La Gazzetta del
Mezzogiorno,
martedì 17 marzo 2015 http://www.lagazzettadelmezzogiorno.it/le-analisi/le-eco-batterie-dell-aereo-solare-no801885/
Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it
Quando
i lettori avranno questa pagina fra le mani l’aereo solare starà percorrendo la
terza tappa del viaggio intorno al mondo con l’uso soltanto della radiazione del
Sole. L’aereo Solar Impulse 2 è il fratello maggiore di un altro Solar Impulse
che ha già fatto vari voli in Europa ed Africa, negli anni passati.
L’iniziativa viene dall’ultimo, in ordine di tempo, dei Piccard, una famiglia
di pionieri del volo e delle esplorazioni oceaniche. Nel 1932 August Piccard
(1884-1962) ha stabilito il primato di altezza (17.000 metri) a bordo di un
pallone aerostatico; il figlio Jacques Piccard (1922-2008) nel 1953 ha
costruito, in collaborazione con i cantieri italiani, il batiscafo “Trieste”,
un sottomarino abitato capace di esplorare le profondità marine; dopo varie
immersioni, nel 1960 ha stabilito il primato di profondità raggiungendo 11.000
metri nella fossa delle Marianne, nel Pacifico, il punto più profondo degli
oceani. Bertrand Piccard, figlio di Jacques, dopo aver effettuato nel 1999 il
giro del mondo in pallone senza scalo, si è dedicato alla costruzione di aerei
alimentati con l’energia solare, capaci di volare sia di giorno sia di notte.
L’aereo
solare è il risultato di molte innovazioni tecnico-scientifiche: si tratta
infatti di un aereo molto leggero, circa 2300 chilogrammi, più o meno il peso
di una auto di grossa cilindrata, con sottili ali lunghe 72 metri e aventi una
superficie di circa 270 metri quadrati, ricoperta di 17.000 celle fotovoltaiche
capaci di produrre circa 350 chilowattore di elettricità solare al giorno. Tali
celle azionano quattro motori a elica elettrici, appesi sotto le ali, della
potenza di circa 15 chilowatt ciascuno, più o meno quella di una grossa
motocicletta. Per poter volare di notte l’elettricità prodotta dalle celle
fotovoltaiche viene accumulata in quattro batterie a ioni di litio con
elettrolita di speciali polimeri, del peso di 630 chilogrammi e capaci di
accumulare circa 150 chilowattore.
La
cabina è in grado di ospitare comodamente un pilota e tutta l’attrezzatura
elettronica necessaria per il volo e per consentire al pilota di essere
continuamente a contatto con la base che fornisce informazioni sulle condizioni
meteorologiche, sulla velocità del vento, eccetera, proprio come negli aerei di
linea. Nei voli lunghi, anche di alcune migliaia di chilometri, l’aereo può
volare a 8000 metri di altezza di giorno, per catturare la massima quantità di
energia solare, e a circa 2000 metri di altezza di notte, ad una velocità
variabile fra 50 e 150 chilometri all’ora. Per il velivolo sono stati utilizzati
nuovi materiali da costruzione in fibre di carbonio capaci di alta resistenza
meccanica con il minimo peso e sono stati risolti problemi di aerodinamica;
come celle fotovoltaiche sono stati scelti modelli con alta resa per unità di
superficie.
La
parte più delicata, anche rispetto a future applicazioni commerciali, riguarda la
soluzione del problema del volo notturno di un aereo che può contare solo
sull’energia solare. Come è ben noto il principale inconveniente dell’energia
solare è che, gratuita quanto si vuole, è disponibile soltanto in alcune ore
del giorno e con diversa intensità nelle varie ore del giorno e nei vari giorni
dell’anno, maggiore nelle ore centrali del giorno e nei mesi “caldi” dell’anno
e praticamente non disponibile in oltre metà delle 8760 ore dell’anno. Lo sanno
bene coloro che hanno installato i pannelli fotovoltaici, attualmente in grado
di produrre fra 1000 e 1500 chilowattore di elettricità per ogni chilowatt di
potenza installata, cioè per ogni dieci metri quadrati di superficie delle
celle fotovoltaiche.
Le
installazioni sui tetti degli edifici, la soluzione più promettente per il
futuro, sarebbero in grado, come produzione annua, di soddisfare la richiesta
elettrica delle abitazioni se fosse possibile accumulare l’elettricità prodotta
di giorno in modo da averla disponibile di notte. Oggi gli impianti commerciali
“vendono” l’elettricità solare, prodotta di giorno, alle società elettriche
che, in cambio, restituiscono di notte elettricità prodotta con le tradizionali
centrali termoelettriche inquinanti, il che praticamente vanifica il vantaggio
ecologico dei pannelli solari. La soluzione sarebbe rappresentata dalla
installazione, nelle abitazioni, di batterie di accumulatori abbastanza leggere
e capaci di raccogliere di giorno e restituire di notte l’elettricità solare.
Nel 1985 il chimico americano John Goodenough costruì delle batterie costituite
da un catodo (polo positivo) di ossido di litio e cobalto, e il chimico
francese Rachid Yazami suggerì di utilizzare grafite come anodo (polo
negativo).
Una
ulteriore svolta si è avuta nel 1997 quando il catodo e l’anodo sono stati
separati da un polimero, anziché da un liquido alcalino. Le batterie al
litio-polimero hanno basso peso e grande capacità di accumulo dell’energia, e
sono già utilizzate in molti dispositivi elettronici e elettrodomestici come
computer, telefoni cellulari, eccetera. Il litio, la cui produzione è oggi di
fatto un quasi monopolio di Bolivia, Cile e Argentina, e la grafite saranno le
nuove materie prime strategiche come oggi è il petrolio. Il successo delle
nuove batterie nell’aereo solare apre le porte alla loro prevedibile
utilizzazione negli autoveicoli elettrici del futuro che possono viaggiare per
molte ore, silenziosi e non inquinanti, ricaricabili in poche ore di notte. Insomma,
come dicono, sia pure con un po’ di enfasi, i costruttori, Solar Impulse è
anche un messaggio di speranza anche per un ambiente meno inquinato.
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