Stiamo distruggendo il nostro ambiente ad un ritmo allarmante. Ma non è necessario che sia così.

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È sorprendente, ma l’energia pulita dal sole, l’energia solare, è diventata il modo più economico per generare elettricità. È persino più economica del carbone. Eppure produce solo il tre per cento dell’elettricità mondiale.

Perché non ne stiamo usando molta, molta di più? Come ha fatto a diventare così economica? E cosa c’entra tutto questo con… le anatre?! Scopriamolo.

Per prima cosa, diamo un’occhiata a quanto è sceso il prezzo del solare.

“Ho iniziato questo lavoro come analista per il solare nel 2005 e allora pensavo che il solare fosse ridicolmente caro”.

Jenny Chase è l’analista solare capo della società di ricerca BloombergNEF.

“Si pagava circa 4 dollari al watt per un pannello solare. E, oggi, pagheresti circa 20 centesimi per lo stesso watt”. E questo solo negli ultimi quindici anni.

Se si guarda più indietro, il calo dei prezzi è ancora più impressionante. Come è successo?

“È una lunga storia, ma è incredibile!

Gregory Nemet ha scritto un libro su questo.

“Non è stato un solo paese a farlo. È stato uno scambio di un paese che ha costruito su un altro. Uno: gli Stati Uniti hanno creato la tecnologia”.

La moderna cella solare in silicio è stata inventata negli Stati Uniti nel 1954. Allora veniva usata principalmente nell’industria spaziale ed era ancora super costosa. Ma con il progredire della tecnologia, i prezzi hanno cominciato a scendere.

“Due: la Germania ha creato un mercato”.

Nel 2000, la Germania ha approvato una legge per promuovere lo sviluppo delle energie rinnovabili. Questo è stato un grande passo perché ha messo un prezzo fisso sull’energia generata da fonti come l’eolico o il solare.

Questo ha dato alle persone e alle aziende un motivo per installare pannelli solari. E per farlo, qualcuno doveva costruire questi pannelli solari.

Tre: La Cina l’ha reso economico.

Una volta che la legge tedesca è entrata in vigore, la Cina ha davvero iniziato a costruire queste celle solari.

“Quindi fondamentalmente ha costruito l’intera industria su una scala sulla quale l’Occidente non ha davvero tenuto il passo”.

“La Cina era quasi un attore inesistente 20 anni fa. E oggi è il più grande produttore di pannelli solari, circa il 70% della produzione mondiale”.

Ecco come siamo finiti dove siamo ora: con l’energia pulita che ha anche senso per gli affari.

Ma se il solare è così grande, perché non ci facciamo affidamento molto, molto di più, e semplicemente spegniamo tutte queste centrali elettriche sporche?

Beh, il solare ha sempre avuto questo grande problema. Funziona davvero solo quando il sole splende.

Quando è nuvoloso o – peggio ancora – buio, anche le migliori celle solari sono piuttosto inutili. Ed è un vero peccato, perché è quando ne abbiamo più bisogno.

Diamo un’occhiata a come usiamo l’energia. Al mattino, quando la maggior parte delle persone si alza e si prepara, abbiamo bisogno di energia.

La cosiddetta curva dell’anatra traccia la nostra domanda di energia da fonti non rinnovabili come il carbone e il gas per tutto il giorno – prima, in luoghi senza molto sole.

Dopo il picco mattutino, si mantiene abbastanza livellata.

Quando la gente torna a casa la sera, sale di nuovo e poi scende di notte. A questo punto, si potrebbe avere un’idea del perché la chiamano la curva dell’anatra. Perché assomiglia un po’ a un’anatra.

Comunque, in posti con molto sole, come la California, questa curva cambia. Le mattine sono più o meno le stesse. Poi il sole sorge e la produzione di energia solare si attiva.

Questo lascia cadere la domanda di energia non rinnovabile. Finché il sole non tramonta, cioè. È allora che la domanda convenzionale sale di nuovo, molto più ripida che nella prima curva.

Due problemi con questo. Uno: le centrali elettriche tradizionali fanno schifo nel salire così rapidamente. Ciò significa che devi tenerle in funzione a una certa potenza per tutto il giorno, anche se c’è molto sole.

E questo significa che… “…si può finire con una produzione di energia a metà giornata superiore a quella utilizzata”.

E questo porta al secondo problema. Ci sono limiti a quanta energia si può immettere nella rete. Troppo solare potrebbe sovraccaricarla, quindi deve essere buttato via.

Questo ha sempre reso super difficile aggiungere molto solare ai sistemi di alimentazione. Ma indovinate un po’, ora c’è una soluzione a questo problema.

Ed è probabile che tu ne abbia una parte davanti a te in questo momento, una batteria agli ioni di litio.

“Stiamo semplicemente prendendo la stessa costruzione, mettendo insieme molte, molte di quelle celle e facendo dei pacchetti di batterie che possiamo usare per le auto. E poi possiamo anche scalare il tutto per usarlo per l’energia stazionaria per stare accanto ai parchi eolici o ai parchi solari”.

“Ciò che è stato abbastanza buono negli ultimi anni è che anche le batterie sono diventate molto più economiche. E ora stiamo vedendo progetti solari costruiti con un paio d’ore di stoccaggio nella batteria in modo da poter spostare un po’ di generazione da metà giornata alla sera – dove c’è spesso un picco nella domanda di elettricità”.

Negli Stati Uniti, per esempio, lo stato del New Mexico ha appena deciso di chiudere una centrale a carbone – e invece costruire nuovi parchi solari che immagazzinano grandi quantità di energia prodotta in batterie.

Le batterie agli ioni di litio sono diventate molto migliori e molto più economiche del previsto negli ultimi anni. Ora sono un’opzione valida per immagazzinare e spostare almeno qualche ora di energia solare secondo necessità.

Quindi, il problema dello stoccaggio che il solare ha sempre avuto non è più un problema. A volte, però, potremmo desiderare uno stoccaggio a lungo termine. In luoghi senza molto sole, per esempio. Ed è per questo che le aziende stanno offrendo altre soluzioni. Ne analizziamo alcune.

Un altro tipo di batteria, chiamata batteria a flusso, separa la carica all’esterno di una cella. Questo ha due vantaggi: Può immagazzinare più energia – e più a lungo. Il problema è che sono ancora relativamente costose.

Poi c’è lo stoccaggio idroelettrico pompato, che è già usato abbastanza.

Hai bisogno di due laghi e uno di loro deve essere su una collina. Durante il giorno, si usa l’energia solare per pompare l’acqua dal lago inferiore a quello superiore. Quando hai bisogno di energia di notte, puoi semplicemente lasciarla scorrere verso il basso attraverso una turbina. Ma per questo è necessario trovare dei laghi e, beh, una collina.

Un’altra soluzione che usa la gravità viene da una società svizzera. Sta lavorando su una torre che solleva blocchi di edifici con l’energia solare, e poi rilascia l’energia abbassandoli di nuovo. Ma anche per questo c’è bisogno di spazio.

E c’è anche la possibilità di usare il solare per produrre idrogeno. E con quell’idrogeno si potrebbero fare diverse cose, come alimentare le auto o persino produrre acciaio. Ma l’intero processo è ancora piuttosto costoso.

“Penso che lo stoccaggio sarà principalmente agli ioni di litio con un po’ di idrogeno e forse qualche altra opzione”.

“Ci sono alternative. È solo che le batterie agli ioni di litio stanno diventando così flessibili e così poco costose che sarà difficile per queste alternative competere con esse. Ma hanno altri attributi, come tenere la carica più a lungo, il che potrebbe rivelarsi un ruolo piuttosto importante in alcune applicazioni”.

Così il solare è diventato economico e ha praticamente risolto il suo problema più grande. Quindi, qual è il prossimo passo?

“Sarà grande. Sarà ovunque. Prevediamo che, anche senza ulteriori politiche, il solare fornirà circa il 23% dell’elettricità globale entro il 2050. Personalmente penso che sarà una percentuale molto più alta di così”.

“Non sarei sorpreso se, entro il 2030, stessimo parlando del solare che fornisce gran parte dell’elettricità mondiale”.

Il solare ha fatto molta, molta strada. Ma ora che la tecnologia è in atto, sembra davvero che sia per essa il momento di brillare.

L’energia solare concentrata (CSP) ha il potenziale per fare proprio questo – usando array di specchi rotanti chiamati eliostati, la luce viene riflessa in un enorme ricevitore. Grazie ai recenti progressi nella tecnologia, il costo per replicare queste “raffinerie solari” sta diminuendo. Presto l’energia solare sarà più pulita e meno costosa dell’uso dei combustibili fossili, il che potrebbe significare un’adozione su scala globale.

Heliogen, una società fondata da Bill Gross e sostenuta da Bill Gates, vuole eliminare tutti gli usi dei combustibili fossili. Utilizzando telecamere, AI e apprendimento automatico, stanno lavorando per rendere questi sistemi CSP più intelligenti e molto più efficienti.

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VOCE NARRANTE: Questa lente d’ingrandimento ha un nome tecnico, una raffineria di luce solare. Per usarla, trovare un posto molto soleggiato, mettere giù un mucchio di specchi, far rimbalzare la luce del sole in un unico punto e si può sciogliere quasi tutto. Ok, quindi è una specie di raggio della morte. Perché farlo? Perché produrre acciaio o cemento richiede molto calore e fare qualcosa di super caldo ha storicamente significato bruciare i dinosauri.

STEVE SCHELL: Se si guarda all’enorme impronta di carbonio associata a queste applicazioni industriali, non si può ignorare.

VOCE NARRANTE: Il venti per cento delle emissioni globali di carbonio per essere precisi. E poiché questa tecnologia è così buona, potrebbe cambiare l’intera industria energetica. E prevenire la terza guerra mondiale nel processo.

Questo è “Hard Reset”, una serie sulla ricostruzione del nostro mondo da zero.

A est di Six Flags e a nord di Los Angeles c’è un posto chiamato Lancaster, che è molto piatto, molto caldo e un posto perfetto per testare una presa di controllo dell’approvvigionamento energetico mondiale. Sì, suonava più da cattivo di Bond di quanto pensassi. Comunque, questi si chiamano eliostati e la ragione per cui questa raffineria solare funziona così bene è che sotto questi specchi e bicchieri ci sono dei motori piuttosto semplici che si possono controllare a distanza. E questo permette agli specchi di cambiare angolazione durante il giorno, a seconda di dove si trova il sole. Come fanno a sapere dove si trova il sole? I tirocinanti? No, AI, naturalmente.

BILL GROSS: È necessario prendere ognuna delle migliaia di specchi e puntarli in modo molto, molto preciso, accurato a circa 1/10 o 1/20 di grado.

VOCE NARRANTE: Questo è Bill Gross, geniale visionario e fondatore di oltre 150 aziende. E anche un tipo super simpatico.

GROSS: Grazie, lo apprezzo molto.

VOCE NARRANTE: In cima alla torre, telecamere ad alta risoluzione monitorano la posizione degli specchi sottostanti.

SCHELL: In realtà puoi vedere che i due in cima sono i più facili da individuare perché sono sui bracci sopra il ricevitore.

VOCE NARRANTE: Così Heliogen ottiene tutti quegli specchi per riflettere la luce del sole in quel grande obiettivo in alto.

Quindi quello che abbiamo appena sopra di noi è il ricevitore solare. Così si può vedere che è quello che abbiamo visto dal livello del suolo. Questo è dove la luce solare concentrata si concentra quando il campo è in funzione.

VOCE NARRANTE: Le telecamere sanno se gli specchi stanno rimbalzando nel sole perché quelle telecamere stanno valutando la qualità del blu del cielo. Analizziamo tutto questo con Steve, che ha dei bei tatuaggi.

SCHELL: Questa è la mia armatura da battaglia robotica e quello che ho qui è una giungla su un pianeta alieno con robot che curano il giardino.

VOCE NARRANTE: Ed è responsabile della tecnologia qui.

SCHELL: Ciò che queste telecamere vedono è il riflesso del cielo vicino al sole. Vicino al sole, il cielo appare molto luminoso dalla luce solare sparsa che viene attraverso di esso e più lontano dal sole si guarda, il più scuro o meno luminoso che patch di cielo sembra essere.

VOCE NARRANTE: Così le telecamere guardano il colore blu e l’intelligenza artificiale utilizza queste informazioni per valutare la distanza dal sole, dedurre l’orientamento dello specchio e quindi, dove sta andando il fascio.

SCHELL: Così ogni pochi secondi, otteniamo una misura di dove sta andando quel fascio e possiamo comandare l’eliostato per fare piccole correzioni per ottimizzare il suo inseguimento. In questo settore, si tratta di un cambiamento radicale, perché ora non ci affidiamo all’hardware per essere così precisi, ma abbiamo un software per renderlo preciso. Quindi cambia davvero tutto su come funziona l’impianto e ci permette di raggiungere livelli di prestazioni più elevati a un costo molto più basso.

VOCE NARRANTE: Quindi è il software che controlla la precisione, non l’hardware. E più accurati possono essere quegli specchi durante il giorno, meno ne hanno bisogno. Ancora più importante, permette a Heliogen di fare qualcosa che nessun’altra raffineria solare concentrata è stata in grado di fare. Generare temperature a nord di 1.000 gradi Celsius.

GROSS: La gente ha fatto la concentrazione a specchio prima, ma hanno raggiunto 400 gradi, 500 gradi. Noi abbiamo raggiunto 1.500 gradi.

VOCE NARRANTE: Quel calore è importante perché l’energia solare deve essere utilizzata immediatamente o conservata in qualche modo. Le batterie sono costose e problematiche, ma sai cosa è economico e sicuro? Solo rocce normali.

WALTER WHITE JR: Hai una collezione di rocce?

HANK SCHRADER: È una collezione di minerali.

GROSS: E prendiamo quell’alta temperatura e la portiamo giù in un letto di roccia. Riscaldiamo letteralmente le rocce a 1.000 gradi centigradi.

SCHELL: Le temperature sono così alte che il metallo non può sopportarle. Quindi mettiamo l’isolamento all’interno per proteggere l’acciaio da quelle alte temperature.

GROSS: Se si riscaldano le rocce a 1.000 gradi centigradi con i fotoni, ora rimangono calde anche dopo il tramonto. Quelle rocce sono in un serbatoio isolato, come un thermos. E rimarranno calde per una settimana.

VOCE NARRANTE: Quelle rocce agiscono come batterie, immagazzinando energia che può essere utilizzata per generare energia 24 ore al giorno.

GROSS: Ci permette di alimentare le cose che hanno bisogno di funzionare tutto il giorno. E la civiltà funziona tutto il giorno.

Ma aspetta un attimo, non abbiamo già sentito tutto questo? Come l’energia solare rivoluzionerà il mondo? La differenza qui sembra essere che tutto alla Heliogen è costruito in scala. L’impianto in cui siamo stati è solo una struttura di prova, 400 eliostati. Una vera raffineria di luce solare sarà di 40.000 eliostati.

SCHELL: Quindi 100 volte più collettore solare di quello che abbiamo qui.

VOCE NARRANTE: Per costruire raffinerie in tutto il mondo, stanno scommettendo sul piccolo.

GROSS: Fare tutti gli specchi piccoli in modo che possano essere prodotti in fabbrica e renderli facili da installare perché non abbiamo bisogno di gru o attrezzature pesanti per distribuirli. La nostra visione era di rendere questo come l’agricoltura, in modo da poter coprire un sacco di terreno in modo molto economico. Quasi come una mietitrice o un trattore che pianta file di semi. Questo è fondamentale perché per alimentare la Terra, abbiamo bisogno di coprire centinaia di miglia quadrate, che in realtà non è molto per alimentare l’intero pianeta.

VOCE NARRANTE: Davvero?

GROSS: Ma coprire centinaia di miglia quadrate deve essere fatto in modo economico.

SCHELL: Abbiamo essenzialmente progettato questo per essere altamente automatizzato, trattori robotici che possono scavare le trincee, posizionare le fondamenta dell’eliostato, versare il cemento e poi le unità e gli specchi sono impostati su dopo in un modo molto efficiente.

VOCE NARRANTE: Quindi il piano è che queste raffinerie vanno in luoghi che sono piatti con un sacco di sole come i deserti. Poi prendono la luce solare concentrata, la convertono in elettricità, la fanno passare attraverso un elettrolizzatore e dividono una molecola d’acqua per ottenere idrogeno.

GROSS: L’idrogeno verde può essere messo in condutture e spostato per migliaia di chilometri o messo su navi e spostato attraverso gli oceani. La cosa potente è che possiamo produrre l’energia dove il sole è buono e spostarla dove il sole non lo è. Ed è quello che dobbiamo fare per alimentare la civiltà. Battere il prezzo dei combustibili fossili è l’unica cosa che conta, perché altrimenti la gente continuerà a bruciare combustibili fossili se sono più economici. Ma se possiamo essere anche solo una frazione di centesimo più economici dei combustibili fossili, il mondo adotterà questo su scala.

VOCE NARRANTE: E quindi cosa succede se questo viene adottato su scala? Immaginiamo uno scenario in cui il mondo è alimentato dal sole, specchi e rocce.

GROSS: Il mio sogno, entro la fine di questo decennio, sarebbe quello di avere 1.000 torri nel sud-ovest degli Stati Uniti, 1.000 torri in Australia e 1.000 torri in Medio Oriente e Nord Africa. In questo modo, possiamo produrre energia per quasi tutti i continenti perché possiamo spostare l’energia da dove il sole è buono in quei deserti a dove vivono le persone che ne hanno bisogno.

VOCE NARRANTE: In totale, ci vorrebbe un’area delle dimensioni dell’Alaska per produrre abbastanza energia per soddisfare i tassi di consumo di oggi e con questo, potremmo cambiare l’ambiente e la geopolitica. Quante guerre sono state combattute, quante persone sono morte essenzialmente per il petrolio? E questa geopolitica è, in un certo senso, l’ispirazione di tutta questa impresa.

GROSS: Ho una storia su come ho vissuto la crisi energetica quando ero bambino. Era il 1973 durante l’embargo petrolifero arabo. C’era carenza di benzina. Quindi c’erano lunghe file di auto in attesa alle stazioni di servizio su Ventura Boulevard, solo per avere i tuoi 5 dollari di benzina. Mia madre aspettava in quella fila con me sul sedile posteriore dell’auto e io pensavo, mentre aspettavamo un’ora per avere la nostra benzina, a perché c’è un altro posto nel mondo che può scegliere di chiudere la nostra fornitura e ora la gente sta soffrendo? Perché non abbiamo un altro modo di ottenere la nostra energia che sia più locale?

SCHELL: Abbiamo conversazioni regolari sui rifugiati climatici e sulle guerre che si combattono per i combustibili fossili. Stiamo cercando di stabilizzare la politica globale.

GROSS: Il sole è la risorsa naturale più uniformemente distribuita che abbiamo, eccetto l’aria, quindi perché non possiamo prendere quella risorsa e convertirla nell’energia di cui abbiamo bisogno vicino a dove siamo e non dobbiamo prenderla da qualcun altro lontano? Così sento che tutta la mia vita e tutto ciò che ho imparato mi permette di essere nel posto giusto al momento giusto per fare una differenza positiva su questa cosa di cui il mondo si preoccupa così tanto in questo momento.

In sole sei ore, i deserti del mondo ricevono più energia solare di quanta ne consumi l’intera razza umana in un anno. Se coprissimo solo l’1,2 per cento del deserto del Sahara con pannelli solari, potremmo sfruttare abbastanza di questa energia per soddisfare il fabbisogno energetico del mondo intero. Non sarebbe facile, però. Come supereremmo gli ostacoli geopolitici e finanziari? E come potrebbe questo progetto cambiare radicalmente il clima del deserto?

Di solito si costruisce una fattoria solare per evitare cambiamenti all’ambiente ma, se ne costruissimo una nel Sahara, potrebbe causare qualche cambiamento. Se rivestissimo il suolo del deserto con pannelli solari giganti, raddoppieremmo le precipitazioni nella regione e aumenteremmo la copertura vegetale di circa il 20%. Vi sembra un po’ incredibile?

La sabbia sahariana ha un colore insolitamente chiaro, il che significa che tende a riflettere molta luce e calore nell’aria. Se coprissimo la sabbia con pannelli solari scuri, significherebbe che verrebbe assorbito più sole e la temperatura del terreno aumenterebbe. L’aria più calda sale nelle zone dell’atmosfera dove fa più fresco, e l’umidità si condensa e cade come pioggia. Prima che ve ne rendiate conto, uno dei climi più estremi della Terra subirebbe un significativo cambiamento.

Quindi, se questi pannelli solari non solo fornissero soluzioni energetiche sostenibili, ma aggiungessero anche il tanto necessario verde al nostro più grande deserto… allora cosa stiamo aspettando? Non dovremmo già essere là fuori a costruire queste cose?

Beh, è un po’ più complicato di così. Per prima cosa, è bello produrre abbastanza energia per alimentare il mondo, ma poi bisogna preoccuparsi di come farla arrivare a tutti.

Il luogo in cui questa energia andrebbe per prima cosa è l’Europa. Esportare energia sostenibile farebbe grandi cose per molte economie africane, ma avrebbero i mezzi per farlo? Attualmente, le reti elettriche in Africa non sono molto affidabili, e avrebbero bisogno di linee elettriche di circa 800 – 3.000 km (500 – 2.000 miglia) per arrivare dove devono andare. Il trasporto di energia su lunghe distanze porta a perdite di potenza fino al 10%, il che significa che un progetto già costoso diventerebbe ancora più costoso.

E da dove verrebbero tutti i soldi? L’Africa è la patria di alcuni governi instabili, del tipo che sollevano bandiere rosse piuttosto grandi con gli investitori di progetti multimiliardari come questo. Oltre a questo, si tratterebbe di un progetto a lungo termine, quindi ci sarebbero molte parti in movimento. Diversi paesi dovrebbero essere coinvolti, e ognuno di loro potrebbe vedere un panorama politico in evoluzione nel corso degli anni che potrebbe sconvolgere, o mettere fine, all’intera faccenda.

Per quanto grande possa essere questo progetto, sarebbe probabilmente meglio tentare prima su piccola scala. Forse i pannelli solari potrebbero essere usati per alimentare alcuni piccoli villaggi africani e contribuire a diffondere l’accesso all’elettricità, ma questo è un argomento per un altro “Cosa accadrebbe se…”.