Tutte le centrali elettriche creano calore di scarto che contribuisce al riscaldamento globale. Al momento il contributo è piuttosto ridotto, ma se l’umanità prospera è destinato ad aumentare e alla fine diventerà un problema.
L’unica cosa che possiamo fare è costruire una sorta di aria condizionata per il pianeta. Gli scienziati hanno elaborato alcune idee su come affrontare il problema.
“Probabilmente avrete notato che il vostro telefono si scalda quando lo usate, questo perché sta facendo molti calcoli“, spiegano gli esperti. Il calore è un sottoprodotto dell’uso dell’energia, è per questo che il telefono si scalda. Tutti emettono calore nell’ambiente e alla fine tutto questo calore riscalda il pianeta, oltre al riscaldamento che otteniamo dai gas serra. Quando parliamo di energia intendiamo quella che esce da una batteria, quella che i fisici chiamano energia libera. L’altra energia, quella con cui non si può fare nulla, si chiama calore, o più precisamente calore di scarto.
Ma come può l’energia non essere utile?
C’è molta energia cinetica intorno a noi, a meno che la temperatura non sia totalmente a zero. Ma se c’è così tanta energia intorno a noi perchè non possiamo caricare così il nostro smartphone? Perchè le molecole vibrano in maniera casuale, sono molto disordinate e hanno un’elevata entropia. E qualcosa che ha un’elevata entropia non cambia ulteriormente. Non si può estrarre l’energia dall’aria perchè questa operazione richiederebbe una riduzione di entropia dall’aria. Quindi tutta l’energia che si trova nell’aria è calore, quindi inutile.
Quando si parla di energia rinnovabile si intende fonti di energia libera. Ci sono molte tipologie di energia libera, per esempio energia chimica, come quella nei carburanti fossili. Usiamo queste tipologie di energia trasformandola in altro. Il punto è questo: ogni volta che si trasforma l’energia per convertirla in altro una parte di energia si disperde e si trasforma in calore. Questo significa che più energia usiamo più calore rilasciamo nell’ambiente, riscaldandolo. Questa è una causa del riscaldamento globale.
L’effetto di dispersione di calore nell’ambiente
Qualche mese fa Thomas Murphy professore dell’università di San Diego in California ha pubblicato uno studio sulla rivista Nature. Sappiamo che il calore che proviene dal Sole è energia libera, quindi utile.
Stiamo anche aumentando l’energia che viene emessa in superficie – spiegano gli scienziati – perché tutte le nostre centrali elettriche emettono questo calore disperso. E anche quel calore residuo ora deve uscire. Ciò significa che la temperatura sulla terra aumenterà più che solo a causa dei gas serra perché la differenza tra dentro e fuori è aumentata.
Murphy calcola che attualmente il contributo alla forzatura del calore disperso è di circa un ordine di grandezza inferiore a quello dei gas serra. Quindi al momento non fa una grande differenza. Negli ultimi secoli, il nostro consumo energetico collettivo è aumentato in modo quasi esponenziale. E il calore disperso aumenta esponenzialmente con quello. Se continuassimo ad aumentare esponenzialmente la nostra produzione di calore residuo, il risultato sarebbe disastroso
Ciò che fa il calore disperso dipende dalla provenienza dell’energia. Questo perché l’energia che proviene dal sole è ciò che sta già dando origine alla temperatura attuale. Se facciamo un uso migliore della luce solare, questo non aumenterà il calore disperso perché è comunque lì. Un altro modo per dirlo è che la potenza del sole è già inclusa nella forzante responsabile dell’aumento della temperatura. Quando usiamo l’energia solare, tutto ciò che facciamo è ritardare il tempo necessario alla luce solare in arrivo per trasformarsi in calore.
Questo non vale solo per l’energia solare diretta, ma anche per tutta l’energia derivata dall’energia solare, come i biocarburanti e l’eolico. Sì, il vento è principalmente causato dall’energia solare. La luce del sole riscalda l’aria più vicino all’equatore che vicino ai poli, il che, combinato con la rotazione della terra, causa la maggior parte dei grandi modelli di vento. E l’energia idroelettrica proviene in parte dall’attrazione della luna, ma soprattutto dalle precipitazioni che sono nuovamente guidate dalla luce solare. Tutta questa energia è già nel sistema e crea comunque calore residuo. Quindi, se ne facciamo uso, non farà bollire il pianeta.
Ridurre il calore emesso
Per lo stesso motivo, tuttavia, la quantità di energia che possiamo estrarre da tali fonti è limitata. Al momento non siamo neanche lontanamente vicini a questi limiti, ma alla fine dovremmo trovare altre fonti di energia. Ciò lascia i combustibili fossili, si spera con la cattura del carbonio, la fissione nucleare o la fusione e l’energia geotermica. Tutti questi rilasceranno ulteriore calore residuo che contribuisce al riscaldamento.
Per far fronte a questo, per cominciare possiamo ridurre la quantità di calore disperso prodotto dalle centrali elettriche. Il modo più ovvio per utilizzare il calore di scarto delle centrali elettriche è utilizzarlo direttamente per il riscaldamento. Questi sono tutti esempi di come l’energia può essere utilizzata in modo più efficiente, in modo che meno di essa vada direttamente sprecata. Ma ancora una volta, ci sono dei limiti a ciò che puoi fare in questo modo. Questo rallenterà l’aumento del calore disperso dal consumo di energia, ma alla fine non risolverà il problema.
Quindi cos’altro possiamo fare?
Possiamo provare a ridurre il riscaldamento nello stesso modo in cui le persone cercano di ridurre il riscaldamento causato dall’anidride carbonica. Il modo più ovvio è togliere l’anidride carbonica dall’aria, che raffredderebbe il pianeta. Ma poiché le piante hanno bisogno di anidride carbonica, anche questo alla fine non risolverebbe il problema.
Un’altra opzione è ridurre la quantità di energia che proviene dal sole. Le persone hanno avanzato una serie di idee fantasiose per questo, come mettere enormi specchi tra la terra e il sole.
Ad esempio, nel 1989 James Early propose di mettere uno specchio vicino al primo punto di Lagrange. Il primo punto di Lagrange è a circa un milione di miglia dalla terra. È un luogo in cui l’attrazione gravitazionale della Terra e del Sole si annulla quasi, quindi i veicoli spaziali posizionati rimangono in gran parte fermi. Early suggerisce di mettere un disco riflettente in questo punto di Lagrange. Egli calcola che per bloccare il 2 percento della radiazione in arrivo, il disco dovrebbe avere un diametro di circa 2000 chilometri. Stima che anche se il disco fosse sottile quanto 10 micrometri, peserebbe comunque da 10 a 8 tonnellate. Al netto dell’inflazione, costerebbe circa 20 trilioni di dollari.
Un’opzione economicamente possibile è quella di iniettare sostanze riflettenti nell’alta atmosfera. Questo è noto come “iniezione di aerosol stratosferico”. Ciò ridurrebbe la radiazione solare in entrata ma avrebbe diversi aspetti negativi. Per prima cosa, non va bene combattere l’aumento dell’anidride carbonica, perché l’anidride carbonica sarebbe ancora lì. Potrebbe cambiare in modo significativo i modelli di precipitazione che sarebbero devastanti per l’approvvigionamento alimentare. E l’anidride carbonica non solo riscalda il pianeta, ma provoca anche l’acidificazione degli oceani.
Sky-Cool cos’è?
Che ciò sia possibile è stato dimostrato qualche anno fa da un gruppo di ricercatori canadesi. Hanno progettato un metamateriale che fa proprio questo: è molto riflettente per la luce solare in arrivo e se viene riscaldato dall’aria circostante, emette principalmente nella finestra atmosferica. Questo significa che il materiale si raffredda da solo. Hanno dimostrato che, se esposto alla luce solare, rimane 5 gradi al di sotto della temperatura ambiente.
Questi ricercatori hanno anche creato una start-up chiamata SkyCool che ha venduto pannelli di materiale a diversi negozi. Hanno visto un notevole risparmio energetico perché hanno bisogno di meno aria condizionata. Ancora una volta, però, c’è solo così tanto da fare perché non possiamo coprire in modo fattibile l’intero pianeta con quei pannelli.
