratte dai social network, con tanto di nomi e cognomi che li identificano. Questi volti possono quindi riemergere nelle foto sintetiche illegali di abusi su minori, per esempio.

Il problema, insomma, è serio e tocca tutti. Vediamo quali sono le soluzioni.

Fermate il mondo, voglio scendere

Togliere tutte le proprie immagini da Internet, o non pubblicarle affatto online, è sicuramente una soluzione drasticamente efficace, in linea di principio, ma in concreto è una strada impraticabile per la maggior parte delle persone e soprattutto per gli artisti e i fotografi, per i quali Internet è da sempre la vetrina che permette loro di farsi conoscere e di trovare chi apprezza le loro creazioni. E comunque ci sarà sempre qualcuno che le pubblicherà online, quelle immagini, per esempio nelle versioni digitali delle riviste o dei cataloghi delle mostre.

Un altro approccio che viene facilmente in mente è il cosiddetto watermarking: la sovrapposizione di diciture semitrasparenti che mascherano in parte l’immagine ma la lasciano comunque visibile, come fanno le grandi aziende di immagini stock, per esempio Getty Images, Shutterstock o Adobe. Ma le intelligenze artificiali attuali sono in grado di ignorare queste diciture, per cui questa tecnica è un deterrente contro la pubblicazione non autorizzata ma non contro l’uso delle immagini per l’addestramento delle IA.

Va un po’ meglio se si usa il cosiddetto opt-out: l’artista manda un esemplare della propria foto o illustrazione ai grandi gestori di intelligenze artificiali e chiede formalmente che quell’immagine sia esclusa d’ora in poi dall’addestramento o training dei loro prodotti. Lo si può fare per esempio per DALL-E 3 di OpenAI, che viene usato anche dai generatori di immagini di Microsoft, oppure per Midjourney e Stability AI, mandando una mail agli appositi indirizzi. Lo si può fare anche per le intelligenze artificiali gestite da Meta, ma con molte limitazioni e complicazioni. Trovate comunque tutti i link a queste risorse su Disinformatico.info.

Il problema di questa tecnica di opt-out è che è tediosissima: in molti casi richiede infatti che venga inviato a ogni gestore di generatori di immagini un esemplare di ogni singola illustrazione o foto da escludere, e quell’esemplare va descritto in dettaglio. Se un artista ha centinaia o migliaia di opere, come capita spesso, segnalarle una per una è semplicemente impensabile, ma è forse fattibile invocare questa esclusione almeno per le immagini più rappresentative o significative dello stile di un artista o di un fotografo.

C’è anche un’altra strada percorribile: pubblicare le proprie immagini soltanto sul proprio sito personale o aziendale, e inserire nel sito del codice che dica a OpenAI e agli altri gestori di intelligenze artificiali di non sfogliare le pagine del sito e quindi di non acquisire le immagini presenti in quelle pagine.

In gergo tecnico, si inserisce nel file robots.txt del proprio sito una riga di testo che vieta l’accesso al crawler di OpenAI e compagni. Anche in questo caso, le istruzioni per OpenAI e per altre società sono disponibili su Disinformatico.info [le istruzioni per OpenAI sono qui; quelle per altre società sono qui].

[2024/06/25 11:30: In alcuni casi si può anche bloccare il range di indirizzi IP di ChatGPT. In questo modo non serve chiedere per favore, come nel caso di robot.txt, ma si blocca e basta]

Si può anche tentare la cosiddetta segmentazione: in pratica, le immagini non vengono pubblicate intatte, ma vengono suddivise in porzioni visualizzate una accanto all’altra, un po’ come le tessere di un mosaico, per cui le intelligenze artificiali non riescono a “vedere”, per così dire, l’immagine completa, mentre una persona la vede perfettamente. Uno dei siti che offrono questo approccio è Kin.art.

Tutti questi metodi funzionano abbastanza bene: non sono rimedi assoluti, ma perlomeno aiutano a contenere il danno escludendo le principali piattaforme di generazione di immagini. Tuttavia sono molto onerosi, e ci sarà sempre qualche start-up senza scrupoli che ignorerà le richieste di esclusione o troverà qualche modo di eludere questi ostacoli. Sarebbe bello se ci fosse un modo per rendere le proprie immagini inutilizzabili dalle intelligenze artificiali in generale, a prescindere da dove sono pubblicate.

Quel modo c’è, ed è piuttosto drastico: consiste nell’iniettare veleno digitale nelle proprie creazioni.

Veleno digitale: IA contro IA

Parlare di veleno non è un’esagerazione: il termine tecnico per questo metodo è infatti data poisoning, che si traduce con “avvelenamento dei dati”. In pratica consiste nell’alterare i dati usati per l’addestramento di un’intelligenza artificiale in modo che le sue elaborazioni diano risultati errati o completamente inattendibili.

Nel caso specifico della protezione delle proprie immagini, il data poisoning consiste nel modificare queste immagini in modo che contengano alterazioni che non sono visibili a occhio nudo ma che confondono o bloccano completamente il processo di addestramento di un’intelligenza artificiale. Semplificando, l’intelligenza artificiale acquisisce una foto del vostro gatto, ma grazie a queste alterazioni la interpreta come se fosse la foto di un cane, di una giraffa o di una betoniera, anche se all’occhio umano si tratta chiaramente della foto di un bellissimo gatto.

Ci sono programmi appositi per alterare le immagini in questo modo: Glaze e Nightshade, per esempio, sono gratuiti e disponibili per Windows e macOS. Richiedono parecchia potenza di calcolo e svariati minuti di elaborazione per ciascuna immagine, ma è possibile dare loro un elenco di immagini e farle elaborare tutte automaticamente. Non sono infallibili, e alcune aziende di intelligenza artificiale adottano già tecniche di difesa contro queste alterazioni. Ma nella maggior parte dei casi queste tecniche consistono semplicemente nell’ignorare qualunque immagine che contenga indicatori di queste alterazioni, per cui se il vostro scopo è semplicemente evitare che le vostre immagini vengano incluse nell’addestramento di un’intelligenza artificiale, Glaze e Nightshade vanno benissimo.

Trilli, la gatta del Maniero Digitale, in versione normale...

...e in versione “avvelenata” con Glaze.

Mist è un altro programma di questo tipo, ma invece di alterare le immagini in modo che la IA le interpreti in modo completamente errato le modifica in una maniera speciale che fa comparire una sorta di watermark o sovrimpressione decisamente sgradevole, una sorta di velo di geroglifici, in ogni immagine generata partendo da immagini trattate con Mist, che come i precedenti è gratuito e disponibile per macOS e Windows e richiede una scheda grafica piuttosto potente e tempi di elaborazione significativi.

C’è una sottile ironia nell’usare software basati sull’intelligenza artificiale per sconfiggere le aziende basate sull’intelligenza artificiale, ma in tutta questa rincorsa fra guardie e ladri non bisogna dimenticare che questi software consumano quantità preoccupanti di energia per i loro calcoli straordinariamente complessi: a gennaio 2024, l’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) ha pubblicato una stima secondo la quale il 4% della produzione di energia mondiale nel 2026 sarà assorbito dai data center, dalle criptovalute e dall’intelligenza artificiale. Per dare un’idea di cosa significhi, il 4% equivale al consumo energetico di tutto il Giappone.*

* “Electricity consumption from data centres, artificial intelligence (AI) and the cryptocurrency sector could double by 2026. Data centres are significant drivers of growth in electricity demand in many regions. After globally consuming an estimated 460 terawatt-hours (TWh) in 2022, data centres’ total electricity consumption could reach more than 1 000 TWh in 2026. This demand is roughly equivalent to the electricity consumption of Japan” (pag. 8).

La stessa agenzia ha calcolato che una singola ricerca in Google consuma 0,3 wattora di energia elettrica [dato risalente al 2009, probabilmente migliorato da allora], mentre una singola richiesta a ChatGPT ne consuma 2,9, ossia quasi dieci volte di più. Per fare un paragone, se tutti usassero ChatGPT invece di Google per cercare informazioni, la richiesta di energia aumenterebbe di 10 terawattora l’anno, pari ai consumi annui di un milione e mezzo di europei.*

* “Search tools like Google could see a tenfold increase of their electricity demand in the case of fully implementing AI in it. When comparing the average electricity demand of a typical Google search (0.3 Wh of electricity) to OpenAI’s ChatGPT (2.9 Wh per request), and considering 9 billion searches daily, this would require almost 10 TWh of additional electricity in a year.“ (pag. 34, che cita come fonte l’articolo accademico del 2023 The growing energy footprint of artificial intelligence di Alex De Vries su Joule, https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.09.004).
Il dato di 0,1 Wh (1 kJ) è citato da Google in questo post del 2009: “Together with other work performed before your search even starts (such as building the search index) this amounts to 0.0003 kWh of energy per search, or 1 kJ. For comparison, the average adult needs about 8000 kJ a day of energy from food, so a Google search uses just about the same amount of energy that your body burns in ten seconds. In terms of greenhouse gases, one Google search is equivalent to about 0.2 grams of CO2. The current EU standard for tailpipe emissions calls for 140 grams of CO2 per kilometer driven, but most cars don't reach that level yet. Thus, the average car driven for one kilometer (0.6 miles for those in the U.S.) produces as many greenhouse gases as a thousand Google searches.”
FullFact ha svolto una ricerca sull’argomento e non ha trovato dati più recenti, ma nota che “Google told us that since then it has made its data centres more energy efficient. We also spoke to Yannick Oswald, a PhD researcher in energy footprints at the University of Leeds who told us that if the energy consumption of a Google search has changed since 2009, it’s most likely to have decreased due to improvements in energy efficiency”.
Il confronto con il consumo degli utenti europei è tratto da questo articolo di Vox di marzo 2024.

Pensateci, la prossima volta che invece di usare un motore di ricerca vi affidate a un’intelligenza artificiale online.

Fonti aggiuntive: How to keep your art out of AI generators, The Verge; How watermarks can help protect against fraud with generative AI like ChatGPT, Fast Company.

Serve troppa energia per le auto elettriche? Ecco come dimezzarla, con auto da oltre 1000 km di autonomia che consumano la metà delle attuali

Ultimo aggiornamento: 2022/11/06 11:10.

Una delle critiche più frequenti alla mobilità elettrica è che non ci sia energia elettrica sufficiente per caricare milioni di automobili. Le analisi degli esperti dicono che non è così, perché la percorrenza media giornaliera è ben sotto i 40 chilometri e quindi i kWh necessari ogni giorno sono una manciata abbastanza facile da gestire con una carica lenta diurna o notturna; gli ammodernamenti progressivi della rete elettrica che verranno fatti nei decenni che ci vorranno per rimpiazzare tutte le auto a carburante saranno all’altezza della situazione, a detta degli addetti ai lavori, se ci si rimbocca le maniche invece di proclamare che ogni cambiamento è impossibile.

Ma in momenti come questo, in cui la generazione di energia elettrica è azzoppata dalla scarsità d’acqua (necessaria per raffreddare le centrali elettriche nucleari, a combustibili fossili e idroelettriche) e la Russia minaccia di tagliare le forniture di gas per bullismo geopolitico, è comprensibile che ci si preoccupi che la transizione alla mobilità elettrica sia un passo troppo difficile da fare.

Quello che spesso non si considera in questa preoccupazione, però, è che invece di costruire nuove centrali per caricare le automobili elettriche si possono ridurre i consumi di queste auto. E si possono ridurre tantissimo.

Ridurre i consumi dei veicoli elettrici significa che il loro fabbisogno energetico diventa minore, che è già una buona cosa, ma significa anche che i loro costi operativi diminuiscono, rendendo le auto elettriche ancora più convenienti rispetto ai veicoli a carburante (già ora caricare un’elettrica costa un quarto di quello che costa fare gli stessi chilometri con un’auto tradizionale; immaginate quanto diventa attraente e conveniente un’auto che costa sei-otto volte meno da rifornire).

Non solo: auto che consumano meno si ricaricano più in fretta, riducendo le attese alla colonnina, e hanno bisogno di batterie più piccole a parità di autonomia, per cui riducono anche il fabbisogno di materiali e l’impatto ambientale (oppure rendono possibili grandissime autonomie usando le batterie attuali). C’è insomma una sorta di effetto valanga positivo.

Il 90% di risparmio al chilometro, 1200 km di autonomia elettrica e la possibilità di caricare semplicemente parcheggiando l’auto al sole vi interessano? Sono risultati già fattibili adesso, con la tecnologia attuale, a patto di ripensare a fondo il concetto di automobile e di allontanarsi dalla mania attuale di costruire veicoli inutilmente enormi che hanno l’aerodinamica di una lavastoviglie. Non va dimenticato, infatti, che a velocità autostradali gran parte dell’energia viene consumata per fendere l’aria. Pretendere di farlo con le forme ipertrofiche e squadrate che vanno così tanto di moda adesso è una follia.

Vi propongo una rassegna di alcuni esempi di quello che si sta facendo nella ricerca e che si fa concretamente, con veicoli che si possono acquistare già adesso. Le tecniche usate per ottenere questi risultati non sono fantascienza: sono, fondamentalmente, ottimizzazioni dei motori e dei materiali, riduzione dei pesi e forme aerodinamiche più efficienti. Nulla che non si possa fabbricare su vasta scala, insomma.

Mercedes Vision EQXX

Una casa automobilistica estremamente tradizionale come Mercedes ha realizzato un prototipo di auto puramente elettrica che fa 1200 km con una carica e consuma 8,7 kWh/100 km (11,25 km/kWh). Per fare un confronto, un’auto elettrica attuale consuma oltre il doppio. La mia Tesla Model S, per esempio,  a velocità autostradali consuma 18-20 kWh/100 km, ossia fa da 5 a 6 km con un kWh. Questa Mercedes fa più del doppio della strada con gli stessi kWh.

L’auto, una berlina a quattro posti lunga 4,97 metri, ottiene questo risultato usando varie soluzioni. Ha un motore singolo invece dei due montati su molte auto elettriche attuali, e questo aiuta a ridurre il peso (che è di 1700 kg, di cui 488 kg sono costituiti dalla batteria da 100 kWh, che è a raffreddamento passivo per ridurne la massa ed evitare il consumo energetico di pompe e ventole); ha un impianto di climatizzazione ultraleggero e alimentato dal pannello fotovoltaico sul tetto, in modo da non incidere sulla batteria primaria; monta pneumatici a bassa resistenza al rotolamento e cerchi lenticolari per ridurre la turbolenza prodotta dal passaruota; e ha un’aerodinamica efficientissima (Cd 0,17), alla quale contribuisce uno spoiler posteriore retrattile, che cambia la forma del retro dell’auto allungandola quando è in movimento, in modo da farle assumere una sagoma più vicina a quella ideale. Su Ars Technica trovate una dettagliata recensione con altre informazioni tecniche.

Sorprendentemente, quest’auto non usa telecamere al posto degli specchietti retrovisori esterni, come fanno altre auto (Audi Etron, per esempio) per ridurre la resistenza aerodinamica. Secondo Mercedes, infatti, il consumo di energia delle telecamere e soprattutto degli schermi interni che mostrano le immagini delle telecamere laterali vanifica buona parte del loro beneficio aerodinamico; Mercedes ha scelto quindi di installare specchietti tradizionali ma meno grandi di quelli comunemente usati oggi. Anche il grande schermo del cruscotto si accende solo quando serve, sempre per ridurre i consumi.

La EQXX ha fatto vari viaggi dimostrativi su strade normali: per esempio, è andata con una singola carica da Stoccarda a Cassis (in Francia, 1008 km). Con un’altra singola carica ha anche viaggiato da Stoccarda a Silverstone, percorrendo 1202 km in 14 ore e 30 minuti (media di 83 km/h), ed è avanzata carica per una decina di giri in pista a 140 km/h.

Intendiamoci: questo è un veicolo sperimentale che probabilmente non verrà mai realizzato in serie e se lo fosse avrebbe un prezzo di listino astronomico. Ma è una dimostrazione concreta, tangibile, di quello che si può fare. Una volta dimostrata la loro fattibilità, le innovazioni tendono a essere introdotte anche sui veicoli di massa. Airbag, ABS, barre anti-intrusione, accensione elettronica, per esempio, sono tutte tecnologie nate in fascia alta e poi portate nelle auto normali.

Lightyear 0

Questa auto elettrica iperefficiente a 5 posti, da oltre 1000 km di autonomia, è invece acquistabile, anche se il prezzo è da capogiro: 250.000 dollari (parte dell’importo serve a finanziare lo sviluppo del modello successivo, che sarà a basso costo; questo è un veicolo a tiratura limitata di circa mille esemplari).

Ruote posteriori carenate, forma a goccia, quattro motori integrati nelle ruote (quindi niente peso e inefficienza del differenziale), telecamere al posto degli specchietti e cerchi lenticolari contribuiscono a portare quest’auto a 7,8 kWh/100 km o 12,8 km/kWh, ossia a consumi ancora inferiori a quelli della Mercedes EQXX.

Inoltre la Lightyear 0 si caratterizza per una superficie enorme di pannelli fotovoltaici, che caricano la batteria relativamente piccola (60 kWh, ricaricabile dal 10 all'80% in mezz'ora) anche mentre l’auto è in movimento. Normalmente i pannelli installati sulle auto sono una perdita di tempo, perché non generano energia in quantità significative per la propulsione, ma quest’auto è iperefficiente, appunto, per cui quel poco di energia che i pannelli producono viene sfruttata due volte meglio del normale, e in più la superficie dei pannelli è ben più grande della norma (5 metri quadrati): una buona giornata di sole consente di caricare (gratis) da 5 a 6 kWh, ossia una settantina di chilometri di autonomia, che è più della percorrenza media giornaliera. Il che significa che se viene parcheggiata all’aperto, è raro che debba mai caricare alla colonnina. Addio problemi di chi non ha un posto auto da dotare di presa di ricarica e di mancanza di colonnine. Si va in ufficio, si parcheggia l’auto all’aperto e la si lascia lì a caricare, gratis e senza bisogno di prese o colonnine o altro.

L’auto è lunga cinque metri e larga 1,9, e la sua forma allungata le conferisce un Cd di 0,19. I pesi vengono ridotti usando una carrozzeria in fibra di carbonio, che la portano a 1575 kg. Nel video qui sotto si vede un modello di preproduzione.

Le specifiche tecniche del modello che verrà messo in vendita sono le seguenti: batteria da 60 kWh, 5 mq di pannelli fotovoltaici che generano fino a 1,05 kW, 10,5 kWh/100 km, 70 km di autonomia ricaricati per giorno di esposizione al sole (10 km per ogni ora di esposizione), Cd inferiore a 0,19, 1575 kd di peso. 640 litri di bagagliaio, carica rapida 520 km/h, carica domestica 32 km/h. La produzione dovrebbe iniziare in Finlandia entro fine 2022. L’auto è già prenotabile e configurabile online; ne verranno prodotti 946 esemplari al prezzo di vendita di 250.000 euro ciascuno.

Aptera

Quando scrivo “ripensare a fondo il concetto di automobile”, però, ho in mente ben più di una forma a berlina molto aerodinamica. Ho in mente forme e soluzioni come quelle di Aptera: carrozzeria veramente a goccia (Cd 0,13), tre ruote per ridurre di un quarto la resistenza al rotolamento, pannelli fotovoltaici per ricaricare anche in movimento, pesi ridottissimi (da 900 a 1100 kg), due motori integrati nelle ruote (tre nella versione top).

Risultato: fino a 1600 km di autonomia nella versione con batteria da 100 kWh, vale a dire 16 km/kWh o 6,25 kWh/100 km. Il triplo dell’efficienza di un’auto elettrica normale (che, non va dimenticato, è già enormemente più efficiente di qualunque auto a carburante). Ci sono inoltre fino a 65 km di autonomia gratuita ogni giorno grazie ai pannelli fotovoltaici che generano fino a 700 watt, per cui in molti casi non è mai necessario attaccarla alla rete elettrica per caricarla. Quindi non grava sulla rete elettrica e nemmeno sul portafogli.

Il prezzo è già più abbordabile rispetto ai casi precedenti: si parte da 26.000 dollari per la versione base e si arriva a 50.700 per la versione a massima autonomia. Il veicolo è a due posti, più un bagagliaio usabile ma non eccessivo. Le dimensioni sono ragguardevoli: 4,3 metri di lunghezza e ben 2,23 metri di larghezza.

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Questi veicoli danno un’idea di quanto margine di miglioramento ci sia nell’efficienza dei veicoli senza per questo mortificarne le prestazioni e la fruibilità. E c’è ancora altro margine nelle batterie, con alleggerimenti, composizioni chimiche più efficienti e ottimizzazioni. 

Ovviamente, l’auto che inquina di meno e consuma meno energia in assoluto è comunque quella che non si compra e non si usa, per cui l’efficienza non deve essere una scusa per usare l’auto più di quanto sia realmente necessario o per continuare a soffocare le città con automobili che sono sì pulite ma rimangono assurdamente ingombranti (tutti questi esemplari sfiorano o superano i quattro metri e mezzo); ma la sfida tecnica di fornire energia per la mobilità elettrica di massa sembra meno drammatica di quello che molti pensano.

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Se vi state chiedendo perché questi miglioramenti di efficienza (per esempio quelli aerodinamici, relativamente semplici) non vengono applicati alle auto tradizionali, la risposta è che su un veicolo a carburante non si percepiscono tanto quanto su un’auto elettrica, e quindi c’è poca richiesta: lo si nota da quanti preferiscono correre in autostrada con SUV e simili che hanno un’aerodinamica demenziale, tanto basta mettere un po’ di benzina in più e pagare un po’ di più. Il risultato è che è rarissimo vedere qualcuno che compra un’auto perché consuma poco. Su un’elettrica, invece, l’efficienza maggiore può fare la differenza fra fermarsi mezz’ora o un’ora a caricare oppure arrivare direttamente a destinazione.

 

Ho rimosso i riferimenti alla Sono Sion presenti nella stesura iniziale di questo articolo perché erano dovuti a un mio errore di conversione dei valori di efficienza. Questo articolo vi arriva gratuitamente e senza pubblicità grazie alle donazioni dei lettori. Se vi è piaciuto, potete incoraggiarmi a scrivere ancora facendo una donazione anche voi, tramite Paypal (paypal.me/disinformatico) o altri metodi.

Energy Vault, la “batteria a gravità”: proviamo a ragionarci

Ultimo aggiornamento: 2022/01/03 18:40.

Ad Arbedo-Castione, a una quarantina di chilometri dal Maniero Digitale, c’è l’impianto pilota di Energy Vault. L’idea è semplice e intrigante: un sistema di accumulo di energia basato sul principio di usare la corrente elettrica in eccesso (per esempio quella generata di giorno da pannelli fotovoltaici o di notte dalle centrali termiche) per sollevare e accatastare delle masse e poi calare lentamente queste masse, generando così energia elettrica.

Immagine tratta da questo video di Energy Vault.

Nella transizione alle energie rinnovabili e pulite, i sistemi di accumulo giocano un ruolo indispensabile: fotovoltaico ed eolico, infatti, sono incostanti e hanno quindi bisogno del supporto di un apparato che accumuli energia e la rilasci quando serve.

Il sistema dimostrativo di Energy Vault, che è stato completato a luglio 2020 ed è connesso alla rete elettrica svizzera, è descritto in dettaglio dall’azienda qui: una gru a tre bracci doppi e simmetrici, alta circa 60 metri, solleva e impila grandi masse inerti (da 35 tonnellate ciascuna e 35.000 tonnellate in totale, secondo questo video di Energy Vault, a 00:46 e 1:34) per accumulare energia potenziale e poi cala queste masse per sfruttarne l’energia per produrre elettricità con un’efficienza dichiarata del 90%.

Rispetto a un bacino idroelettrico di pompaggio, che si basa sullo stesso principio di portare a monte una massa per poi farla scendere a valle, questa tecnica ha una compattezza estrema che consente di piazzarla praticamente ovunque e senza richiedere trasformazioni radicali dell’ambiente, come per esempio dighe o altre opere ingegneristiche massicce, che possono rendere impraticabile o socialmente inaccettabile un sistema di accumulo di energia idroelettrico perché modificano il paesaggio, distruggono habitat o obbligano allo spostamento di popolazioni.

Rispetto alle batterie chimiche ad altissima capacità che si stanno sviluppando in vari paesi, come la Hornsdale Power Reserve da 100 MW/129 MWh di Tesla in Australia, già attiva dal 2017, la soluzione di Energy Vault ha il vantaggio di usare masse inerti, quindi prive di qualunque rischio significativo di incendi o inquinamento, di basso costo (addirittura è possibile usare materiali di scarto) e longeve (prive di deterioramento).

Ma ci sono alcune obiezioni interessanti:

• La massa necessaria va fabbricata, ed è tanta (almeno un migliaio di blocchi per ogni impianto, a giudicare dalle animazioni presentate finora da Energy Vault), e questo ha un impatto ambientale: i blocchi che vengono spostati devono infatti essere durevoli e robusti. Quanto inquinamento si genera nel fabbricarli?
  
• I blocchi vengono semplicemente accatastati, senza alcun legame strutturale a parte due perni di incastro alla base di ciascun blocco: quanto è stabile una torre del genere? In caso di eventi sismici, possono esserci delle conseguenze?
• I blocchi vengono sollevati, accatastati e calati usando lunghe funi: il vento che effetto ha su quello che è in sostanza un enorme pendolo? Sarà possibile accatastare con precisione i blocchi durante le giornate di forte vento? Che succede se un blocco va a sbattere contro la catasta?
• Quanto pesa la massa complessiva della catasta? 35.000 tonnellate, come dichiarato nel video dell’azienda? Ha bisogno di terreni o fondamenta particolari?
  

Non ho trovato finora molti dati tecnici precisi sulle caratteristiche di questo impianto. Ogni blocco, secondo Energy Vault, rappresenta “circa 1 MW di energia potenziale” (“each of the bricks representing ~1MW [sic; forse intendevano MWh?] of potential energy”). Secondo quanto riportato da Swissinfo, la torre attuale è alta appunto 60 metri e una torre da 120 metri può accumulare 35 MWh di energia elettrica, sufficienti ad alimentare per otto ore da due a tremila abitazioni.

C’è anche un video di Energy Vault che propone una struttura alternativa: non più a catasta libera ma a griglia. L’Energy Vault Resiliency Center è un edificio relativamente basso e molto ampio contiene i blocchi (da 30 tonnellate ciascuno) e li solleva lungo binari. Questo risolverebbe il problema del vento e della stabilità, ma farebbe aumentare sia i costi della struttura, che dovrebbe sopportare il peso di tutti i blocchi sollevati, sia lo spazio occupato al suolo. Questo video di Energy Vault ne annuncia il deployment iniziale nella seconda metà del 2021 (a 1:53).

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Quanta energia si produce con questa tecnica? Provo a partire dai princìpi di base. Una tonnellata di massa (acqua, ferro, cemento o qualunque altro materiale) alzata di un metro acquisisce un’energia potenziale di 9810 joule, ossia 2,72 Wh. Sì, avete letto bene: meno di tre Wh. Vuol dire che usare un asciugacapelli da 1 kW per un’ora (1 kWh) equivale a sollevare un’utilitaria (diciamo da 1000 kg) per circa 370 metri (se non ho sbagliato i conticini; controllatemeli, per favore).

La formula alla base di questo calcolo è quella classica dell’energia potenziale:

massa (in kg) x 9,81 m/s² di accelerazione x altezza (in metri) = energia potenziale (in joule).

Semplificando e se non ho perso qualche zero per strada, i 35 MWh dichiarati da Energy Vault per la torre alta 120 metri equivarrebbero a calare da 120 metri d’altezza fino al suolo ben 110.000 tonnellate.

Se ogni blocco pesa 35 tonnellate, come dichiarato dall’azienda, significa dover movimentare circa 3100 di questi blocchi (110.000/35=3142), su distanze fino a 120 metri ciascuno, accelerandoli e frenandoli, nel giro di otto ore: circa 390 blocchi l’ora, ossia circa 7 blocchi al minuto. Con una gru a sei bracci che lavorano contemporaneamente, significa avere meno di un minuto per calare e incastrare con precisione ogni blocco, evitando collisioni all’arrivo. E questo al netto di attriti e inefficienze varie, inevitabili in qualunque meccanismo.

Dico circa 3100 blocchi perché soltanto i blocchi in cima alla catasta avranno il valore massimo di energia potenziale; quelli sottostanti ne avranno progressivamente di meno, man mano che diminuisce la loro altezza dal suolo. Sto sbagliando qualcosa?

A questo punto, però, non capisco come un blocco possa “rappresentare circa 1 MW [sic]”. Se si tratta di un refuso al posto di MWh, allora per avere un’energia potenziale di 1 MWh scendendo di 120 metri quel blocco dovrebbe avere una massa di 3100 tonnellate. Chiaramente c’è qualcosa che non torna.

Su suggerimento di un commentatore (grazie pgc) aggiungo un’altra perplessità: ogni blocco da 35 tonnellate che viene calato ha una velocità iniziale zero, poi accelera e infine frena fino ad azzerare la propria velocità. Questo vuol dire che l’erogazione di energia del singolo blocco non è costante ma è fortemente variabile: come farà il sistema a equilibrare tutti questi alti e bassi? Servirà un sistema di recupero dell’energia estremamente flessibile. Che succede se il complesso balletto di blocchi pesanti come un TIR si inceppa per qualunque motivo, tipo un cavo da sostituire o un blocco che dondola nel vento e va stabilizzato? 

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In attesa che qualcuno più bravo di me verifichi questi conticini, va considerato un altro aspetto. Esiste già un materiale a bassissimo impatto ambientale, disponibile in abbondanza, che si può usare (e si usa) per accumulare energia: è l’acqua. Se si scava un bacino sotterraneo (invece di sbarrare una valle con una diga) e lo si riempie d’acqua dotandolo di una condotta forzata in fondo, si crea un accumulo di energia potenziale sfruttabile. Invece di accatastare blocchi di cemento o altri materiali inerti, si solleva l’acqua e la si rimette nel bacino. Questo è il principio delle centrali idroelettriche a ciclo chiuso. 

Si potrebbe obiettare che l’acqua ha una densità minore di un blocco di materiale solido, per cui viene istintivo pensare che i blocchi di Energy Vault dovrebbero essere molto più compatti di un sistema idroelettrico equivalente: ma un metro cubo d’acqua ha una massa di circa 1000 kg, mentre un metro cubo di cemento ha una massa di circa 2500 kg, per cui in realtà una massa d’acqua equivalente a quella di una torre di Energy Vault ha un volume due volte e mezza maggiore: non dieci o venti volte, ma due e mezza.

Il guadagno in compattezza, insomma, non è sensazionale come si potrebbe invece pensare. Blocchi di materiale più denso migliorerebbero questo rapporto (in ferro sarebbero otto volte più compatti; in piombo oltre undici), ma sarebbero enormemente più costosi.

L’acqua non è soggetta a scheggiature da impatto; non è afflitta da corrosione; non si deteriora per invecchiamento; non ha bisogno di essere accatastata con precisione. Per contro, richiede un recipiente che la contenga e impedisca perdite e infiltrazioni. Quel “recipiente” potrebbe danneggiarsi in caso di eventi sismici, con costi di riparazione potenzialmente altissimi. 

A parte tutto questo, dai dati emerge un fatto spesso trascurato: le masse da spostare per generare tramite gravità l’energia di cui abbiamo bisogno sono enormi. Real Engineering ha pubblicato un bel video (in inglese) dedicato alla centrale a ciclo chiuso di Turlough Hill, in Irlanda, in funzione da oltre 40 anni, che ha un dislivello di 286 metri e un bacino superiore di 2,3 milioni di metri cubi. Quando i suoi quattro generatori da 73 MW sono in funzione al massimo, attraverso le sue condotte scorrono oltre cento tonnellate d’acqua al secondo, e bastano cinque ore e mezza di funzionamento per prosciugare completamente il bacino.

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C’è anche la questione dei costi. Secondo i dati di Energy Vault, ci vuole appunto una torre da 120 metri per avere un accumulo di 35 MWh al costo di circa 9,3 milioni di dollari. La batteria australiana di Hornsdale, da 129 MWh (3,7 volte maggiore), è costata 65 milioni di dollari; un impianto equivalente di Energy Vault ne costerebbe (secondo l’azienda) circa 35 milioni. Sarebbe decisamente conveniente rispetto alle batterie.

Ma se si fa il confronto con il costo di un impianto idroelettrico a ciclo chiuso le cose cambiano parecchio: un grande impianto da 24.000 MWh di accumulo come quello di Bath County, in Virginia, è costato 3,8 miliardi di dollari. Per farne uno analogo con il sistema di Energy Vault servirebbero (stando ai dati dichiarati dall’azienda) 685 torri da 120 metri l’una, al costo complessivo di 6,3 miliardi di dollari: quasi il doppio. C’è dunque un motivo per cui il 95% dell’accumulo energetico mondiale è basato sull’idroelettrico: costa meno.

Sempre stando ai dati di Energy Vault, per alimentare Lugano (67.000 abitanti, 40.700 abitazioni) per otto ore servirebbero grosso modo da tredici a venti torri da 120 metri l’una. 

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Dove sta quindi il vantaggio della soluzione di Energy Vault? Sembra costare meno di un impianto a batterie, ma non sembra scalabile. È più modulare e adatto ai piccoli impianti? Rende più facile ottenere approvazioni e permessi rispetto a un bacino idroelettrico sotterraneo? Come si risolvono le obiezioni tecniche? 

Ne avevamo discusso informalmente nei commenti a questo articolo a ottobre scorso: proviamo a parlarne in dettaglio nei commenti qui sotto, sulla scorta dei dati tecnici che ho raccolto. Ho contattato l’azienda per chiedere un commento pubblicabile. 

Trovate analisi dettagliate in questo articolo su Quartz (2018, in inglese)

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Antibufala: manda una mail in meno per salvare il pianeta!

Gira da tempo la notizia che inviare una mail comporti la produzione di 19 grammi di CO2 e che quindi mandare meno mail possa contribuire a contenere i cambiamenti climatici.

“Elimina le tue e-mail per salvare il pianeta!”, ha titolato Beppegrillo.it a maggio 2019. Euronews, invece, suggerisce che Cancellando le vecchie email potete contribuire a salvare il pianeta (aprile 2020). Anche il Financial Times ne parla (paywall), dicendo che se ogni inglese mandasse una mail in meno ogni giorno, si eviterebbe la produzione di oltre 16.000 tonnellate di CO2, pari alla produzione di oltre 80.000 voli aerei verso l’Europa. Ma è vero?

Tecnicamente sì, è vero: ma sarebbe un risparmio assolutamente trascurabile.

È vero che inviare una mail consuma energia e quindi produce CO2: consumano energia il computer o telefonino che la invia, l’antenna cellulare o Wi-Fi che la riceve e la inoltra, e tutti i dispositivi elettronici che la portano fino alla sua destinazione e gli enormi data center dove le mail vengono archiviate.

Ma le 16.000 tonnellate citate dal Financial Times sono, spiega la BBC, soltanto lo 0,0037% della produzione totale di CO2 nel Regno Unito. Percentuali analoghe si applicano agli altri paesi.

L’idea di rinunciare a una mail per salvare il mondo sembra provenire, o perlomeno è stata rilanciata, da un comunicato stampa di un’azienda di produzione di energia elettrica, la Ovo Energy, diffuso circa un anno fa. Il comunicato si basava su un calcolo spannometrico e aveva lo scopo di far parlare dell’argomento e dell’azienda, ma non informa correttamente sull’argomento.

Infatti non solo il risparmio sarebbe trascurabile, ma anche quel poco sarebbe in buona parte fittizio: il computer o telefonino consuma praticamente la stessa quantità di energia anche quando non invia mail, e lo stesso fanno tutti gli altri elementi della catena di trasmissione.

In altre parole, rinunciare a una mail non salva il pianeta: è solo un esempio di pseudoecologismo basato su comunicati stampa acchiappaclic.

Storie di Scienza 10: Smaltire i rifiuti nucleari mandandoli nello spazio? Perché no?

Ultimo aggiornamento: 2020/06/30 10:40.

Un’astronave Aquila di Spazio 1999 trasporta scorie radioattive sulla Luna.
Credit: Scale Model News.

Gennaio 1976: debutta alla RAI Spazio 1999, una delle rarissime produzioni di fantascienza della RAI (in questo caso una coproduzione con la britannica ITC). Sfoggia un cast di prim’ordine, con attori come Martin Landau e Barbara Bain, effetti speciali sofisticatissimi per l’epoca e un design realistico e ultramoderno (i protagonisti avevano un comunicatore con la TV incorporata che il capitano Kirk di Star Trek se lo sognava). Ambientata, come avrete intuito, nel 1999, che allora era un prossimo futuro, la sua premessa è che la Luna è diventata il deposito sicuro delle scorie radioattive delle centrali nucleari terrestri, gestite tramite il personale della base lunare internazionale Alpha.

Ma ovviamente qualcosa va storto, e le scorie accumulate esplodono, scagliando la Luna fuori dalla sua orbita e lanciandola insieme agli Alphani in un avventuroso viaggio nel cosmo che proseguirà per 48 episodi, suddivisi in due stagioni, con un rimpasto del cast al termine delle prime ventiquattro puntate.

Che premessa stupida, direte voi. Lasciamo stare le incongruenze fisiche più evidenti di Spazio 1999, tipo l’esplosione nucleare che fa da motore per la Luna senza spaccarla in mille frammenti o la velocità molto superiore a quella della luce che la Luna dovrebbe avere per incontrare un pianeta alieno ogni settimana. Stiamo sul concreto. Chi mai sarebbe così idiota da pensare seriamente di caricare delle scorie radioattive su un razzo altamente esplosivo e mandarle nello spazio?

La Commissione per l’Energia Atomica del governo degli Stati Uniti, ecco chi.

Gerry e Sylvia Anderson, i creatori di Spazio 1999, non erano stati affatto stravaganti nel concepire la parte nuclear-ecologica della premessa della serie. Nel 1974, due anni prima del debutto della serie di fantascienza alla RAI, la suddetta Commissione per l’Energia Atomica (Atomic Energy Commission, AEC) aveva proposto, in tutta serietà, di caricare le scorie radioattive sugli Space Shuttle, che all’epoca erano in fase di progettazione, e spararle nello spazio.

Se non ci credete, il documento dell’AEC si intitola High-level radioactive waste disposal, a firma di R.C. Liikala, R.W. McKee, e W.K. Winegardner, dei Battelle Pacific Northwest Labs.

Nel 1974, in piena crisi petrolifera, iniziata l’anno precedente con le file ai distributori di benzina in buona parte del mondo occidentale, i prezzi dei carburanti e dei combustibili da riscaldamento che andavano alle stelle e il blocco totale del traffico automobilistico di domenica in Italia, sembrava evidente e inevitabile che l’energia atomica, ottenuta per fissione nei reattori delle centrali nucleari, sarebbe stata la soluzione alla crisi, togliendo ai paesi petroliferi gran parte del loro improvviso strapotere.

Il documento AEC prevedeva negli Stati Uniti, entro il 2000, circa 1.200.000 megawatt di capacità nucleare. Un piano ambizioso, visto che al momento della stesura del documento i megawatt installati erano solo 15.000. Le centrali nucleari avrebbero generato la metà dell’energia elettrica negli Stati Uniti.

Le previsioni del documento AEC.

Queste centrali nucleari avrebbero ovviamente prodotto scorie: entro il 2000 si sarebbero accumulati circa 13.500 metri cubi di residui altamente radioattivi particolarmente longevi, di cui sarebbe stato necessario sbarazzarsi in qualche modo.

Così il documento dell’AEC prendeva disinvoltamente in considerazione tre metodi: l’incapsulamento e la sepoltura in aree geologicamente stabili degli Stati Uniti, sul fondo degli oceani o nei ghiacci della Groenlandia o dell’Antartide (altra idea che oggi pare un tantinello meno geniale), la trasmutazione nucleare e il disposal in space: lo smaltimento nello spazio.

Un deposito di scorie sulla Luna in Spazio 1999, prima del grande kaboom del 13 settembre 1999.

Erano ipotizzati tre tipi di smaltimento spaziale:

• il solar impact, ossia scagliare le scorie verso il Sole (cosa difficilissima, perché per lanciare un oggetto nello spazio in modo che cada verso il Sole bisogna prima compensare la velocità orbitale della Terra, ossia circa 30 km/s o 107.000 km/h, molto superiore a quella degli attuali veicoli spaziali);
• l’orbiting, in cui le scorie sarebbero rimaste in orbita intorno alla Terra;
• e il solar escape to deep space, che avrebbe inviato le scorie su una traiettoria di fuga dal sistema solare (e paradossalmente richiede una velocità molto minore di quella necessaria per viaggiare verso il Sole: bastano 16,6 km/s per uscire per sempre dal sistema solare). 

La Luna non era stata considerata esplicitamente, anche se il tug, il rimorchiatore spaziale che vedete nello schema qui sotto, serviva proprio per spedire carichi dove lo Shuttle non arrivava, e fra queste destinazioni c’era anche il nostro satellite naturale.

Lo schema di, come dire, smaltimento nucleare proposto dal documento dell’AEC.

Lo Space Shuttle sarebbe dovuto diventare il “camion” dello spazio, un veicolo riutilizzabile che avrebbe fatto crollare i costi dei voli spaziali. Nel 1973 era stata definita solo la sua architettura generale e doveva ancora iniziare la costruzione del primo esemplare, battezzato Enterprise (sì, in onore dell’astronave di Star Trek). Ma si sapeva già che avrebbe avuto un enorme serbatoio esterno pieno di idrogeno e ossigeno e due razzi laterali a propellente solido che non potevano essere spenti una volta accesi: una configurazione delicatissima. Cosa mai sarebbe potuto andare storto nel caricarci delle scorie radioattive?

Eppure l’idea veniva proposta con un certo entusiasmo, soprattutto perché consentiva di sbarazzarsi subito e permanentemente delle scorie, senza doverle custodire e sorvegliare per decenni o, in alcuni casi, secoli: “lo smaltimento extraterrestre offre un metodo per la rimozione completa dalla Terra dei componenti a lunga vita delle scorie nucleari”.

Gli esperti proponevano di usare lo Shuttle in questo modo: “verrebbe lanciato in orbita circolare terrestre bassa. Da quest’orbita, i rimorchiatori o stadi superiori verrebbero lanciati per portare il pacchetto di scorie alla sua destinazione finale”. Però, notavano, “ci sono possibili problemi di sicurezza dei lanci” ed “esiste la possibilità di disaccordi internazionali”. Ma non mi dire. Uno Shuttle che precipita, che so, sulla Francia e la dissemina di frammenti altamente radioattivi potrebbe, chissà, portare a “disaccordi”? Chi l’avrebbe mai detto?

I sovietici non si fecero troppi problemi e lanciarono in orbita interi reattori nucleari nei loro satelliti di ricognizione. Nel 1978 (solo cinque anni dopo la proposta dell’AEC), il satellite Kosmos 954 precipitò fuori controllo, spandendo 50 chili di uranio-235 sul Canada lungo una fascia di 600 chilometri. Le operazioni di recupero e bonifica permisero di ritrovare dieci frammenti radioattivi, uno dei quali era sufficiente a uccidere una persona che vi rimanesse in contatto per qualche ora.

Gli Stati Uniti furono quasi altrettanto disinvolti, lanciando in orbita vari reattori, riscaldatori o generatori termoelettrici alimentati da plutonio-238 o uranio-235. Per alimentare gli strumenti delle sonde spaziali che viaggiano lontano dal Sole, come le Pioneer o le Voyager, l’energia nucleare è l’unica soluzione possibile. Ciascuno degli allunaggi Apollo (1969-1972) portò sulla Luna dei riscaldatori o generatori termoelettrici nucleari (Apollo 13 fece precipitare il proprio nell’Oceano Pacifico in seguito all’incidente avvenuto durante il viaggio, che impose un ritorno d’emergenza); i veicoli Lunokhod sovietici (1970-1973) portarono sulla Luna dei riscaldatori al polonio-210, e nel 2013 il veicolo cinese Chang’e 3 è allunato con un riscaldatore contenente plutonio-238. Alla fine, insomma, un po’ di scorie radioattive sulla Luna le abbiamo lasciate.

Ma a parte questi casi, le cose non andarono affatto secondo le previsioni degli autori dello studio. L’energia nucleare non si impose, dopo incidenti come quelli di Three Mile Island (1979) e di Chernobyl (1986) che scossero la fiducia dell’opinione pubblica: negli Stati Uniti ci sono oggi circa 98.000 MW di capacità nucleare (neanche un dodicesimo di quanto previsto allora).

Anche lo Shuttle dimostrò tragicamente, ben due volte, che un razzo non è un veicolo sul quale è assennato trasportare materiale altamente radioattivo. Il Challenger esplose poco dopo il decollo nel 1986 e il Columbia si disintegrò al rientro nel 2003. Entrambi portarono con sé le vite dei sette astronauti dei loro equipaggi. I piani di volare a cadenza quasi settimanale furono drasticamente ridimensionati e il “camion” divenne una costosissima Cadillac che gravò sul budget della NASA per trent’anni. Certo, permise di costruire man mano la Stazione Spaziale Internazionale: ma non dimentichiamo che per farlo sarebbero stati sufficienti sei voli di un razzo Saturn V lunare. Non è teoria: uno di questi vettori giganti aveva portato in orbita terrestre l’intera stazione spaziale Skylab nel 1973. Settantasette tonnellate in un sol colpo.

Col senno di poi non sembra che ci volesse una patente da superesperto di energia nucleare per capire che anche soltanto proporre di sparare roba radioattiva nello spazio su un missile era un’idea totalmente cretina. Ma nel 1974 la NASA aveva appena raggiunto la Luna con ben nove missioni, atterrandovi sei volte, e non aveva mai perso un astronauta in volo. I suoi razzi sembravano infallibili.

Inoltre la coscienza ecologica era ancora embrionale: era ancora diffuso lo slogan the solution to pollution is dilution (“la soluzione all’inquinamento è diluire”) e quindi buttare in mare (o nello spazio) contenitori di rifiuti radioattivi pareva perfettamente normale. E soprattutto economicamente conveniente. A certa gente quest’abitudine non è ancora passata.

Abbiamo imparato a carissimo prezzo quanto erano sbagliate quelle idee che sembravano così solide allora. Viene da chiedersi, allora, quali sono le nostre serene certezze di oggi di cui dovremo pentirci nei prossimi decenni.

Di una cosa, di certo, non mi pentirò: della cotta che presi da adolescente per Sandra Benes. Su base Alpha lei era tecnico informatico. Coincidenza?

Citare Spazio 1999 e non includere una foto di Sandra Benes (Zienia Merton) è vietato dalla Convenzione di Ginevra.

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Auto elettriche solari: 27 km/giorno di autonomia autocostruita?

A luglio scorso ho proposto ai lettori un quesito-divertissement: è fattibile un’auto elettrica che si carichi almeno in parte con pannelli solari montati a bordo? Ne è nata una discussione bellissima e ricca di spunti, alla quale aggiungo questo piccolo aggiornamento.

Uno dei progetti artigianali che ho citato in quell’articolo ha pubblicato un video nel quale mostra di produrre circa 17 miglia (27 km) con 12 ore di esposizione al sole. Non tantissimi, ma nel suo caso (una vecchissima Nissan LEAF d’occasione) fanno la differenza fra restare a piedi e invece tornare a casa, e sono comunque chilometri caricati gratuitamente (a parte la spesa iniziale dell’impianto) e a inquinamento zero.

Il suo sistema usa pannelli fotovoltaici sul tetto e sul cofano, che caricano delle batterie supplementari di accumulo, che a loro volta caricano la batteria di trazione della LEAF: la soluzione sulla quale convergevano i vostri commenti.

Sono sinceramente sorpreso che nonostante le inefficienze e l’artigianalità assoluta di questo esperimento (il blocco di ghiaccio come refrigerante è micidiale) si riescano a ottenere 27 km di autonomia (non so a quale velocità).

Mi sorprende anche che riesca a ottenere quell’autonomia da una superficie fotovoltaica così modesta, e mi piacerebbe molto capire quanto può essere costata questa apparecchiatura (al netto del nastro adesivo e dei secchi di ghiaccio).

Se avete idee in proposito, i commenti sono a vostra disposizione.


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Quanta superficie di pannelli solari servirebbe per dare energia al mondo? L’origine di un grafico molto diffuso

Ultimo aggiornamento: 2018/07/22 17:00.

Da anni vedo circolare l’immagine che vedete qui sopra: rappresenterebbe la superficie di pannelli solari sufficiente a soddisfare l’intero fabbisogno di energia elettrica della Germania (D), dei 25 paesi dell’Unione Europea (EU-25) e del mondo intero (Welt).

Non ne avevo mai cercato la fonte, ma ieri ho letto un tweet che me l’ha fornita direttamente, citando l’autrice, Nadine May. È bastato questo e un minimo sforzo in Google per trovare il documento completo dal quale proviene il grafico: la versione in inglese si intitola Eco-balance of a Solar Electricity Transmission from North Africa to Europe, risale al 2005 ed è la tesi di laurea di Nadine May presso la facoltà di scienze fisiche e geologiche dell’Università Tecnica di Braunschweig.

Il grafico è a pagina 26 della tesi (Figura 12) ed ha una didascalia che ne chiarisce il senso: è un “theoretical space requirement”, ossia un requisito di superficie teorico qualora un impianto solare fosse collocato in quelle aree geografiche. Va quindi considerato come una spannometria: un esercizio matematico-scientifico per farsi un’idea delle grandezze in gioco e per rispondere a quelli che pensano che per alimentare il pianeta dovremmo tappezzare di pannelli tutto il deserto del Sahara o addirittura il mondo intero.

La tesi fornisce le cifre alla base del grafico: se il fabbisogno energetico mondiale è di 16.076 TWh/anno (dato riferito al 2004), per soddisfarlo sarebbe sufficiente una superficie di 254 km per 254 km; per soddisfare quello europeo servirebbe un’area di 110 km per 110 km; e per soddisfare quello tedesco ne servirebbe una da 45 per 45 km, secondo i calcoli di Nadine May.

Dalla lettura attenta della tesi emerge anche un altro dettaglio importante: non si tratta di pannelli fotovoltaici, ma di pannelli solari termici, ossia (sezione 2.2.1) di specchi che concentrano la luce solare su condotte contenenti un vettore termico fluido, il cui riscaldamento viene usato per generare vapore acqueo, che aziona una turbina che a sua volta genera corrente elettrica.

Questa stima pone anche la sfida tecnica non banale del trasporto di tutta questa energia elettrica dalle zone desertiche ai luoghi di consumo e forse non considera sufficientemente le sue implicazioni un po’ colonialiste, ma è comunque uno spunto di riflessione; un dato di massima dal quale partire. Il concetto di fondo è che quelle sono le superfici complessivamente necessarie: nulla vieta di distribuirle in giro per il mondo, più vicino a dove viene consumata l’energia, riducendo il problema della distribuzione.

Altre stime più recenti (2017) stimano un fabbisogno mondiale circa doppio (30.000 TWh/anno) e, nel caso del fotovoltaico, una superficie di 200.000 kmq, equivalente a un quadrato di 448 km di lato. Se portassimo gli otto miliardi di esseri umani del pianeta ai consumi energetici tedeschi, secondo queste stime servirebbe un quadrato di 1000 km di lato.

Insomma: dovremmo tappezzare di pannelli tutto il mondo? No. Nello scenario più ambizioso sarebbe sufficiente un quindicesimo dell’area desertica del pianeta, ossia il quadrato in basso a sinistra in questo grafico.

Fonte: Energy-age, 2017.

Certo, una serie di centrali solari che copra in tutto 200.000 o un milione di chilometri quadrati, con relativa rete di distribuzione planetaria, sarebbe un’opera ingegneristica ciclopica, ma non sarebbe la prima: con mezzi molto meno avanzati di quelli odierni l’umanità ha saputo costruire piramidi, creare i canali di Panama e Suez, costruire dighe immense e reti ferroviarie e stradali colossali; ha saputo organizzarsi per debellare malattie devastanti.

Costa? Ovviamente. Ma non dimentichiamoci che gli Stati Uniti, da soli, spendono in armi oltre 600 miliardi di dollari l’anno. Poi ci sono le spese militari del resto del mondo.

E non dimentichiamoci le parole attribuite a un protagonista di un altro progetto apparentemente impossibile e faraonico di cui ricorre in questi giorni il quarantanovesimo anniversario: Jim Lovell (Apollo 13).

“D’ora in poi viviamo in un mondo nel quale l’uomo ha camminato sulla Luna. Non è stato un miracolo; abbiamo semplicemente deciso di andarci.”

Sono troppo ottimista? Sicuramente. Una specie intelligente non spenderebbe oltre 600 miliardi di dollari l’anno in bombardieri, testate nucleari e stipendi per addestrare gente ad ammazzare più efficientemente il prossimo. Ma si può sempre sperare che prima o poi la specie maturi. E semplicemente decida di fare.


Documento di approfondimento: Concentrating Solar Power for the Mediterranean Region, DLR/Ministero Federale Tedesco per l’Ambiente (2005). Questo articolo vi arriva gratuitamente e senza pubblicità grazie alle donazioni dei lettori. Se vi è piaciuto, potete incoraggiarmi a scrivere ancora facendo una donazione anche voi, tramite Paypal (paypal.me/disinformatico), Bitcoin (3AN7DscEZN1x6CLR57e1fSA1LC3yQ387Pv) o altri metodi.

Aiuto, il mio Android è in bianco e nero!

Avete un telefonino Android e volete divertirvi un po’ facendogli fare cose strane? Allora andate nelle impostazioni, trovate la voce Info sul telefono, apritela e poi toccate sette volte di seguito la voce Numero Build (la sequenza precisa varia da telefono a telefono, ma si conclude sempre su Numero Build; quella che ho descritto è riferita a un Nexus 5X con Android 7.0).

Comparirà il messaggio Ora sei uno sviluppatore. Adesso tornate indietro, all’inizio del menu Impostazioni: troverete una voce nuova, chiamata Opzioni sviluppatore.

La maggior parte delle opzioni che avete sbloccato è molto tecnica ed è meglio non modificarne nessuna se non siete esperti, ma ce ne sono un paio che possono essere utili e divertenti.

La prima di queste opzioni è Rimani attivo, che tiene permanentemente acceso lo schermo quando il telefonino è sotto carica: funzione utile se adoperate lo smartphone come cronometro o se volete tenere d’occhio le notifiche.

La seconda è Simula spazio colore: se la attivate, potete scegliere Monocromia, che fa diventare monocromatico lo schermo. Le altre modalità disponibili in quest’opzione, ossia Deuteranomalia, Protanomalia, Tritanomalia servono per chi ha queste forme di daltonismo (o a chi deve sviluppare software per chi ne è affetto) ma possono anche essere usate semplicemente per dare allo smartphone un aspetto insolito.

Fra l’altro, se avete uno schermo AMOLED, la modalità monocromatica non è soltanto un vezzo: riduce il consumo di energia dello schermo, per cui vi consente di allungare la durata della batteria se siete agli sgoccioli e non potete ricaricarla.


Fonte: Lifehacker. Ultimo aggiornamento: 2016/11/04 7:20.

Elon Musk ne fa un’altra delle sue: il tetto solare invisibile

Questo articolo vi arriva gratuitamente e senza pubblicità grazie alla donazione di alessandro.bo*. Se vi piace, potete farne una anche voi (o fare un microabbonamento) per incoraggiarmi a scrivere ancora. Pubblicazione iniziale: 2016/10/31 14:46. Ultimo aggiornamento: 2016/11/06 13:10.


Quello che vedete qui sopra è un tetto ricoperto di pannelli solari fotovoltaici. Dove sono i pannelli? Sono le tegole stesse. Tegole fotovoltaiche che sembrano tegole normali, ma rivestono il tetto e generano energia elettrica. Sono l’ultima trovata di Elon Musk, che le ha presentate il 28 ottobre scorso usando come ambientazione il set di Desperate Housewives.

L’idea, col senno di poi, è banalmente semplice: invece di avere pannelli fotovoltaici sopra il tetto, con un conseguente costo aggiuntivo rispetto al tetto tradizionale e con un impatto estetico spesso intollerabile, l’impianto fotovoltaico sostituisce il rivestimento del tetto, evitando il costo delle tegole normali, e non si vede perché è mimetizzato. Per quel che ne so, Musk non è il primo a proporre qualcosa del genere, ma è il primo a proporlo su vasta scala e con la forza economica di un’azienda internazionale.

Questo dettaglio è puramente estetico, ma ha un’importanza enorme: immaginate per esempio i tetti dei centri storici d’Italia ricoperti di pannelli fotovoltaici tradizionali, neri e stridenti, e poi immaginateli rivestiti di tegole come queste. Al posto di una bruttura che verrebbe vietata da qualunque amministrazione che ha almeno un neurone funzionante verrebbe sostituita da un’innovazione discreta e invisibile che converte l’enorme superficie dei tetti delle città in grandi collettori di energia solare, da accumulare in batterie domestiche (le Tesla Powerwall) e usare di notte, anche per ricaricare l’auto elettrica (ovviamente una Tesla).

Tutto dipende dai costi e dalle efficienze di queste tegole solari (non ancora annunciati). Probabilmente lo sfruttamento di queste superfici non sostituirà da solo completamente il petrolio ma potrebbe evitare per esempio di dover costruire qualche nuova centrale elettrica convenzionale per compensare la transizione dal trasporto a combustibili fossili a quello elettrico.

Come fanno i pannelli solari di Tesla a sembrare normali tegole? Il trucco, una volta rivelato, è semplice: hanno una pellicola superiore trasparente (color louver film) nella quale sono annegate verticalmente delle sottili lamine colorate, decorate a piacimento in vari stili. Quando la tegola viene vista dalla strada, si vedono solo le fiancate di queste lamine, per cui si ha l’effetto di una superficie continua decorata; quando si guarda la tegola di piatto, da sopra, le lamine sono invisibili e si vede la cella fotovoltaica, che può essere quindi raggiunta dalla luce.

Musk ha dimostrato molto eloquentemente l’effetto: ecco la tegola fotovoltaica vista dall’alto (come la vede il sole)...

...ed ecco la stessa tegola vista di sbieco (come la vedono i passanti):

Sottolineo che prestazioni e costi non sono ancora stati annunciati (tranne per il gruppo batterie, che costa 5500 dollari compreso l’inverter, ossia molto meno della concorrenza in termini di costo per kWh e regge 14 kWh in accumulo e 7kW in erogazione), per cui è opportuna una buona dose di cautela, ma l’idea di base c’è, e uno degli ostacoli non tecnologici ma pratici, ossia l’impatto estetico, sembra risolto.

Non sarà ovviamente una soluzione per tutti, ma molte situazioni abitative che prima non avrebbero potuto installare un impianto fotovoltaico per motivi di costo e di permessi municipali ora possono farlo (penso, per esempio, al recupero di località montane e di case isolate che oggi sarebbe improponibile elettrificare portandovi una linea tradizionale).

Per tutti i dettagli c’è il video della presentazione di Elon Musk qui sotto e c'è la sezione apposita del sito di Tesla.

Fonti aggiuntive: Teslarati, Electrek, Electrek.