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Questione dei finanziamenti HAWP

E’ stata posta di frequente la questione dei finanziamenti alla R&D nel settore dell’eolico troposferico. Secondo alcuni, ingenti investimenti pubblici e privati, paragonabili a quelli  profusi in tecnologie come la fusione nucleare, sono stati assorbiti dal settore senza portare ancora nulla sul mercato.

Premettendo che, come si può evincere, ad esempio, da documenti rilasciati dalla world nuclear association http://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/nuclear-fusion-power.aspx , il programma di ricerca della fusione nucleare prevede investimenti dell’ordine delle migliaia di miliardi di $ e che, ad oggi, sono state già state spese alcune centinaia di miliardi di $, KiteGen dichiara che il costo totale delle proprie attività nel campo dell’eolico troposferico ammontano a circa 12 mln € a tutto il 2015 approssimativamente ripartiti come segue:

  • Sviluppo e mantenimento proprietà intellettuale: € 3 mln
  • R&D, reclutamento e formazione: € 4 mln
  • Promozione, disseminazione: 560k€
  • Ricerca applicata ed industriale, materiali e consulenze: €4,5 mln

Tali risorse sono state derivate da:

  • Progetti finanziati e cofinanziati pubblici italiani: € 670 k€
  • Progetti finanziati e cofinanziati pubblici europei: € 650 k€ (5M€ di valore totale del progetto)
  • Soci ed Investitori privati € 11 mln

Infine, in merito a bandi e progetti pubblici regionali e nazionali finanziati e cofinanziati, cui KiteGen ha partecipato presentando progetti inerenti all’eolico troposferico e che sono stati ammessi al finanziamento e posti al vertice nelle apposite classifiche, Risulta che KiteGen, su un totale di circa 78 mln, ad oggi ha visto (parzialmente) erogati € 1,2 mln circa.

KiteGen come primo attore ha fatto nascere nel mondo numerose iniziative che si pongono in concorrenza con i concetti da essa brevettati. Per quanto riguarda questi supposti competitor stimiamo dalle informazioni rese pubbliche che le risorse pubbliche e private investite (e in una certa misura disperse) nel campo dell’eolico troposferico dai principali soggetti quali Makani, SkySails, Kite Power Systems, NTS, siano dell’ordine dei 100 milioni di €. Anche ipotizzando cifre molto maggiori il confronto con la fusione nucleare o con le migliaia di miliardi di $ investiti nei programmi di Green Energy (fotovoltaico, eolico, maree etc) è in ogni caso improprio ed inammissibile.

KiteGen è sempre pronta a dimostrare, nell’ambito di diligence tecniche condotte da soggetti qualificati, di aver investito con grande successo il proprio impegno raggiunto tutti i propri milestones e portato proprio quest’anno la tecnologia KiteGen a livello di TRL 8 (https://en.wikipedia.org/wiki/Technology_readiness_level), nonché di aver calcolato con affidabilità  il costo per il raggiungimento del TRL9 (la tecnologia nella forma finale)  un importo relativamente  modesto ed una tantum, che include la conclusione dell’industrializzazione, il proseguimento del teaming up, la formazione professionale, l’implementazione delle subforniture specializzate, la qualificazione, la prima ottimizzazione produttiva e finalmente la produzione in serie dei generatori di qualità e dimensione industriale e ben funzionanti. Questo importo definito modesto è dell’ordine del centinaio di milioni, direttamente comparabile con le centinaia di miliardi spesi dagli italiani per il fotovoltaico, ma con il risultato di implementare una fonte che si autoalimenta ed autosostiene economicamente.

Questi ultimi progredendo poi con le proprie risorse, e forti del giacimento ricco ed illimitato di energia a cui si rivolgono, affiancherebbero e poi sostituirebbero tutta la produzione NFER attuale di circa 38 TWh in 5 anni creando solo per iniziare 100mila posti di lavoro veri, ed ancor prima è prevedibile che si scateni un clima di irrefrenabile ottimismo economico e sociale.

La completa ed autonoma comprensione del KiteGen della sua tecnologia e delle sue potenzialità  purtroppo sembra esclusivamente riservata ad una ristrettissima elite di tecnici/scienziati che già hanno realizzato qualcosa di notevole e reale nella propria vita. Per esperienza confidiamo però che il capitolo della la formazione specifica possa fornire al progetto ed in tempi brevi la massa critica necessaria per implementare l’iniziativa industriale. KiteGen, quale “first mover”, ha prodotto pionieristicamente la conoscenza e il saper fare ed ha già formato nel tempo e con i propri mezzi un centinaio di docenti, Phd, ingegneri e professionisti con provenienza internazionale, con alterni esiti tra i quali lo stimolo per la nascita delle principali iniziative in competizione a KiteGen stessa, sorvolando benevolente sull’atteggiamento umano poco corretto, resta l’orgoglio tutto intellettuale di aver lanciato i semi dell’unica possibile fonte di energia abbondante e sostenibile per il futuro dell’umanità.

Dialoghi sull’energia

di Giancarlo Abbate

Questo articolo, e altri che probabilmente seguiranno, sono un resoconto (quasi) fedele di una serie di recenti conversazioni tra due appassionati di energia. I due, Mario e Giorgio, abitano in una città del nord Italia, sede di un’università e con una notevole presenza di piccole e medie industrie tecnologiche. Il primo (M) è un tecnico elettronico/elettrotecnico e buon programmatore, ha tra i 45 e i 50 anni, il secondo (G) venticinquenne sta scrivendo la sua tesi (non so bene se magistrale o di dottorato) in una disciplina scientifica. Mario e Giorgio si incontrano a volte durante l’intervallo di pranzo, hanno fatto amicizia e discutono di energia, ambiente e del futuro dell’umanità. Qualche tempo fa Giorgio ha iniziato a registrare alcune di queste conversazioni ed io, con il loro consenso, ne propongo questa rielaborazione scritta. Ho fatto la loro conoscenza grazie al comune interesse per l’eolico troposferico come fonte primaria di energia e per la tecnologia KiteGen come promettente strumento per il suo sfruttamento.

1. La cultura dell’energia.

M     Sto pensando alla curiosa maledizione che incombe sul dibattito sull’energia e alle responsabilità dei divulgatori, spesso improvvisati.

G      A cosa ti riferisci precisamente?

M     In un articolo Carlo Stagnaro si domanda: “Perché si dicono tante sciocchezze nel dibattito energetico in Italia?“. Vi si può leggere questa frase: “Il dibattito sull’energia è abbastanza carente più o meno a tutte le latitudini, anche se alle nostre più che ad altre. Per giunta, l’argomento dell’ignoranza può valere per il pubblico in generale, ma non per gli esperti interpellati dai giornali.”
Sono assolutamente d’accordo con questa riflessione. Chi sono questi esperti? perché parlano così tanto e così spesso ed a sproposito di energia, di risparmio energetico, di fonti rinnovabili e fossili? L’energia è certamente una materia complessa ma è deterministica, non c’è spazio per le opinioni. Gli pseudo-divulgatori però si impegnano con una presenza assidua su tutti i mezzi a disposizione con la convinzione di diffondere il verbo e se da un lato i professionisti dell’energia non hanno certamente bisogno delle loro opinioni e le ignorano o tutt’al più ne vengono infastiditi, dall’altro il pubblico non specialista viene infarcito quasi sempre di false credenze o esagerazioni.

G      Beh, forse anche tu esageri. In primis, ci dovrebbe essere sempre spazio per opinioni diverse e casomai, argomentando, si possono confutare quelle sbagliate. Poi, anche i professionisti possono dire sciocchezze e fare scelte sbagliate.

M       Si certo, ma vorrei farti un paio di esempi concreti ed evidenti di sciocchezze annidate in articoli, post e vari documenti disponibili in rete, affermazioni che non solo impattano negativamente sul progetto KiteGen di sfruttamento dell’eolico troposferico ma danneggiano il futuro di noi tutti. Il primo è un ponderoso e blasonato documento firmato dal dipartimento di ingegneria gestionale del Politecnico di Milano:

Wind Energy Report, Il sistema industriale italiano nel business dell’energia eolica.

Cito da pagina 19 di questo report:
1.1 Il principio di funzionamento, la struttura ed i costi di un impianto eolico

E’ il sole il vero “motore” dell’energia eolica, giacché è proprio dal differente assorbimento di energia solare in diverse zone dell’atmosfera terrestre e quindi dal conseguente differenziale di temperatura e pressione che si generano i venti, in tutte le possibili varianti dovute alle caratteristiche locali e all’orografia del suolo.

Su base annuale, circa il 2% delle radiazioni solari vengono effettivamente convertite in correnti aeree – e quindi sono possibile fonte di energia eolica – per un corrispondente valore di oltre 2 mld tep.

Considerando tuttavia la quota parte di questa energia che può essere, almeno dal punto di vista teorico, effettivamente sfruttata per la produzione di energia elettrica (e quindi ad esempio escludendo le correnti di media/alta quota) è necessario ridurne di quasi il 95% il valore: in buona sostanza l’energia eolica effettivamente sfruttabile può essere stimata in circa 100 mln tep all’anno. Il potenziale è quindi estremamente rilevante….

G      Cos’è che non va in queste affermazioni? L’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano che ha pubblicato questo documento gode di un’ottima reputazione ed ha pubblicato negli anni numerosi report e documenti di alto livello sull’energia, utilizzati anche dal Governo e dalle amministrazioni pubbliche.

M     E’ proprio questo il punto! Il project manager del ponderoso quanto discutibile documento, Riccardo Terruzzi, è certamente informato sull’immenso giacimento eolico troposferico e sull’attività di sviluppo industriale di KiteGen per arrivare al suo sfruttamento. Nonostante ciò sembra abbia preferito lasciarvi errori imperdonabili ed inconcepibili per chi pretende di porsi come esperto di energia nonché consigliere governativo di politiche energetiche. Andando nel dettaglio degli errori, il primo è davvero clamoroso: il Report afferma che su base annuale il contenuto energetico totale dei venti atmosferici è oltre 2 mld tep ma questo numero è sbagliato, per difetto, di un fattore 1000! Tre ordini di grandezza, capisci? Stime ragionevoli si trovano in molti articoli scientifici, come quello storico di Gustavson del 1979 su Science.

G      Conosco quel lavoro di Gustavson, si basa su approssimazioni ragionevoli, è chiaro e le sue stime sono tuttora valide; d’altra parte mi sembra incredibile che il Report dell’Energy & Strategy Group possa essere sbagliato di tre ordini di grandezza. In ogni caso il conto è semplice e lo possiamo rifare in due minuti.

M     Detto, fatto. La costante solare, cioè la quantità di energia irradiata dal Sole che raggiunge in ogni secondo un m2 di superficie della Terra, è di 1366 W/ m2, il pianeta terra durante la rotazione espone continuamente 127  milioni di km2 il che equivale a 173000 TW di radiazione incidente di cui circa il 2% alimenta i venti ovvero 3460 TW (1 TW=106 MW).

G      OK, dalla potenza passiamo all’energia ottenibile in un anno moltiplicando per le 8760 ore annuali ed otteniamo la stima dell’energia solare convertita in vento in 30300 PWh all’anno (1 PWh=106 GWh). Ciò basterebbe per la verifica ma gli economisti (e gli ingegneri gestionali) per complicarci la vita preferiscono usare le tonnellate equivalenti di petrolio, tep, dove 1 mld tep vale circa 11 PWh. Quindi in conclusione il vento atmosferico custodisce una ricchezza rinnovabile di 2750 miliardi di tep, ovvero un fattore 1000 superiore al dato riportato nel Report dell’Energy & Strategy Group. Hai veramente ragione è un errore madornale.

M      Questo errore è non solo fuorviante e contraddice ciò che la scienza dell’atmosfera sostiene, ma porta con sé anche il danno aggiuntivo di vanificare l’effetto cognitivo della comparazione con il fabbisogno umano corrente di energia che si assesta intorno ai 12 mld di tep/anno.

G      In sostanza, secondo i dati del Report citato tutta l’energia eolica terrestre è appena un sesto del fabbisogno annuale dell’umanità, che è stimabile in circa 12 mld di tep, con l’inevitabile conseguenza di relegare questa fonte ad un ruolo marginale, poiché solo una piccola frazione dell’intero serbatoio energetico può essere effettivamente sfruttata. In realtà però, correggendo l’errore, il serbatoio eolico corrisponde a circa 200 volte il fabbisogno e può a buon diritto assurgere al ruolo di principale fonte energetica primaria. Un grande errore porta con sé grandi conseguenze negative! Ma tu hai parlato di “errori” al plurale. C’è qualche altra affermazione che con va in quel report?

M     L’altra bizzarra frase di quel documento è quella che da per scontato che il vento che può essere sfruttato dal punto di vista “teorico”, e ripeto teorico, vede l’esclusione dell’alta e la media quota, pur ammettendo che contengono il 95% dell’energia, ovvero 20 volte ciò che è disponibile all’eolico convenzionale, per poi costruire i ragionamenti dell’intero documento basandoli solo sui sussidi pubblici.

G      Qui tocchi un tasto per me particolarmente sensibile. Questa impostazione inficia la validità di tutto il documento, nonostante in esso si possano trovare molti dati utili, in quanto i sussidi, benché dannosamente pantagruelici, sono stati congegnati con la speranza di far percorrere velocemente le curve di apprendimento economiche e tecnologiche alle fonti beneficiarie, per vederle competere in autonomia, e non come una condizione strutturale.

M     Ma se la risorsa eolica troposferica (cioè alta e media quota), come sottolineato nel documento, è 20 volte quella disponibile a 100/150 m, non è difficile capire che le prestazioni economiche di un generatore specifico seguiranno la stessa proporzione. Sul conto economico la colonna dei ricavi è da moltiplicare, e suppongo molto più di 20 volte.

G      Si, ma stai tralasciando il non banale fatto che non esiste in attività un generatore specifico per la media ed alta quota e, se esistesse, cioè se le macchine in costruzione presso KiteGen entrassero in funzione entro quest’anno, bisognerebbe comunque valutare anche la colonna dei costi per asserirne la reale convenienza.

M     So che la tua è una provocazione ma la voglio cogliere ugualmente. Almeno in linea “teorica” l’energia da fonte troposferica potrebbe costare anche 30 volte meno dell’eolico tradizionale ovvero 10 volte meno del carbone. E’ ragionevole prevedere che i primi generatori di energia da eolico troposferico produrranno ad alti costi nel loro primo anno di vita (ti ricordi il costo a MWh dei primi pannelli foto voltaici?). Tuttavia, attendendo la fine di un breve, ma questa volta efficace, periodo di apprendimento tecnologico ed economico delle macchine, è altrettanto ragionevole stimare un costo dell’energia più basso di qualunque altra fonte o tecnologia attualmente esistente, poiché il limite teorico di miglioramento è realmente molto alto.

G       Proponi forse incentivi statali anche per l’eolico troposferico?

M     Degli incentivi parleremo la prossima volta. Ora voglio sottolineare l’importanza di far comprendere a tutti, esperti e non, l’enorme potenzialità dell’eolico troposferico e cosa sta realizzando il gruppo di lavoro che si raccoglie intorno al progetto KiteGen per arrivare a sfruttare questo giacimento, non solo ricco ma soprattutto rinnovabile e pulito.

G      Forse sei troppo ottimista. La comunicazione sull’energia e sui danni ambientali e climatici assomiglia ad una guerra con bombardamenti continui dalle opposte fazioni. Il pubblico ne è frastornato e spaventato. Personalmente ritengo molto difficile che una comunicazione razionale ed argomentata riesca ad avere grande risonanza pubblica.

M     Tuttavia non è saggio lasciare che i soli “esperti” che dibattono, anzi si azzuffano, pubblicamente siano da una parte chi ha interessi nei combustibili fossili e dall’altra chi diffonde strampalate idee di austerity, anche detto risparmio energetico, e smart grid con improbabili accumuli elettrochimici. Un modo per capire se si è di fronte ad un vero esperto di energia è proprio quello di sentire quale opinione hanno sull’eolico troposferico.

G      Per quel che mi risulta la maggioranza risponderà di non saperne nulla.

M     Ed io questo non posso proprio accettarlo. Un “esperto” non può avere questa lacuna. Un “esperto” ha il dovere di essere informato ed aggiornato su tutte le frontiere tecnologiche del settore, in particolare se sono così promettenti. Ma passiamo al secondo esempio, cioè l’intervento di Luca Pardi, presidente dell’associazione per lo studio del picco del petrolio, recentemente apparso sul blog Risorse Economia Ambiente:

cito da questo post:

“Nessuna infrastruttura energetica può essere costruita, fatta funzionare, manutenuta e smantellata senza il fondamentale apporto dei combustibili liquidi di origine petrolifera.”

“Non ci chiediamo quindi quale sia l’alternativa possibile al petrolio. Non esiste.

G      Un altro campo minato in cui l’amore per la razionalità rischia di venir offuscato dallo spirito di appartenenza.

M      Quindi Pardi ci informa che il problema (NdA: di affrontare il raggiungimento del picco) non è tecnico in quanto non esistono sostituzioni ai combustibili liquidi di origine petrolifera. A parte la curiosa affermazione, mi chiedo veramente che bisogno ha Luca Pardi di allinearsi con coloro che tentano di danneggiare il lavoro tecnico di tutti i laboratori di ricerca che in ambito chimico stanno cercando di rendere il più efficiente possibile la sintesi artificiale dei combustibili liquidi.

G      So che la sintesi di combustibili liquidi, ad esempio da gas naturale, è già una realtà e sembra che alcuni processi industriali siano vicini al 30% di efficienza. Tuttavia questi processi consumano molta energia elettrica per cui l’alto costo finale del prodotto ne impedisce l’utilizzo commerciale su vasta scala.

M     Infatti, ma il ragionamento fatto prima sull’eolico troposferico rappresenta l’anello mancante per chiudere la catena. Se la presenza di un altro giacimento di energia, grande e rinnovabile, e soprattutto la sua accessibilità diventasse rapidamente patrimonio comune di tecnici, economisti e politici, non sarebbe difficile percorrere in pochi anni la curva di apprendimento economico fino ad arrivare al costo atteso dell’energia elettrica sotto ai 10$ al MWh.

G      E a quel punto il combustibile liquido di sintesi sarebbe una realtà economicamente conveniente ed il fracking una follia obsoleta. Ma c’è anche di più. Chi, come Pardi, sembra opporsi anche al “principio” che l’energia elettrica possa essere prodotta a quel costo, danneggia anche chi lavora per un modello tutto elettrico della nostra società che sarebbe in grado di proporre una nuova rivoluzione industriale. Riconversione dei sistemi di riscaldamento domestico a pompa di calore, la mobilità elettrica, i processi industriali elettrici diventerebbero non solo fattibili ed ecosostenibili ma anche economicamente convenienti.

M     E lo diventeranno se la razionalità prevarrà sugli interessi personali e sulla partigianeria. Il costo di produzione del barile di petrolio che sia sintetico o estrattivo non può e non deve superare un valore nell’ordine di una decina di dollari. In caso contrario esso resta recessivo e le economie del mondo non possono che avvitarsi in una spirale di grave indebitamento, di demolizione delle conquiste della civiltà e negando definitivamente qualunque possibilità di progresso alle economie periferiche.

G  10$?   Per lo shale oil questa soglia potrebbe essere difficile da raggiungere e ciò mette in discussione le scelte strategiche degli USA. Ma credo che ci stiamo addentrando in un discorso di economia che merita una discussione tutta per sé e le cifre citate sui costi estrattivi richiedono una più approfondita argomentazione, per oggi possiamo finirla qui.

L’autore (G.A. …) condivide l’impostazione concettuale e le conclusioni generali del dialogo tra Mario e Giorgio e demanda ai lettori eventuali commenti sulle loro singole affermazioni.

[ndr.] il post è apparso originariamente su iMille.org

La prima Power Wing

Il primo esemplare di Power Wing, un’ala espressamente progettata per la produzione di energia, è finalmente uscito dai laboratori KiteGen e ve lo mostriamo in anteprima.

La disponibilità di un’ala di potenza è il principale fattore abilitante per la produzione massiva di energia a basso costo da eolico troposferico.   I kite sportivi sono realizzati in materiali molto leggeri ma non sono pensati per produrre grandi potenze. Il concetto di ala di potenza non è mai esistito sul mercato fino ad oggi e tutti gli attori del settore eolico troposferico, dopo aver sperimentato con successo la produzione di energia fino a poche decine di kW da kite sportivi (per prima KiteGen già nel 2006 – vedi rassegna video riportata sotto), si sono trovati di fronte alla difficile scelta tra sviluppare un sistema di piccola potenza, magari mobile, per adattarsi alla disponibilità di kite da poche decine di kW, oppure progettare un’ala efficiente, leggera ma resistente in grado di resistere ai megawatt.   Questo dilemma ha ovviamente toccato anche KiteGen la quale ha effettuato la seconda scelta, che ci è apparsa obbligata poichè rinunciare alla power wing avrebbe significato auto relegarsi in una nicchia di sistemi di piccola taglia. Essendo il fattore di scala fondamentale nell’eolico troposferico,  i sistemi di piccola taglia producono energia costosa e con poca speranza di competere, data la novità, con le fonti rinnovabili già presenti sul mercato ed ampiamente collaudate.  La principale ragione dell’allungamento del time to market dei primi sistemi eolici troposferici è la perseveranza con cui molti progetti hanno stabilito una roadmap nella quale la commercializzazione del sistema di piccola taglia deve precedere, e magari finanziare, la messa a punto del sistema di grande taglia lasciando solo KiteGen ad impegnarsi sulle power wing con l’estrema difficoltà di trovare competenze e collaborazioni su una tematica disconosciuta dagli altri concorrenti.    La power wing di KiteGen rappresenta dunque il salto di qualità del settore eolico troposferico, dalla sperimentazione limitata a prototipi di bassa potenza all’abilitazione di nuovi  generatori della classe del megawatt e, grazie al design modulare o, più semplicemente, al concetto di kite wind farm, scalare alla classe dei gigawatt ovvero competere nel più ampio segmento del mercato dell’energia.   La scelta del segmento di mercato in cui l’eolico troposferico dovrebbe posizionarsi non è rilevante solo ai fini economici ma anche dal punto di vista del potenziale in termini di apporto al contrasto del cambiamento climatico e all’impoverimento energetico che sta facendo peggiorare la crisi economica e sociale in gran parte del pianeta stimolando l’accesso a risorse sempre più “sporche” come il carbone e lo shale.  I sistemi di piccola taglia saranno limitati a nicchie di mercato e daranno contributi limitati alle problematiche sociali e ambientali, il paragone di fatturato ed energia prodotta tra i settori micro e minieolico ed il settore eolico di grande taglia è esplicativo.   L’ala di potenza è  dunque una problematica ineludibile e KiteGen l’ha affrontata ottenendo un primo importante successo che ha richiesto tempo e risorse. Inizialmente lo sforzo è stato rivolto a sistemare la proprietà intellettuale con diversi brevetti che descrivono le caratteristiche fondamentali ed i sistemi ausiliari.  Successivamente ci si è focalizzati sulla progettazione mettendo in campo i più riconosciuti tool di calcolo fluidodinamico su potenti sistemi di calcolo parallelo. Parallelamente sono stati selezionati i materiali ed i compositi più adatti ed infine si è investito su un impianto industriale in grado di coprire tutta la filiera dal procurement dei materiali al prodotto finito.  Una linea robotizzata ha consentito la produzione di 20 tonnellate di stampi utilizzati per il confezionamento e la cottura dei conci in composito.  Anche la produzione degli accessori (alettoni e bulbi) avviene mediante robot mentre tutti gli assemblaggi e le lavorazioni sono labour intensive e coinvolgono personale attento e specializzato.  Il risultato, come si può osservare dalla foto ha le dimensioni dell’ala di un grande aereo di linea ma è leggero e semirigido.  L’ala è formata da 9 conci rigidi in composito incernierati tra loro da giunti flessibili grazie ai quali può facilmente cambiare configurazione per variare la portanza.

Molti lettori impazienti di novità sul KiteGen e spesso delusi dalla mancanza di nuovi filmati di voli con kite da sport (prodotti invece abbondantemente dai nostri competitori come si evince dalla  rassegna in fondo)  potranno finalmente comprendere che il tempo intercorso dalla presentazione degli ultimi filmati non è trascorso nell’inattività ma, al contrario, ha portato alla certezza di poter produrre grandi potenze da eolico troposferico.   La strada verso il raffinamento e l’ottimizzazione delle ali di potenza potrà essere paragonata a quella percorsa dalle pale delle turbine eoliche (anch’esse delle ali peraltro) con ingenti risorse impegnate nella ricerca e sviluppo e numerose università e aziende coinvolte ma la strada verso macchine eoliche troposferiche della classe del MW è definitivamente tracciata.

Rassegna di filmati riguardanti produzione di energia eolica d’alta quota.

KiteGen è stata la prima nel 2006 a produrre energia da uno sport kite con cicli pumping kite groundgen (la produzione di energia avviene a terra).  Come si può verificare esaminando i video la stessa configurazione è ripetuta da numerosi attori del settore.  Alcuni, come Makani, in seguito sono passati ad altre configurazioni (flygen: la produzione di energia avviene in volo) per evitare di violare i diritti brevettuali sul concetto, la cui priorità è stata riconosciuta a KiteGen

Audizione parlamentare di KiteGen Resarch sulla Green Economy


Il 21-03-2014 si è tenuta l’Audizione di KiteGen Resarch presso le commissioni riunite Attività Produttive ed Ambiente della Camera dei Deputati nell’ambito del programma di audizioni dedicato alla Green Economy.

click qui per ascoltare l’audio dell’intervento

Di seguito riportiamo il testo integrale del documento presentato alla commissione.

Grazie Presidente, Onorevoli Deputati,

Al netto delle problematiche di tipo ambientale, l’accesso a fonti energetiche a basso costo è fondamentale nello sviluppo socio-economico. Il contenuto energetico – diretto ed indiretto, quello che si suol dire Emergy o energia incorporata – di ogni bene e servizio prodotto, distribuito e commercializzato è spesso tale da determinarne il prezzo di vendita quindi, a parità di reddito, l’aumento o la contrazione della domanda.
L’energia è inoltre un bene solo assai limitatamente sostituibile (dalla tecnologia principalmente) quindi sfugge alle logiche economiche basate sulla dinamica prezzo/sostituzione. All’ampia disponibilità di energia a basso costo ha seguito il tumultuoso periodo di crescita economica e di sviluppo umano registrato nel dopoguerra, così come la perdurante crisi odierna, tanto più evidente in paesi come il nostro, pressoché privi di risorse energetiche, è ricollegabile all’alto livello dei prezzi delle risorse energetiche. Alto livello raggiunto per ragioni strutturalmente inerenti alla riduzione di disponibilità di risorse energetiche facili da estrarre ed alla necessità di ingenti investimenti per intraprendere lo sfruttamento di risorse meno accessibili. Tale considerazione ci fa affermare che se anche la riduzione del prezzo dell’energia dovuto alla distruzione della domanda conseguente alla crisi dovesse stimolare una nuova, timida, ripresa, l’effetto dell’aumento di domanda energetica dovuto a quest’ultima non tarderebbe ad intervenire, vanificando ogni progresso. Ed è vano, in tale contesto, invocare quelle misure anticicliche di intervento pubblico poiché le risorse per dette misure dovranno essere attinte da un futuro sviluppo economico che non avrà luogo per le premesse descritte, risolvendosi in un mero aumento del debito la cui probabilità di rientro diminuisce progressivamente.
Se consideriamo la sfera economica ricompresa nel più ampio contesto eco-ambientale e poniamo la nostra attenzione sui principali problemi che il genere umano si trova a fronteggiare e che sono di una tale gravità da metterne, per la prima volta nella storia, a repentaglio l’esistenza, problemi quali acqua, cambiamenti climatici, rifiuti, povertà e malnutrizione, sviluppo e dignità umana, possiamo affermare che, per ciascuno di questi, esiste una soluzione legata alla piena disponibilità di energia pulita a basso costo. Lo sviluppo della green economy risulta quindi non solo un’opzione ma anche una necessità per il rilancio dell’economia, a condizione tuttavia che le nuove tecnologie di generazione (da fonte rinnovabile) siano intrinsecamente (ancorché anche solo potenzialmente), “vantaggiose” da un punto di vista sia economico che energetico, diversamente risulteranno inabili a contrastare tale tendenza e, ove sovvenzionate, rappresenteranno un mero costo per la collettività, come già argomentato.
Il recente rapporto di Assoelettrica (1) evidenzia come dal 2012 al 2013 la riduzione della produzione termoelettrica si attesti intorno ai -28,8 TWh di cui 10,4 imputabili al calo della domanda e 18,4 alla sostituzione con fonti rinnovabili. Ai prezzi correnti del gas, approssimativamente 0,3 euro per metro cubo, il combustibile per produrre tale quantità di energia sarebbe costato circa 1,1 mld di euro. Il quinto conto energia si è chiuso al raggiungimento dei 6,7 mld di sussidio annuo che, ripartito sui 22.146 MWh di energia prodotta dagli impianti fotovoltaici, produce un costo medio di 300 euro MWh ovvero la sostituzione del termoelettrico con il fotovoltaico nel 2013 è costata 5,56 mld di euro di oneri di sistema ridistribuiti sulle bollette degli italiani facendo sì che il vantaggio della riduzione del PUN, sceso a 65 euro/MWh non abbia alcun effetto sul costo dell’energia alla distribuzione.
Questi 4,46 mld di euro di maggiori costi, detratto il combustibile risparmiato, dovrebbero rappresentare il vantaggio ambientale, che non siamo in grado di calcolare con esattezza ma che si realizzerà durante l’intero ciclo di vita degli impianti mentre il carbone utilizzato per produrre i pannelli, in massima parte cinesi, è stato già bruciato arrecando un danno immediato che ci proponiamo di sanare nei prossimi 20 anni. Peraltro non siamo gli unici a criticare il meccanismo dei sussidi, i tedeschi dell’Institute for Energy Research hanno pubblicato un report (3) in cui, sulla base dei dati relativi all’ampia esperienza tedesca, argomentano che ‘Il principale meccanismo di supporto alle energie rinnovabili, basato sulle tariffe feed-in, in fatti, impone alti costi senza produrre alcuno dei supposti benefici sulle emissioni, l’occupazione, la sicurezza energetica o l’innovazione tecnologica’.
In particolare sull’ultimo supposto beneficio, essendo in prima linea sul fronte dell’innovazione tecnologica, ci troviamo particolarmente d’accordo nel sottolineare come il meccanismo del conto energia abbia stimolato non già la ricerca di soluzioni più avanzate e sostenibili nell’ambito delle tecnologie rinnovabili ma abbia cristallizzato quelle tecnologie ancora immature ma già profittevoli tenendo conto dell’incentivo, sterilizzandone di fatto ogni progresso e spostando gli investimenti dalla necessaria ricerca e sviluppo alla produzione di massa di sistemi che, non reggendosi su basi economiche sostenibili, hanno perso ogni attrattiva quando i principali paesi contributori, tra cui l’Italia, hanno rallentato le sovvenzioni; come dimostra la lunga catena di fallimenti delle aziende solari in Europa, America ed ora anche Cina.
Ci avete interpellato per conoscere la nostra posizione in merito alla Green Economy e sentiamo il dovere e l’enorme responsabilità di rispondere adeguatamente, non solo denunciando ciò che, a nostro avviso, per citare il punto 7 del programma della presente indagine costituisce un “profilo problematico del modello di sviluppo green economy”. Siamo qui per affermare che Il giacimento di energia pulita a basso costo è sempre esistito, si dispiega su di noi sotto forma di immense quantità di energia solare trasformata in nobile energia meccanica mediante il più grande “pannello solare” a nostra disposizione: l’atmosfera terrestre. Un pannello che può essere definito fotocinetico anziché fotovoltaico, sempre pronto all’uso e manutenuto gratuitamente dalla natura. La rivista Nature Climate Change (2) nel settembre 2012 stimava la potenza estraibile dal vento troposferico, senza apprezzabili modifiche climatologiche, in valori prossimi a 1800 TW, ovvero più di cento (100) volte, in termini di flusso energetico, l’attuale fabbisogno di energia primaria dell’intera umanità (stimato in circa 16-18 TW).
Sulla sola Italia fluisce una potenza totale intorno ai 100 TW. Ipotizzando di riuscire ad estrarre e rendere disponibile lo 0.1% continuo (100 GW) da tale giacimento, l’energia ottenibile corrisponderebbe ad oltre 800 TWh all’anno, valore equivalente ad una produzione netta di ricchezza endogena stimabile in 60 miliardi di euro l’anno (cifra analoga alla bolletta energetica italiana).
La maggior parte di questa risorsa è presente ad altezze dal suolo superiori ai 500-1000 m, ove l’effetto frenante dell’orografia è meno importante, tuttavia le tradizionali turbine eoliche non sono in grado di raggiungere tali altitudini e, pertanto, accedono solo alla parte meno conveniente della risorsa. Il recente sviluppo di tecnologie che possiamo considerare abilitanti o “enablers” per lo sfruttamento del giacimento eolico di alta quota, come i materiali polimerici ultra resistenti, le tecnologie dei compositi e la riduzione del costo del supercalcolo parallelo ci hanno consentito di sviluppare un ampio insieme di brevetti sul concetto KiteGen eolico d’alta quota e di avviare lo sviluppo industriale di questa tecnologia che consentirà di sfruttare l’immenso giacimento fornendo finalmente l’energia pulita a basso costo di cui abbiamo ravvisato l’indispensabilità ai fini dell’opportunità di ‘un’economia verde per uscire dalla crisi’.
Nell’ambito di un importante accordo con una società Saudita, siamo impegnati in un programma che prevede entro il 2014 di installare i primi impianti KiteGen e di raggiungere, entro il 2017 il traguardo del costo di produzione dell’energia di 10 euro/ MWh.
D’altro canto il detenere la priorità sui più rilevanti concetti relativi all’eolico d’alta quota comporta una pesante responsabilità in carico a KiteGen stessa e soprattutto al sistema Italia poiché i brevetti hanno scoraggiato gli investimenti anche di possibili competitori, precludendo il diritto di sfruttamento in quanto esclusiva di KiteGen, e sottraendo al mondo la via maestra per trovare rapidamente la soluzione alla crisi economica globale.
E’ dunque necessario agire in fretta, anche da parte delle istituzioni, per non vanificare i nostri sforzi nel mantenere italiana la tecnologia KiteGen. Era infatti nostra convinzione che, per l’importanza degli obbiettivi prefissati, le risorse impiegate nel progetto dovessero essere pubbliche, consentendo la più ampia democrazia ed equità nella distribuzione dei successivi frutti. Tuttavia, nonostante la partecipazione e l’ammissione al finanziamento su numerosi bandi di ricerca, le risorse pubbliche destinate al progetto non sono state mai erogate, spingendoci pertanto a ricorrere al mercato, abilitandone così una possibile futura appropriazione dei diritti di sfruttamento senza che il Paese ne abbia alcun beneficio diretto.
Siamo a chiederVi quindi il riconoscimento quale fonte rinnovabile di importanza strategica del vento troposferico e delle tecnologie, completamente italiane, che ne abilitano lo sfruttamento, mettendo queste in condizioni di parità con le altre FER.
Il percorso a nostro parere più corretto per rispondere a questa richiesta d’aiuto, perché tale è, passa per l’istituzione di una commissione tecnica, o di analogo organo istituzionale, che si avvalga delle migliori ed indipendenti competenze presenti negli enti di ricerca e negli altri soggetti che svolgono compiti strategici nel campo dell’energia, e che possa finalmente verificare ed affermare con autorità ciò che noi sappiamo già da alcuni anni, ovvero che il vento troposferico è l’unico giacimento energetico in grado di svolgere il ruolo di contrasto alla crisi energetica, economica ed ambientale assegnato alla green economy e che le conoscenze accumulate, e riconosciute dalla priorità dei nostri brevetti, in merito alle relative modalità di sfruttamento sono da considerarsi di interesse strategico per il Paese.

KiteGen in cifre
· Anno di avvio del progetto 2003
· Oltre 20 tesi di laurea dedicate, di cui una di dottorato assegnataria dell’ENI Award nel 2010
· Più di 40 brevetti “padre” registrati e riconosciuti in più di 150 Paesi del mondo ed un investimento sostenuto per la tutela del patrimonio intellettuale intorno a 2,5 Milioni di euro.
· Oltre 80 azionisti di varia natura e dimensione e sostenitori in tutto il mondo
· Numerosi premi e riconoscimenti (WREC Award 2006, tra i 20 progetti più innovativi nel Vertice di Copenhagen sul clima del 2009, chiamato a rappresentante l’“Italia degli innovatori” presso l’Expo di Shanghai 2010, etc.)
· Test di un prototipo da 30 kW nel 2006
· Test di un prototipo da 3 MW nel 2012
· Attività e costi sostenuti per la realizzazione del progetto ad oggi per un totale di circa 10 milioni di euro, di cui circa il 95% da risorse private ed il resto da fondi comunitari per R&S.
· Attività di sviluppo ed industrializzazione in corso c/o il nuovo stabilimento di S. Mauro Torinese, (1800 mq di uffici ed 8000 mq di officina) da parte di una trentina tra dipendenti e collaboratori.
· Programma di industrializzazione in corso, in collaborazione con Saudi Arabian Basic Industries Company (SABIC), finalizzato a fornire l’energia necessaria per il funzionamento del più grandeimpianto del mondo di cattura della CO2, per conto della Jubail United Petrochemical Company.

(1) http://www.assoelettrica.it/wp-content/uploads/2014/01/I-principali-dati-congiunturali-del-settoreelettrico-
italiano-1y14gennaio-dicembre2013.pdf

(2) http://www.nature.com/nclimate/journal/vaop/ncurrent/full/nclimate1683.html
(3) http://www.instituteforenergyresearch.org/germany/Germany_Study_-_FINAL.pdf

Valutazione della SEN

E’ scaduta il 30 Novembre 2012 la consultazione pubblica sulla Strategia Energetica nazionale o SEN.
Diamo atto al Governo, anche se ormai dimissionario, di aver tentato una rottura con il passato dando il giusto peso all’energia dopo anni di disinteresse e facili slogan da parte della politica (chi si ricorda del Rinascimento Nucleare?).  Dopo 24 anni il MISE era al lavoro per l’emissione di un nuovo Piano Energetico Nazionale accettando contributi anche da attori diversi da quelli che in genere vengono consultati in audizioni più o meno pubbliche dal Parlamento o nelle sale del ministero.  E’stato possibile infatti, inviare le proprie osservazioni compilando un questionario appositamente predisposto sul sito del MISE
Tuttavia è lecito esprimere dubbi sulla reale incisività di tali contributi sulla successiva stesura definitiva del SEN, semmai ve ne sarà una visti gli ultimi accadimenti politici.  Innanzitutto il documento posto in consultazione è ampio, complesso, composto da luci ed ombre.  Ambiguo sui alcuni punti e chiarissimo su altri.  Le ossevazioni sono, al contrario, accettate su 24 puntuali questioni che, pur affrontando i temi principali, non consentono al commentatore di esprimere un contributo critico coerente ma tendono a frammentarlo in un insieme di asserti molto specialistici incanalandolo su un sentiero predefinito dalle linee guida ministeriali.
Sebbene in un primo momento avessimo pensato di rispondere al questionario, in considerazione del fatto che le proposte di KiteGen in merito alle strategie energetiche nazionali sono per loro natura organiche e coerenti e già delineate da tempi non sospetti, di molto precedenti alla decisione di progettare una SEN, abbiamo preferito non farlo e plaudire all’iniziativa di ASPO Italia, che risposto ad alcune delle questioni poste dal SEN, in particolare segnalando quella che dal punto di vista KiteGen è la lacuna più evidente, ovvero la mancanza dell’eolico troposferico tra le tecnologie energetiche innovative considerate d’interesse strategico nazionale.
Alla frammentazione imposta dal questionario SEN vogliamo comunque contrapporre la nostra valutazione della strategia energetica del MISE e la nostra visione che risulta alternativa su numerose tematiche.
La SEN è architettata su 7 tematiche fondamentali, Efficienza energetica, Mercato nazionale del Gas e ruolo di HUB Sudeuropeo, Sviluppo energie rinnovabili, Sviluppo infrastruttura e mercato elettrico, Ristrutturazione di Raffinazione e Distribuzione carburanti, Produzione nazionale di idrocarburi, Modernizzazione del sistema di Governance.
Su tutte incombono gli audaci obbiettivi che si vorrebbero traguardare, che superano quanto richiesto all’Italia nell’ambito del pacchetto UE Clima Energia o 20-20-20 che richiede al Paese entro il 2020 una riduzione del consumo di energia primaria del 20% rispetto al trend calcolato in assenza di misure correttive, una riduzione del 18% delle emissioni di gas serra rispetto al dato 2005 (575 MTon CO2eq) ed una percentuale del 17% del consumo energetico coperto da fonti rinnovabili.  Il MISE fissa i seguenti obbiettivi:
1) Riduzione del 24% rispetto ai consumi energetici attesi al 2020 in assenza di mitigazione (209 MTep)
2) Quota rinnovabili su consumo totale 20% (dal 10% del 2010)
3) Riduzione gas serra del 19% (da 575 MTon CO2 eq del 2005 a 466)
Tutto ciò dovrà avvenire contemporaneamente ad una riduzione delle bollette energetiche a livelli europei (-20% per il gas e -40% per l’energia elettrica), alla trasformazione del paese in un HUB del gas in grado di veicolare verso il nord europa alcuni miliardi di metri cubi annui di gas naturale ed all’alleggerimento del costo delle importazioni di materie prime energetiche di 14 mld euro rispetto ai 62 attuali
Sostanzialmente tutto ciò implica che al 2020 i consumi energetici nazionali dovranno ridursi dai 165 MTep del 2010 a 155-160 MTep mentre i consumi lordi di energia elettrica dovranno crescere dai 346 TWh del 2010 ai 360 per favorire la decarbonizzazione dei settori civili e trasporti mediante la sostituzione di fonti fossili con climatizzazione a pompa di calore e trazione elettrica e che la produzione domestica di idrocarburi dovrà raddoppiare.  Inoltre le infrastrutture del gas (rigasificatori, gasdotti, stoccaggi) dovranno essere potenziate e l’assetto delle società di gestione corretto in modo da favorire la concorrenza.  Quest’ultimo impegno è considerato fondamentale poichè dal maggiore prezzo del gas sul mercato italiano discende anche il maggiore costo del kWh essendo la maggior parte della produzione termoelettrica generata da impianti che utilizzano tale combustibile.  Si fa anche troppo affidamento sull’eventualità che l’aumento di produzione di idrocarburi in Nordamerica, legato al fracking ed allo sfruttamento di risorse non convenzionali possa beneficiare presto anche l’europa. Gli squilibri, attualmente presenti sui mercati regionali del gas, stanno abbassando il prezzo spot del GNL perchè gli Usa, grazie al fracking, non importano più GNL che ora viene piazzato sottocosto in Asia ed Europa (a chi ha le infrastrutture di rigasificazione ovviamente, il cui sviluppo quindi occupa in SEN un posto d’onore).  Gli effetti di tali squilibri saranno duraturi o solamente temporanei?  I maggiori costi economici ed ambientali di estrazione del gas non convenzionale dovranno presto o tardi emergere.  La scommessa su gas abbondante a basso prezzo è quantomeno ingenua.  Le risorse non convenzionali sono ingenti ma saranno messe sul mercato a prezzi compatibili con i loro alti costi di estrazione e di accettabilità sociale.  Pertanto il progetto di sviluppo del gas naturale presente in SEN è certamente strategico ma va ridimensionato su due aspetti.  E’giusto diventare un paese di transito e diversificare le modalità di approvvigionamento troppo sbilanciate sul pipeline ma è necessario tenere conto della maggiore sicurezza energetica garantita dai contratti take or pay e dalle pipeline, in particolare quelle non passanti per paesi di transito con un passato di ricatti energetici.  Tale sicurezza si paga con una minore flessibilità.  La raccomandazione per il MISE è di mantenere questo tipo di fornitura per una percentuale di volume di gas compatibile con i consumi interni ed affidarsi allo spot per una percentuale simile ai volumi che si pianifica di esportare verso il nordeuropa tramite il gasdotto transitgas.  Pertanto le azioni da intraprendere potrebbero essere:
1) collegamento diretto con Balcani e Turchia per potersi allacciare al south stream e/o a flussi di gas provenienti dal Caspio e dal Golfo Persico.
2) Ridimensionamento della capacità di rigasificazione da aggiungere agli attuali impianti.  Può essere sufficiente un apporto aggiuntivo pari alla capacità del transitgas, quindi una coppia di rigasificatori.  Il posizionamento in alto Adriatico ed in alto Tirreno potrebbero consentire minori costi infrastrutturali poichè questo gas dovrebbe fluire verso nord.  In alternativa il posizionamento di una unità in Sardegna consentirebbe la metanizzazione dell’isola ma richiederebbe un allaccio al continente ed eventualmente una diramazione per la Corsica.
L’altro aspetto è legato al potenziamento dell’impiego di metano per autotrazione. Oltre i vantaggi ambientali, al risparmio di importazioni petrolifere, al conseguente ridimensionamento ed efficientamento della capacità di raffinazione ed agli effetti di diversificazione ed efficientamento sulla rete di distribuzione, questa soluzione consentirebbe di utilizzare volumi di gas non più impiegati nel settore elettrico e civile per far spazio all’aumento di produzione delle fonti rinnovabili ed all’efficienza e di compensare un possibile scenario di volatilità dei prezzi del gas legato ad intervenuti fattori di costo della risorsa non convenzionale cui si è accennato oppure l’interruzione di un canale di fornitura. La caratteristica bifuel dei mezzi a metano consente infatti di utilizzare sempre il combustibile più a buon mercato.
Sugli altri obbiettivi generali della SEN si può essere d’accordo (esclusi quelli legati alla produzione di idrocarburi nazionali sui quali ci allineiamo alle critiche di ASPO)  ma quanto si propone per la relativa attuazione non entusiasma.
Innanzitutto lo scenario tendenziale “non mitigato” al 2020 è una classica proiezione econometrica basata su un tasso di crescita dell’economia nei prossimi 8 anni sulla cui entità (1,4%) si stenta a credere stante la crisi attuale e la mancanza di prospettive economiche.  Per quanto il MISE si sia applicato proponendo l’implementazione delle migliori pratiche nell’ambito dell’efficienza energetica, prevedendo il potenziamento dei certificati bianchi, delle normative edilizie ed industriali e degli incentivi in conto termico, c’è il rischio che il previsto calo dei consumi energetici di 5-10 MTep avvenga comunque per un processo spontaneo legato alla crisi; del resto, rispetto al picco dei consumi energetici avvenuto tra il 2005 e il 2006 ad oggi esso si è ridotto di 15 MTep solo in piccola parte attribuibili a politiche governative come i certificati bianchi, le rottamazioni e le normative sugli standard energetici.
Ma il punto più interessante è senz’altro come realizzare l’obbiettivo 2.  Come anticipato questo significa aumentare di 16-17 MTep il contributo delle rinnovabili dagli attuali 18.  Di questi da 9 a 11 sono attesi dall’aumento di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili (+ 50-60 TWh al tasso di conversione convenzionale odierno pari a 0,183 MTep/TWh) altri 1,5 provengono dall’applicazione della quota del 10% di biocarburanti sul totale dei consumi per autotrazione e altri 5-6 MTep dalle rinnovabili termiche, principalmente caldaie a biomasse e solare termico.
A mio avviso l’arditezza degli obbiettivi contrasta con le ridotte disponibilità di incentivi annui previsti a regime (solo 2,5 mld per le fonti elettriche e 2 mld ripartiti quasi equamente tra le rinnovabili termiche e i biocarburanti)  L’esiguità degli incentivi è giustificata dalla previsione di rapido raggiungimento della grid parity per il fotovoltaico e dalla ipotesi che si possano ottenere in modo sostenibile biocarburanti e biomasse per un totale di 6-7 MTep.
Per l’ambito elettrico non si tiene dovuto conto delle problematiche di dispacciamento introdotte dalle fonti rinnovabili intermittenti, le uniche che negli ultimi anni hanno avuto tassi di crescita compatibili con l’obbiettivo proposto dalla SEN, problematiche che devono essere risolte con sostanziosi investimenti sulla rete e, in prospettiva con la smart-grid, una cosa vaga di cui molto si parla ma nessun paese ancora ha, di cui la SEN non azzarda a calcolare i costi complessivi nè a dire chi dovrà pagarli. Anche la grid parity del FV, non lo è sulla base del costo industriale del kWh ma su quello di distribuzione, il che significa,considerando che la composizione della bolletta è per metà oneri di rete e di varia natura,  che anche se non si erogano incentivi, in compenso non si pagano gli oneri che vengono spalmati sugli altri utenti, l’effetto è lo stesso.  Tutto ciò contrasta con uno degli obbiettivi più importanti posti dalla SEN, la riduzione dei costi dell’energia.
Per l’ambito biomasse/biocarburanti si può affermare che l’evenienza di produrre tali quantità di biocombustibili senza confliggere con le esigenze alimentari dei paesi produttori delle materie prime utilizzate nella produzione di biofuel (considerando che anche gli altri paesi europei hanno l’obbiettivo del 10%) è abbastanza remota, come anche si è osservato in sede di UE prevedendo la possibilità che l’obbiettivo del 10% venga sospeso.  Il tutto è legato alla possibilità di un’affermazione rapida dei biocombustibili di II e III generazione, prodotti dal processamento della lignina o da alghe, quindi non in conflitto con le esigenze alimentari.  E’lecito anche dubitare della piena attuabilità in modalità sostenibile dell’aumento di sfruttamento delle risorse forestali per l’attuazione dell’obbiettivo definito per gli usi termici.  Anche se questa esigenza non è in conflitto con le esigenze alimentari, l’eventualità di una cattiva gestione forestale, con riduzione del manto boschivo per ottenere maggiori quantità di biomasse ad uso termico è un rischio da scongiurare, tenendo anche conto del dissesto idrogeologico che caratterizza la nostra penisola. L’approccio sarebbe criticabile anche se si prevedesse di importare biomasse a basso costo da paesi in cui la gestione forestale è necessariamente ancor meno sostenibile.
Non ci soffermiamo sul punto 3) che discende dal successo degli obbiettivi 1 e 2.
Non invidio affatto i tecnici del MISE che si sono dovuti impegnare per scrivere qualcosa di sensato in una situazione che va verso il disastro economico ed ambientale.
Io da parte mia, prendendo a riferimento il piano industriale KiteGen ho fatto presto a calcolare che partendo da una prima farm da 150 MW esercita ad un costo del kWh pari al prezzo medio sul mercato elettrico, considerando un tasso di apprendimento annuo che consenta un miglioramento delle performance tale da raggiungere le 3400 ore equivalenti al 2020 (solo la metà del massimo teorico) e ipotizzando un tasso di crescita annuo delle installazioni del 100% (inferiore a quello registrato dal fotovoltaico anche se l’IRR di quest’ultimo, all’epoca dei conti energia più generosi, sarebbe stato paragonabile a quello di una kite farm) si otterrebbe al 2020 una produzione di 65 TWh, senza necessità di incentivi nè di costosi adeguamenti alla rete. E lo si farebbe con una tecnologia italiana, generando molti più posti di lavoro di quelli ipotizzati in sen per lo sviluppo dell’oil&gas domestico (che è un settore molto capital intensive) e senza i rischi di devastazioni ambientali tipiche di quest’ultimo.
L’energia così prodotta consentirebbe:
1) superare l’obbiettivo SEN dei +60 TWh di energia rinnovabile senza dover aumentare il peso degli incentivi in bolletta e senza necessità di investimenti a lento rientro in smart-grid.  Una rete di KiteGen farm, grazie al monitoraggio costante dei flussi di vento ad alta quota, che consente di prevedere e bilanciare accuratamente la produzione, ed alla soluzione di stoccaggio locale basata su supercondensatori è essa stessa una smart-grid.
2) ridurre le importazioni di energia elettrica  di 5 TWh
3) disporre, nell’ipotesi qui riportata di potenziamento delle infrastrutture, di circa 33 Gmc di gas da esportare o spostare al settore dell’autotrazione, rendendo anche più sostenibili i trasporti e riducendo la necessità di importare petrolio, di cui non si prevede una discesa dei prezzi.
4) traguardare l’obbiettivo 20-20-20 di riduzione delle emissioni di CO2.
Ma la grande prospettiva consiste nel favorire l’affermazione di un nuovo modello italiano di gestione delle risorse energetiche, capace di affermarsi in Europa e di competere nel mondo.  Un modello che si basa sul coprire la maggior parte dei consumi energetici con energia elettrica rinnovabile ove possibile e di spostare sul gas i consumi meno adatti alla penetrazione dell’elettricità, come i trasporti su gomma.  Un modello che si rafforza con la presenza di aziende italiane in tutti i settori impattati.  Abbiamo eccellenze italiane nella intera filiera del gas e nella progettazione e produzione di veicoli a metano; KiteGen si candida ad esserlo nei sistemi eolici d’alta quota per la produzione massiva di energia rinnovabile a basso costo.

Contro il riscaldamento climatico, serve KiteGen?

Il 9 settembre è uscito NATURE CLIMATE CHANGE con l’articolo di Ken Caldeira, Kate Marvel, Ben Kravitz con la ulteriore conferma delle posizioni di KiteGen ed altre informazioni inedite di grande importanza. Il giorno sucessivo come logica conseguenza e atto dovuto abbiamo inviato le lettere al governo con la proposta di soluzione per ALCOA. Forse è stato un atto troppo fiducioso sulla immediata fruibilità del lavoro su NCC e della buona copertura informativa ottenuta. [breve video di Caldeira che introduce lo studio]

Contavamo sui contenuti presenti, carichi di significative informazioni, questo al fine di dare supporto alle nostre argomentazioni più economiche, pensavamo che il Ministro Passera saltasse dalla sedia dicendosi  “ecco la soluzione!” Invece i giornalisti gli attribuiscono un commento scettico.

Ora vediamo di rimediare analizzando in queste pagine il lavoro di Caldeira, Marvel e Kravitz magari a puntate, i commenti ben ragionati dei lettori sono graditi.

Questo Blog qui linkato è curato da un docente di fisica e matematica, Marco Pagani che per primo ha  individuato ed evidenziato un aspetto del lavoro su NCC che risulta essere una novità, forse un’ancora di salvezza di grandissima attualità relativamente al cambiamento climatico. Il presidio di geoingegneria più potente finora individuato per raffreddare in emergenza la temperatura del pianeta, benchè si speri ancora che non diventi imprescindibile doverlo adottare.

Stabilire invece la massima potenza estraibile senza disturbare il clima, ne nel bene ne nel male, deve essere un esercizio di valutazione condotto tramite un principio di precauzione, che si scontra inoltre con delle convinzioni ideali di ciascuno sul modello di società e di popolazione numericamente sostenibile. Secondo le pubblicazioni scientifiche precedenti e sostanzialmente confermato da questo ultimo paper, sull’Italia fluisce una potenza totale il cui ordine di grandezza è intorno i 100 TW. Questa sarà una discussione lunga e ricca di posizioni filosofiche contrapposte ma per ora completamente priva di significato poichè fin’ora questo giacimento di energia rinnovabile  è stato intercettato solo perr una frazione infinitesima.

Permettetemi di fissare ad 1 TW la massima potenza estraibile dall’Italia, ovvero un arbitrario 1% di ciò che fuisce naturalmente, per il piacere dei numeri tondi e per offrire una metafora significativa:    L’Arabia Saudita produce 12,5 milioni di barili di petrolio al giorno, 521000 barili all’ora, la potenza termica equivalente contenuta nel petrolio estratto è di circa 1 TW, ovvero, gigawatt più gigawatt meno, equivalente a ciò che ho ipotizzato si possa estrarre dal vento troposferico italiano pur limitando modifiche climatiche. Questa è grossa vero?, rifate pure i conti se non ci credete, sono abbastanza facili.

Anche di radiazione solare ne abbiamo così tanta, ma per raccoglierla servono i dispositivi dispiegati sul territorio, mentre per l’eolico il pannello fotovoltaicocinetico è l’atmosfera stessa, già naturalmente dispiegata e manutenuta ed il KiteGen è solo la presa di forza che colletta l’energia raccolta dall’atmosfera.

Vorrei evidenziare un ulteriore grafico che mostra in particolare il vantaggio dell’eolico troposferico.

La linea blu è quella attribuibile al KiteGen, la linea rossa è attribuibile alle turbine eoliche. L’asse verticale indica la dimensione della superficie che intercetta il vento, comparata con il rateo di estrazione di energia cinetica sulle ascisse.

KEE vs drag area graph

estrazione di energia cinetica rispetto all'area di drag

Per una estrazione di potenza di 480 TW ogni kilometro cubo presso tutta la superficie del pianeta deve avere una turbina eolica che intercetta un fronte vento di 10000 metri quadrati,  un ettaro, mentre per l’eolico troposferico sono sufficienti un equivalente di 23 metri quadrati per km cubo.

L’eolico troposferico, però, non si limita al km cubo vicino terra, ma nello studio sfrutta idealmente tutta l’atmosfera, quindi per precisare il calcolo dell’equivalenza di superficie dobbiamo moltiplicare i 23 metri quadrati per il numero di cubi sovrapposti, tipicamente 10, corrispondenti a tutta la troposfera.

Quindi un’ala che spazzola 230 metri quadrati in altitudine sarebbe equivalente ad una pala eolica che spazzola un fronte vento di un ettaro.

Abbiamo detto un’ala che spazzola una superficie, ma quanto deve essere grande l’ala?

Un metodo semplificato è di dividere l’area da spazzolare con l’efficienza aerodinamica della stessa, un’ala con efficienza 10 qundi potrà avere una superficie di 23 metri quadrati per equivalere ad una torre eolica da 2,5 MW che tipicamente spazzola un ettaro di vento.

L’interesse pratico e tecnologico è quello di ottenere la potenza desiderata in un compromesso ideale tra quota di lavoro e superficie, ed è per questo che abbiamo scelto con il KiteGen Stem di volare sotto i 2000 metri con ali fino a 150 metri di superficie.

la  fluidità dei dati e delle prestazioni del KiteGen, che dipendono fortemente da decisioni sulla configurazione, sull’ala, la quota ed ovviamente il vento sono uno degli aspetti che infastidiscono chi è abituato a specifiche precise, che invece di apprezzare la libertà di modulazione e le opportunità offerte vede con sospetto il progetto, forse anche qualche consulente del governo.

In questo recente exploit mediatico, come dicevo, è stato attribuito al Ministro Passera un molto generico commento di tipo scettico sulla tecnologia KiteGen, provo ad interpretare. Sembra che i politici non siano più in grado di ragionare autonomamente senza le lobbies che li incalzano perennemente. Chi non si è fatto la lobby resta escluso da ogni ragionamento ed opportunità anche se è a vantaggio del paese e della collettività.

Ma se fosse chiaro a tutti di avere l’equivalente di una Arabia Saudita all’interno del territorio nazionale, merita ancora farsi delle domande a livello di banchieri, executive, politici, ministri  sul particolare sistema di trivellazione per estrarre l’energia e di come si fà per realizzarlo?

No! per favore, è materia complessa fidatevi dei brevetti “granted” dei riconoscimenti e delle 12 proposte KiteGen in risposta a bandi nazionali e regionali per l’innovazione tecnologica, ammesse a finanziamento ma sfortunatamente sempre senza copertura.

Metteteci piuttoso in condizione di lavorare e lasciateci fare senza tali commenti che altrimenti dai guai non ci usciamo mai più.

Eroei della fonte agricola nell’antichità

In un precedente articolo ho fornito una lettura su eroei e redistribuzione rimandando ripetutamente ad un successivo articolo (cioè questo) i dovuti dettagli a supporto di quanto affermato.

I dati disponibili dagli studi dei paleontologi e da fonti classiche e medioevali ci dicono che nell’antichità il legame tra energia investita nelle attività produttive ed energia ottenuta sotto forma di cibo era molto ben visibile, oggi è mascherato dalle sovrastrutture economiche dei mercati energetici e dei processi produttivi ma questo non significa che possiamo trascurare le considerazioni sull’EROEI quando analizziamo l’impatto del costo dell’energia sull’economia.
Nella preistoria l’umanità visse di caccia e raccolta. Dalle ricerche sugli ultimi popoli che ancora si basano su un’economia di caccia e raccolta, come i boscimani o alcune popolazioni della Nuova Guinea si è stimato che un cacciatore esperto ottiene mediamente 10 cal di cibo per ogni cal di energia che consuma durante la caccia. Ma sembra improbabile che la fonte energetica utilizzata nella preistoria possa arrivare ad un eroei di 10. Se consideriamo alcune fonti energetiche oggi disponibili, come il solare fotovoltaico, saremmo su livelli inferiori. Più avanti calcoleremo che le grandi civiltà antiche sfruttavano fonti energetiche con eroei ancora più bassi. Alla luce delle considerazioni su eroei e redistribuzione, riportate nel precedente articolo e considerando che l’uomo preistorico visse in società a complessità sociale inferiore a quello tipico delle grandi civiltà antiche è necessario approfondire il ragionamento.. Anzitutto sarebbe da considerare la tipologia di fonte energetica utilizzata, i prodotti della caccia e raccolta sono tipicamente deperibili in brevissimo tempo in special modo nei climi tropicali; il prodotto della caccia viene abitualmente consumato immediatemente e condiviso dai gruppi familiari estesi di cacciatori/raccoglitori. E’stato osservato che i gruppi di pigmei nell’africa centrale, quando, a volte, hanno a disposizione un elefante come preda, ne consumano sul posto quanto più possibile finchè non sono sazi o la carne non deperisce, abbandonando i resti che non riescono a consumare né tantomeno a trasportare. Questo vincolo limita fortemente l’efficienza dei cacciatori/raccoglitori nel procurarsi la loro fonte di energia. Inoltre bisogna considerare che non tutti i membri del gruppo sono in grado di cacciare (es. bambini piccoli) e che non tutti i cacciatori sono così abili,ad esempio i giovani alle prime armi devono accumulare esperienza. Quindi il dato eroei=10 non è corretto nell’ambito delle tecnologie disponibili nella preistoria per la conservazione del cibo e per la peculiare struttura sociale. Se un clan nomade fosse riuscito a procurare effettivamente 10 calorie per ciascuna investita (si intende il metabolismo basale di un maschio adulto 2-3000 kcal) è probabile che la battuta di caccia venisse interrotta per consumare prima possibile il cibo quando lo si reputa essere sufficiente per tutto il gruppo. Sarebbe assurdo continuare la battuta in quanto non sarebbe possibile consumare (e trasportare!) rapidamente tutto. Dunque finchè non si è trovata una tecnica di conservazione del cibo ed una maniera di trasportarlo agevolmente l’eroei della fonte energetica disponibile alle società dedite a caccia e raccolta è stato presumibilmente pari a 1:1 o poco più per quelle società preistoriche più dedite ad attività artistiche e spirituali, le quali denotano la capacità di procurare cibo in maniera sufficientemente efficiente per avere il tempo libero da dedicare all’espressione artistica.
Il passaggio dall’economia di caccia e raccolta a quella agricola non fu immediato, vi furono popoli che praticarono entrambe le attività o che si dedicarono all’agricoltura solo nella buona stagione, praticando la caccia nomadica per il resto dell’anno e molte altre combinazioni di queste attività, ma senza approfondire tutte le casistiche vorrei mettere in evidenza che con lo sviluppo dell’agricoltura si hanno cambiamenti radicali, innanzitutto il problema trasporto passa in secondo piano. Divenendo stanziali le popolazioni coltivano i territori adiacenti all’insediamento, riducendo notevolmente le distanze di trasporto. Inoltre si privilegiano raccolti facilmente conservabili, eventualmente applicando semplici tecniche come la fermentazione. Non a caso i più importanti prodotti agricoli dell’antichità furono cereali e leguminose, conservabili con semplice essiccazione per oltre 1 anno. Tra gli ortaggi si prediligevano i bulbi di liliacea, dotati di potenti antibatterici naturali che ne favoriscono la conservazione anche se non a lungo come i cereali e con opportuni accorgimenti. Il vitto degli operai che costruirono le piramidi fu pane e aglio o cipolle, due bulbi abbastanza facili da conservare.
Col progredire delle tecniche di conservazione acquisirono importanza altri prodotti come le bevande fermentate, l’olio e i latticini (formaggi in occidente e yogurt in oriente). L’allevamento in generale consentì di avere prodotti animali senza dover inseguire le prede.
Possiamo considerare che nell’età classica si fosse raggiunto il culmine della tecnica agricola antica, per tale epoca abbiamo anche disponibilità di trattati e manuali che forniscono preziosi dati che ci consentono di effettuare alcuni calcoli indicativi dell’eroei disponibile per quelle civiltà.
Lucio Giunio Columella, proprietario terriero all’epoca di Nerone stilò un interessante trattato “De re rustica et de arboribus”. I cereali sono il carburante dell’epoca, minestre di cereali e pane sono i cibi base destinati alle masse di lavoratori o combattenti. Conviene quindi focalizzarsi su questi dati riportati da Columella:

Quantità di sementi necessarie alla coltura: 4-5 modii di grano per jugero
1 modium (o moggio)=6,6 kg
1 jugero=0,25 ha
una coppia di buoi è sufficiente per arare 30 jugeri
uno iugero produce 15-20 modii con l’impiego di 10-11 giornate di lavoro e una coppia di buoi.

Tenuto conto che nelle grandi metropoli imperiali l’annona, essenzialmente per esigenze di ordine pubblico, forniva un reddito di sussistenza pari a 40 modii di grano procapite annui ad ogni capofamiglia che fosse cittadino romano in base al numero di membri della famiglia se ne può dedurre che una tale quantità venisse considerata più che sufficiente per nutrire uno schiavo. Considerando che non tutti i lavoratori agricoli erano di condizione schiavile è lecito ipotizzare anche quantità superiori (intorno ai 50 modii, quantità che effettivamente trasformata in farina consentirebbe di fornire una pagnotta al giorno e le dovute calorie per portare avanti un lavoro pesante).
Possiamo trascurare l’apporto energetico assorbito dai buoi aratori, questi animali non venivano certo nutriti con granaglie ma con biomasse ricavate dal maggese, cioè dai campi posti in riposo biennalmente o triennalmente. L’apporto energetico degli animali da tiro nella società antica non si riflette dunque sull’eroei della fonte energetica agricola ma sulla produzione totale della stessa, dovendo limitare al 50% o al 66% del totale la superfice coltivabile ogni anno. Si vede bene che il combinato disposto tra meccanizzazione dell’agricoltura ed uso intensivo dei fertilizzanti abbia reso non necessaria la pratica della rotazione moltiplicando per due la superficie arabile e sostenendo la produttività del suolo. Considerando gli altri miglioramenti nelle tecniche colturali, la messa a coltura di territori un tempo vergini, la possibilità di raggiungere falde acquifere profonde per irrigare territori altrimenti troppo aridi,  la meccanizzazione dei trasporti e le migliorie nella conservazione del cibo è spiegabile la differenza di popolazione di un fattore 15 tra l’età antica e la presente.

Tornando all’agricoltura antica pertanto consideriamo un caso ottimo in cui:
semino 4 modii e raccolgo 25, investendo 1 moggio per nutrire la necessaria manodopera schiavile per 10 giornate lavorative
in tal caso a fronte di un investimento 5 si ottiene 25 ovvero eroei=5
Caso peggiore:
semino 5 e raccolgo 20 ,investendo 1,5 modii per remunerare braccianti di stato libero per 11 giornate
in tal caso a fronte di un investimento 6,5 si ottiene 20 ovvero eroei=3.
Possiamo in base a tali dati considerare 4 una buona approssimazione dell’eroei disponibile per la fonte agricola nell’età classica.
Passando ad analizzare l’età alto medioevale, fonti interessanti dal nostro punto di vista sono i polittici e gli inventari dei monasteri, vere e proprie aziende agricole ed artigianali i cui metodi di produzione erano certamente allo stato dell’arte poichè diretti da monaci aventi accesso al meglio del sapere del’l'epoca, da essi custodito nelle biblioteche.
L’inventario del monastero di S.Tommaso Apostolo, in Emilia, riporta che a fronte della coltivazione di 5 moggi di cereali se ne ottenevano da 14 a 19. Le modalità operative di coltivazione non erano inferiori a quelle applicate in età romana, quindi valgono le considerazioni sia sulle giornate di lavoro necessarie, sia sull’utilizzo degli animali di lavoro. Ciò che cambia è il ricorso a manodopera non schiavile, ma di coloni, che erano comunque servi della gleba. Non sono sicuro che il reddito di questi coltivatori fosse maggiore del sostentamento dovuto agli schiavi in epoca classica. La diversa organizzazione economica, basata sulla curtes, di proprietà di un feudatario o di un monastero, prevedeva che le terre del feudo fossero suddvise tra i coloni e che ciascuno di essi dovesse un canone fisso, il che espone il solo coltivatore ai rischi di mancata produzione mentre assicura ai proprietari una rendita fissa (e pure arbitraria). Se si proietta nel tempo un simile sistema l’unica soluzione è che i contadini vengano tenuti al mero livello di sussistenza come fossero schiavi pur senza esserlo. Se il feudatario fissa il canone (se è libero di farlo lo fa certamente) in base ad un annata di buon raccolto, negli anni di carestia il colono non riesce a pagare il dovuto e contrae debiti con il feudatario stesso che pagherà con prestazioni lavorative gratuite, le corvéé. Il feudatario rinuncerebbe a qualcosa solamente se vedesse i coloni stremati rischiare la morte per fame, cosa che sarebbe un danno anche per il feudo e per lui stesso. Il fatto che si dovesse vincolare per legge il colono alla terra la dice lunga sulle scarse possibilità di rimpiazzare la forza lavoro. Dunque l’equilibrio è il reddito di pura sussistenza, esattamente come per gli schiavi.
Notiamo come i dati del monastero, sopra riportati siano peggiori di quelli riportati da Columella e attestino eroei compresi tra il 2,1 e il 3,1. Eppure l’area di Reggio Emilia cui si riferiscono è, dal punto di vista agricolo, sicuramente ottimale e, nel medioevo, una delle zone più ricche d’Europa.   Se ci facciamo ancora guidare dalla relazione tra eroei e redistribuzione ipotizzata nel precedente post, spiegheremmo benissimo la caduta di complessità della società altomedioevale rispetto alla civiltà antica classica. Ho argomentato altrove che la gigantesca crisi del mondo antico classico tra il III e V secolo, risoltasi nella caduta dell’Impero Romano fosse dovuta ad una crisi agricola e dunque energetica con calo delle rese causato dal depauperamento del manto boschivo (e relativo dilavamento del suolo), lo sfruttamento intensivo e l’indisponibilità di concimi (ancor oggi in alcune società arretrate in aree deforestate i rifiuti animali non vengono utilizzati come fertilizzanti ma essiccati e bruciati come combustibili). La popolazione calò, la complessità sociale si ridusse, gli stati divennero più piccoli e più poveri rinunciando ad ogni forma di redistribuzione, il potere centrale doveva venire a patti con i feudatari per ricevere i tributi. Le basse rese agricole avevano imposto un modello economico chiuso e asfittico dominato dalle figure legate alle gerarchie feudali: vassalli, valvassori, valvassini. Una piramide il cui unico scopo era raccogliere le poche risorse disponibili nel modo più capillare ed economico possibile e convogliarle verso l’alto, al costo di dover negoziare ad ogni gradino.
Nel basso medioevo la situazione migliorò, come testimoniato dall’aumento di popolazione. Gli avanzamenti tecnologici permisero innovazioni come la rotazione triennale o quadriennale, l’aratro a versoio, la trazione pettorale anzichè iugulare, che aumentarono l’eroei agricolo. Dal punto di vista sociale si vede il rafforzarsi delle monarchie nazionali ai danni della nobiltà e l’ascesa delle borghesie, ma certamente il salto maggiore nella disponibilità energetica si ha con lo sfruttamento delle fonti fossili delle quali parleremo più diffusamente in un successivo articolo.

(fine parte 3 – continua)

Eroei e redistribuzione

Nel precedente articolo della serie Storia energetica della civiltà ho parlato di benessere medio perchè se in un mondo ideale tutti i fattori della produzione beneficiano pro quota di un miglioramento di efficienza, esiste ovviamente un problema politico di redistribuzione, in qualche modo anch’esso è legato all’eroei. Immaginiamo una civiltà che ha accesso ad una data fonte energetica e ad un insieme di tecnologie per sfruttarla.  Se l’eroei della fonte di cui si dispone, mediante le migliori tecnologie di estrazione è sufficientemente alto vuol dire che con piccole quantità di fattori di produzione ovvero lavoro e capitale si ottengono grandi risultati in termini di produzione. Tale vantaggio si suddivide tra capitale e lavoro secondo i rapporti di forza intercorrenti nel contesto storico in cui avviene la trasformazione economica indotta dall’adozione della nuova fonte energetica, ma è indubbio che avendo a disposizione una torta più grande da distribuire, anche la parte più debole può ottenere con minore sforzo un miglioramento delle condizioni economiche. Soffermiamoci su due esempi in diverse epoche storiche e con livelli di tecnologia molto diversi: la Roma repubblicana e la rivoluzione industriale.

Roma repubblicana è una civiltà dell’antichità la cui fonte di energia è l’agricoltura.  La fonte agricola è comune a tutti gli altri popoli antichi ma, per ragioni che legherei alle capacità organizzative ed alla posizione strategica nella penisola e nel mediterraneo la Civiltà Romana ottiene un vantaggio naturale che consente di prevalere su alcuni popoli vicini. Oltre a questo vantaggio naturale i romani si applicano a migliorare notevolmente l’eroei della loro fonte energetica conseguendo il vantaggio definitivo che consente di soggiogare gran parte dei vicini. L’antica Roma repubblicana è la prima società che applica lo schiavismo in maniera scientifica ed a livelli mai visti prima.   E’assodato che in precedenza nessuna civiltà aveva mai gestito tali masse di schiavi e deportazioni così consistenti di prigionieri su distanze paragonabili; persino nell’antico Egitto i Faraoni ricorrevano a lavoratori coatti, ma di stato libero e salariati, per la costruzione delle grandi opere.  Nel lavoro agricolo a fronte dell’energia ottenuta dai prodotti della terra si ha una spesa energetica in termini di sementi (per le coltivazioni di cui si consumano i semi) ma principalmente in termini di lavoro di uomini e animali.  Abbiamo chiarito che il lavoro incorpora l’energia che il lavoratore consuma in termini di prodotti e servizi.  Nel caso dello schiavo l’energia a disposizione del lavoratore viene minimizzata fornendo un vitto di pura sussistenza e i minimi beni di consumo strettamente necessari a sopravvivere e svolgere le mansioni.  La riduzione dell’input energetico fornito allo schiavo ha come effetto il miglioramento dell’eroei del prodotto agricolo. La Civiltà Latina ci ha lasciato numerosi testi in cui il processo produttivo agricolo è sufficientemente dettagliato da poter calcolare che nei latifondi di età imperiale la produzione energetica sotto forma di granaglie rendeva fino a 5 unità energetiche per ciascuna unità investita.  Per brevità riporterò i calcoli in un successivo articolo in cui stimeremo l’eroei delle fonti energetiche disponibili per diverse civiltà.   La Civiltà Romana dispone in buona sostanza di prodotti agricoli a  costo più basso delle civiltà sue contemporanee, cioè una fonte energetica ad eroei più alto.  Può raccogliere più tributi, dotarsi di migliori infrastrutture e mobilitare eserciti più grandi, migliorando il successo delle campagne militari ed ottenendo nuovi territori (ovvero giacimenti di energia agricola) e altri schiavi per sfruttarla con alte rese.  In tale contesto l’arcaica divisione della società romana tra patrizi e plebei viene sconvolta.  Il ceto patrizio, iniziale beneficiario dei miglioramenti nell’eroei agricolo, mediante la creazione di latifondi condotti con lavoro schiavile, deve fronteggiare le crescenti rivendicazioni, anche violente, della classe plebea che ottiene via via maggiori diritti e tutele giuridiche. La ricchezza proveniente dai tributi viene redistribuita su classi sociali sempre più ampie mediante l’intervento dello stato, che diviene sempre più pervasivo, con distribuzioni gratuite di derrate alimentari al popolino, miglioramento dell’igiene pubblica (terme gratuite ed acqua alle fontane accessibile a tutti), miglioramento della viabilità (strade e ponti senza pedaggio) ed infine svago gratuito per tutti con i giochi circensi e le gare di bighe.  Evidentemente alla classe dominante, che controllava anche le maggiori istituzioni (senato, consolato) costava meno rinunciare ad una parte dei privilegi e delle ricchezze, redistribuite mediante i servizi pagati con i tributi versati dai ceti abbienti allo stato, pur di conservare la pace sociale che sostanzialmente perpetua lo statu quo. Questi vantaggi erano ovviamente riservati ai cittadini romani a spese degli schiavi e delle popolazioni sottomesse, ma è pur vero che nel tempo la cittadinanza romana venne conferita ad un numero sempre maggiore di popoli fino al terzo secolo in cui con l’editto di Caracalla divenne universale. Con il peggioramento delle rese agricole, dovuto al troppo sfruttamento della terra indotto dallo schiavismo “scientifico” ed al depauperamento del manto boschivo su tutto il bacino del Mediterraneo, oltre alla raggiunta impossibilità “geografica” di espandersi su nuovi territori adatti all’agricoltura del tempo, la civiltà romana perse il vantaggio competitivo acquisito (ho trattato la tematica in questo articolo) ed i miglioramenti del tenore di vita ottenuti dalle classi sociali basse si ridussero anche in funzione dell’aumentato numero di popolazioni che ottenevano la cittadinanza, fino ad annullarsi nella servitù curtense che accomunò la grande maggioranza della popolazione dal IV secolo.  Da dati disponibili per l’età altomedioevale si presume che le rese del prodotto agricolo dovettero ridursi.  Dai libri contabili di alcuni conventi di area padana, dunque posizionati in regioni fertili ed adatte all’agricoltura, sembra che le annate fossero considerate buone quando si ottenevano 3 unità a fronte di una investita.  Queste analisi possono avvalorare considerazioni energetiche sul mutato contesto sociale del mondo medioevale rispetto a quello classico.   Il mondo classico, con il supporto di una fonte energetica sfruttata con alto eroei, aveva avviato un percorso di inclusione sociale in cui anche le classi indigenti potevano aspirare ad essere mantenute dall’annona e persino per gli schiavi era definito un percorso verso la libertà e l’inclusione.  Il mondo altomedioevale appare più statico.  Possiede le stesse tecnologie disponibili in epoca classica ma soffre di una mancanza di risorse che rendono incapaci i potentati medioevali di qualsiasi politica redistributiva.  Anzi gli stessi regnanti sono descritti spesso in difficoltà economica per l’incapacità di raccogliere sufficienti tributi e sono sempre in lotta con i loro stessi vassalli i quali non ambiscono altro che ottenere privilegi ed esenzioni.   Il modello economico piramidale di sfruttamento agricolo feudale, basato sulla servitù della gleba è efficiente dal punto di vista dello sfruttamento della base della piramide perchè ciascun servo deve un tributo al signore ed inoltre produrre per la propria sopravvivenza, ma lo è meno nel flusso e nella concentrazione delle risorse verso l’alto sia perchè le risorse sono talmente scarse che vengono assorbite già nei gradini inferiori, vuoi perchè alcuni vassalli potrebbero decidere di intercettare più del dovuto indebolendo i signori del livello superiore e favorendone la frammentazione.  Per quanto concerne le politiche di redistribuzione solamente l’ultimo gradino della piramide feudale è in grado di attuarle quando può (es.concessione di privilegi a città o monasteri), i gradini intermedi non ne hanno alcuna convenienza in quanto subiscono la pressione tributaria dei livelli superiori e possono fronteggiarla tanto più efficacemente quanto maggiormente riescono a concentrare potere e risorse.

Nel corso del medioevo si hanno alcuni avanzamenti tecnologici (quali il miglioramento dell’aratro e la trazione pettorale che permisero arature più profonde e meno costose, la rotazione triennale che ridusse la superficie a riposo dei terreni da 50% a 33%) che consentono di spezzare la struttura feudale: il miglioramento produttivo indotto investe il gradino più alto della piramide con maggiori risorse e permette ai monarchi di disfarsi dei vassalli sostituendoli con burocrati.  E’lo stato assolutistico nazionale che consente la formazione di potenti borghesie produttive e mercantili che da un lato erodono i vecchi privilegi di chiesa e nobili, dall’altro chiedono al monarca minore pressione normativa e fiscale.  Con la scoperta delle Americhe e l’avvio della colonizzazione alcuni stati nazionali si rinforzano talmente da avviare un processo che sfocia nell’ancor più radicale mutamento sociale indotto dalla rivoluzione industriale e dallo sfruttamento dei combustibili fossili ad alto EROEI.  In quasi tre secoli di storia il pianeta è stato letteralmente sconvolto, anche a livello sociale.  L’immensa disponibilità di energia da carbone era nota fin dall’antichità ma vi erano alcune problematiche che avevano impedito lo sviluppo di questa fonte energetica, in primo luogo il carbone superficiale, di facile estrazione non era disponibile ovunque, richiedendo un onerosissimo trasporto, estrarre a maggiore profondità non era possibile (in particolare prima dell’invenzione della pompa e delle lampade di sicurezza le gallerie erano sottoposte ad allagamenti ed esplosioni).  Per tutta l’antichità ed il medioevo la fonte di energia più economica e diffusa fu il legname.  La disponibilità in situ, nonostante il minor potere calorico del legno a parità di massa rispetto al carbone, eliminava la necessità di lunghi trasporti, che come ovvio, oltre certe distanze, annulla il vantaggio del carbone rispetto alla biomassa in termini di eroei.  Le condizioni favorevoli per la nascita della civiltà industriale si verificano in Inghilterra nel XVIII secolo.  La disponibilità di carbone superficiale a breve distanza dal mare o da fiumi navigabili è l’interruttore che ne consente lo sfruttamento, complice anche la diffusa deforestazione che affliggeva l’isola.  Oltre agli usi energetici il legname era infatti sovrautilizzato per la costruzione ed in particolare per le flotte, che dovevano competere, pena la fine dello stato nazionale inglese, con quelle imperiali spagnole e con le olandesi, per tacere delle francesi.  La macchina a vapore con l’applicazione ferroviaria e come pompa della stessa risolve definitivamente le problematiche che impedivano l’utilizzo diffuso del carbone come fonte di energia.   Il carbone poteva essere estratto sempre a maggiori profondità e trasportato al costo di una piccola frazione che veniva consumata per la trazione.  Inoltre consentiva migliori lavorazioni siderurgiche, disponibilità di forza motrice per sostituire in parte e poi sempre più diffusamente la forza lavoro dei campi e negli opifici.  Le macchine, nuove schiave a vapore, abbassano progressivamente il costo di produzione e trasporto di cibo ed altri beni innescando da un lato la riduzione della necessità di forza lavoro agricola e l’inurbamento di grandi masse di ex contadini che trovano impiego nelle nascenti industrie.  L’aumento della popolazione è un chiaro indicatore del miglioramento delle condizioni alimentari e sanitarie.  Le condizioni di lavoro operaio potevano essere dure quanto si vuole, ma l’aumento della popolazione nelle nascenti economie industriali indica che i salari erano sufficienti alla sussistenza delle famiglie ed anche all’accesso a rudimentali presidi sanitari e cure mediche che non erano disponibili a tutti in un contesto dominato da un’economia prevalentemente agricola basata sul lavoro delle braccia.

La presa di coscienza delle masse lavoratrici dello squilibrio tra prodotto creato per i padroni industriali e reddito destinato ai salari innescò una dialettica politica e sociale che con alterne vicende ha consentito il miglioramento delle condizioni economiche delle classi lavoratrici a fronte di lotte e rivendicazioni anche dure e dolorose.   Il miglioramento della tecnologia e lo sfruttamento di fonti energetiche con eroei sempre più alti (il carbone ha eroei tra 80 e 20 in base alla tipologia di miniera, il petrolio ebbe eroei anche intorno ai 100 barili estratti a fronte di una spesa energetica di 1 barile, attestati nei primi giacimenti superficiali nel mid-west USA negli anni ’30) consentì una tale riduzione dei costi di produzione dei beni di consumo che gli stessi industriali reputarono di poter allargare immensamente il bacino di mercato dei propri prodotti rendendoli accessibili ai redditi degli operai (si ricordi il pensiero di H.Ford riguardo al popolare modello Ford T che doveva essere accessibile alle tasche anche del lavoratore Ford meno retribuito).

La trasformazione sociale indotta da tali cambiamenti fu un crerscendo, i paesi sviluppati istituirono i sistemi di welfare come la sanità e le pensioni, tutte volte a redistribuire a tutti i cittadini parte del valore dei beni e servizi prodotti, raccolta tramite tassazione.

Il legame tra accesso a fonti energetiche ad alto eroei e modello sociale “generoso” di redistribuzione basato sul welfare è ancor più manifesto se osserviamo che lo stato ormai permanente di crisi economica, accompagnato da severi tagli del welfare avviene in concomitanza con la riduzione dell’eroei delle nostre fonti energetiche, testimoniato inequivocabilmente dagli stabili aumenti di prezzo dell’energia.  Prezzi guidati verso l’alto anche per indicizzazione a quello del petrolio che essendo la più utilizzata e versatile tra le fonti energetiche (consente trasporti a costo inferiore di tutte le altre fonti) è di riferimento per tutte le fonti di energia ed è anche quella che più rapidamente sta riducendo il suo eroei (oggi stimata tra 20 e 10).

Siamo una civiltà che affronta il declino dell’eroei della sua principale fonte energetica.  Il nostro lavoro vale sempre meno energia, quindi possiamo consumare sempre meno prodotti e servizi a parità di energia incorporata e dunque siamo progressivamente più poveri, l’economia e i consumi ne risentono, il gettito fiscale si riduce ed il welfare lo segue.  Chi possiede il debito si chiede se rientrerà, chi può specula su questo stato di cose.  La conclusione di questa analisi è che dal punto di vista del welfare e della redistribuzione la ricerca di fonti alternative al petrolio è vana se l’eroei di tali fonti non è sufficientemente alto.   Si parla in alcuni studi di eroei minimo di mantenimento della civiltà intorno al 10 ma non si è approfondito quale sarebbe il modello sociale prevalente in una società che si basa su fonti energetiche con tali caratteristiche.  Per quanto qui illustrato il fattore energetico indurrebbe profonde trasformazioni sociali la cui costante sarebbe la proporzionalità tra livello di inclusione e mobilità sociale misurabile con un indice del tipo Gini, e livello di eroei delle risorse energetiche disponibili.  Il modello economico Sogno Americano di benessere e diritti per tutti non è altro che un effetto del poter disporre di 100 barili di petrolio a fronte di uno investito mentre l’incubo del Ritorno al Medioevo altro non è che l’impossibilità di espansione ed inclusione economica per una civiltà che fronteggia un impoverimento delle proprie risorse.

Spesso il declino energetico e dunque economico che sta affliggendo il pianeta viene letto in chiave escatologica come fenomeno positivo che livellerà tutte le iniquità e saremo più poveri ma più felici; si smetterà di utilizzare le automobili ed andremo in bicicletta, mangeremo cibi biologici e non ci saranno più centrali a carbone ma avremo tutti il fotovoltaico sul tetto alla faccia delle major petrolifere e dei grandi distributori di energia elettrica.

La realtà delle cose è certamente più cruda alla luce dell’analisi su eroei e redistribuzione.  Non potrà esistere qualcosa come più poveri ma più felici, e nemmeno il livellamento delle iniquità.

Il sistema economico reagisce all’impoverimento energetico con l’accentramento delle risorse togliendo ai ceti più deboli non solo le risorse economiche ma anche le forze per ribellarsi.  I conflitti sociali volti ad una migliore redistribuzione sono una costante dei periodi di espansione o ripresa economica e sono quasi assenti nei periodi di crisi.  L’aumento del costo dell’energia non significherà l’abbandono della produzione energetica centralizzata a favore della distribuita, ma che essa sarà riservata prevalentemente ai più ricchi e dunque il sogno della distribuzione democratica dell’energia mediante generazione distribuita rimarrà tale poichè sempre più ristrette saranno le classi sociali che potranno permettersi di esercire tali tipi di impianti a mò di status symbol.  Per gli altri ci sarà il carbone o il buio ed il freddo.  Non si abbandoneranno le automobili per l’alto costo del petrolio, saranno riservate alle classi più benestanti ed alimentate con risorse energetiche sempre più costose e distruttive per l’ambiente.  I cibi biologici autoprodotti saranno una bella soddisfazione per chi avrà la disponibilità di terreno.  Per gli altri ammassati nelle città vi saranno cibi ogm o la fame a meno che non si pensi che pochi ettari di verde cittadino adibito ad orti possano sfamare milioni di abitanti.

Noi alla KiteGen stiamo lavorando per scongiurare questo scenario.  Se vinceremo la sfida di rendere disponibile una tecnologia in grado di fornire energia rinnovabile ad alto eroei ed a costo più basso del carbone avremo fornito all’umanità uno strumento per migliorare il proprio livello di benessere ed aspirare ad una migliore redistribuzione senza inquinare l’ambiente in modo insostenibile.  Certo sarà necessario un altissimo livello di consapevolezza ambientale ed ecologica per far si che le generazioni che avranno la disponibilità di un così immenso giacimento di energia nobile non lo sfruttino in modo distorto aumentando la pressione sugli ecosistemi e distruggendo il suolo con nuovo cemento ed asfalto ma, a parte il fatto che questa distruzione sta avvenendo comunque per tentare di mantenere in vita l’attuale insostenibile modello economico, ciò che ci fa sperare positivamente è l’alto eroei con cui è possibile sfruttare la fonte eolica troposferica.   Se il modello eroei/redistribuzione è corretto possiamo ipotizzare una forma di civiltà superiore, altamente consapevole delle dinamiche ecologiche del pianeta, ed in grado di rispettarle poichè può provvedere ai bisogni umani con un impatto ambientale minimo ma approfondiremo questi ragionamenti in un successivo articolo.

(fine parte 2 – continua)

L’accumulo di energia secondo KiteGen

Una, come sempre, ottima analisi di Domenico Coiante fa il punto sulle rinnovabili e le necessità di accumulo giornaliero e stagionale.

Sembra la buona occasione per introdurre e chiarire la opportunità che offre in questo ambito la più grande sorgente in assoluto di energia concentrata disponibile sul pianeta, l’eolico troposferico.

Il grafico qui mostrato proviene dal volume della sezione metodologica dell’atlante dei venti di alta quota di Cristina Archer e Ken Caldeira, si tratta di una rappresentazione sofisticata che esprime una sorta di confronto competitivo o collaborativo tra i possibili sistemi di accumulo tradizionali, e l’opportunità di sfruttare l’accumulo naturale di energia nel regime stazionario del vento geostrofico, con un accorgimento per arrivare ad una disponibilità anche del 99,9%, ovvero 8751 ore l’anno garantite,  nettamente superiore alle fonti termoelettriche tradizionali e al nucleare.

Consiglio di dedicare il tempo sufficiente per decifrarlo sul documento originale poichè le implicazioni sono di estrema importanza. Su questo grafico sono state aggiunte le indicazioni di esempio riferite ad un KiteGen da 3MW nominali per rendere più facilmente comprensibile la logica. Le macchine KiteGen Stem per aderire all’esempio dovrebbero essere equipaggiate con ali di 150 mq con una efficienza aerodinamica equivalente oltre 20. Le ascisse rappresentano la dimensione della batteria di accumulatori rapportata alla dimensione dell’impianto eolico troposferico.

I venti che avvolgono il pianeta possono essere considerati come una colossale “flywheel” di accumulo energetico. L’atmosfera possiede una massa totale di 5 milioni di miliardi di tonnellate, 5*10^18 kg, che scorrono con una velocità media tale da portare il totale dell’energia accumulata a 100.000 TeraWattOra. Per fornire un paragone questa cifra che corrisponde alle attuali necessità energetiche delle attività del genere umano per oltre un anno, ma con il vantaggio che questo imponente accumulo è perennemente ripristinato dalle dinamiche fototermiche di origine solare.

Mentre per il fotovoltaico è necessario dispiegare sul territorio i pannelli che raccolgono minuziosamente l’energia diffusa, il KiteGen invece,  è la presa di forza di questo grande “pannello fotovoltaico fotomeccanico” già naturalmente costituito e mantenuto dall’atmosfera stessa. Questo pannello ha raccolto l’energia in forma cinetica, che è una forma nobile, ed è a disposizione per l’efficiente conversione elettrica.

Su uno specifico sito terrestre, nell’esempio nei pressi di NewYork, il generatore KiteGen può raggiungere e prelevare energia da questo flusso, con la probabilità di trovarlo sufficientemente potente per produrre energia alla potenza nominale  per il 68% del tempo,  un equivalente già strabiliante di circa 6000 ore annue.  Tuttavia vi è una limitazione, che non dipende dal flusso del vento che si affievolisce ma semplicemente dal fatto che cambia ciclicamente ed erraticamente latitudine.

Allora qual’è l’idea che il grafico esprime per spingere l’eolico troposferico fino ad una probabilità  del 95% di disponibilità o addirittura ad un 99,9%?  Abbastanza semplice, sono necessari due generatori dislocati sul territorio ad una distanza sufficiente da averne almeno uno investito dal flusso del vento. I due generatori sono da considerare come un unico sistema che produrrà il doppio del necessario per il 68% del tempo, ma che darà una garanzia di erogazione al valore nominale di uno  (e che ovviamente costeranno il doppio).

Nel grafico viene fatto il confronto con equivalenti ed ipotetici sistemi di accumulo elettrico, per ottenere lo stesso risultato dei due generatori distanziati.

Se assumiamo un costo dell’accumulo elettrochimico di 1 €/Wh, un punto che ho evidenziato nella figura (b) suggerisce 34,5 MWh,  quindi  34,5 milioni di euro per le sole batterie di accumulatori necessarie per assolvere al servizio di portare la disponibilità al 95%:  un costo nell’ordine di grandezza di oltre 10 volte rispetto alla brillante idea di avere una distribuzione sul territorio di generatori troposferici.

Cosa si ricava da queste riflessioni?:

1) l’intermittenza di erogazione che affligge l’eolico convenzionale ed il fotovoltaico può essere brillantemente superata con l’eolico troposferico;  attribuire al termoelettrico l’esclusiva sul baseload non è più corretto.

2)Il bilancio economico di questo impianto doppio può farsi carico in scioltezza della ridondanza dei generatori poichè può contare su 68% + 68% + 32%  ore di disponibilità annua, che corrisponderebbero a 11560 ore/anno  equivalenti.

3) in caso di una sufficiente distribuzione territoriale di farms KiteGen Stem, o di KiteGen Carousel, queste riflessioni perderanno il loro specifico valore, in quanto l’effetto di ridondanza lo si ottiene intrinsecamente.

4) la ridondanza porterebbe ad avere un eccesso di produzione potenziale, ma  i KiteGen sono facilmente e velocemente modulabili mediante un coordinamento centrale, offrendo un preciso adeguamento alla curva di domanda.

5) il grafico si riferisce a NewYork, ma l’influsso orografico di rallentamento si affievolisce con i venti di alta quota, rendendo valido l’esempio per buona parte del globo.

Successo dell’OPEN DAY KiteGen

A grande richiesta pubblichiamo una sintesi multimediale dell’open day KiteGen del 13/05/12. La partecipazione e la curiosità dei numerosi intervenuti è stata premiata con una demo di volo particolarmente ben riuscita, tanto che abbiamo deciso di pubblicarne le fasi più salienti in un video

L’importanza dell’open day risiede appunto nella possibilità di mostrare dal vivo gli avanzamenti dello stato dell’arte che, in questa fase di test dedicato al volo ed alle performance delle vele, si risolve anche in spettacolari dimostrazioni di come il braccio robotico del kitegen, ormai completo perchè dotato della sua mano unitamente alle migliorie apportate alle vele, riesca a far decollare e volare in modo semiautomatico il kite.
Nella demo mostrata  la maggior parte dei movimenti che si vedono fare alla macchina (stem + compasso) erano completamente automatici, (per chi ha nozioni di controlli automatici erano retroazionati, dai sensori presenti nel braccio, nel compasso e nella struttura). Ciò che era manuale, e che altrimenti non poteva essere senza l’elettronica a bordo ala, temporaneamente indisponibile,  era il controllo dei tamburi e di conseguenza delle funi e della vela. La vela è infatti dotata in particolare dei sensori che misurano la posizione e la velocità della stessa e la trasmettono all’elaboratore che, ponendole a confronto con una traiettoria obbiettivo, aziona le funi secondo una funzione che può essere proporzionale e/o derivativa e/o integrale allo scopo di correggere gli errori rilevati rispetto alla traiettoria stessa. Al successivo passo di elaborazione, la nuova misura inviata dai sensori, su cui avranno influito le azioni meccaniche attuate dalle funi al precedente passo, viene analizzata e produce una nuova correzione fino al convergere a zero dell’errore. Si tratta in genere di cicli elaborativi dell’ordine dei millisecondi. Questo è in termini estremamente semplificati il concetto di retroazione o feedback alla base di ogni tecnologia di  automazione e robotica.
C’è ancora del lavoro da fare per rendere completamente automatico il volo, che richiede ancora alcune attività manuali, a cui i nostri ospiti hanno assistito, ma l’ottimo lavoro fatto sul software di gestione del decollo dai nostri progettisti Paolo Marchetti e Angelo Conte ci consente di essere confidenti sul buon esito a breve del pacchetto “decollo automatico”.
Intuirete che il prossimo passo sarà aumentare la potenza estratta dal vento aumentando le performance del kite.
L’open day è stato anche dedicato a presentare l’attività di SOTER s.r.l., realtà esclusivammente dedicata al supporto del progetto KiteGen. Presso la sede di Sequoia Automation a Chieri, Riccardo Renna ha illustrato ai presenti, le attività di SOTER riscuotendo notevole interesse.

Nella foto il nutrito gruppo di ospiti del primo Open Day KiteGen realizzato con la collaborazione di SOTER

OPEN DAY KiteGen

Domenica 13 maggio 2012 si terrà il Primo OPEN DAY Kitegen organizzato in collaborazione con SOTER, Società per la Transizione alle Energie Rinnovabili.
SOTER srl nasce nel 2011 unicamente per supportare il progetto Kitegen e riunisce già numerosi soci che stanno dando supporto economico e professionale.

La giornata OPEN DAY consentirà a tutti coloro che sono interessati a supportare il progetto Kitegen, o anche solo a saperne di più, di poter conoscere lo stato dell’arte e toccare con mano la tecnologia grazie ad una visita al test plant dove i progettisti risponderanno anche alle domande ed alle curiosità dei visitatori. L’invito è rivolto in particolare a tutti coloro che, di fronte all’emergenza energetica, al riscaldamento globale e alla crisi economica, sentono il valore modiale e l’importanza per l’ambiente e per il mondo della transizione alle energie rinnovabili e sono disposti a farsene carico personalmente.

Vi attendiamo per l’OPEN DAY, l’incontro si terrà nella sola mattinata con l’eventuale possibilità di proseguire l’incontro dalle 13 in poi A PRANZO per chi non farà rientro immediato nella propria sede. qui sotto trovate il programma dettagliato dell’evento.

Ore 9.15/9.30 Inizio presentazione progetto in sede a Chieri (TO) Via XXV Aprile 8

Ore 10.30/11 Termine presentazione

40’ di trasferimento per recarsi sul sito del test plant

Ore 11.00/11.30 Visita al sito. Domande/risposte

Ore 13.00 Termine visita e proseguimento libero

Per ulteriori informazioni

011 9415745

348 0194810

Compasso

Scritto da Igor Sabetti

progettista elettromeccanico del team KiteGen

L’ultimo componente del kitegen stem realizzato è il cosiddetto compasso,  una “mano” robotica che ha la funzione di tenere divaricati i cavi che controllano la vela, facilitando le manovre di decollo e rientro.

Per comprendere la funzionalità del “compasso” dobbiamo fare un passo indietro e capire il funzionamento del kitesurf e/o kiteboarding.

Il kitesurfing (o kitesurf o kiteboarding) è uno sport acquatico, di recente invenzione (1999), nato come variante del surf; consiste nel farsi trascinare da un aquilone ( “kite” in inglese), che usa la potenza del vento come propulsore e che viene manovrato attraverso una “barra di controllo” (boma), collegata al kite da sottili cavi (due o quattro) di dyneema o spectra detti “linee” e lunghi tra i 22 e i 27 m. Il kitesurfing richiede inoltre l’utilizzo di una tavola per solcare il mare. (Tratto da Wikipedia)

Il “compasso”, soprannominato così perché le due lunghe antenne che si aprono e chiudono ricordano la forma del compasso da disegno tecnico, emula il movimento delle due braccia umane per richiamare le funi di manovra. Le due funi nella foto verso il bordo d’attacco (leading edge) sono quelle di potenza mentre quelle posteriori sono per la frenata che in gergo si chiama depowering. Nel sistema KiteGen non sono presenti le funi di depowering poichè il ciclo di funzionamento prevede una fase attiva in cui il kite raggiunge la massima quota operativa compiendo delle evoluzioni a forma di otto rovesciato, ed una fase passiva in cui ritirando un solo cavo la vela assume un assetto “a bandiera” e ritorna alla quota minima con il minimo dispendio energetico per ricominciare poi il ciclo. Per maggiori dettagli sul ciclo di produzione è consigliabile visionare il filmato qui sotto, in cui la manovra di scivolata appare al minuto 2.

La barra di manovra può essere unita, nel caso di kite per trazione con le due funi di controllo fissate agli estremi mentre la terza linea di traino l’attraversa al centro per mezzo di un foro, come separata per piccoli kite.

In linea di massima, similmente alla bicicletta, tirando la fune destra per mezzo della barra il kite va a destra e viceversa.
In questo link è spiegata bene la funzione della barra di controllo:

Il compasso è un elemento fondamentale per manovrare il kite in fase di decollo ed atterraggio. Successivamente la sua presenza diventa impercettibile.
In assenza del compasso, quando il kite è appeso, in fase iniziale tende a compiere diversi twist (ovvero le funi si attorcigliano) rendendo impraticabile la manovra di decollo.

Ognuna delle antenne in Kevlar/carbonio con anelli passanti in ceramica, è sensorizzata su 2 assi ovvero per il tiro della fune che l’attraversa sia in verticale che orizzontale.
Due motori posti alla base dello stem governano le leve di azionamento delle antenne per mezzo di lunghi bowden (simili alle funi in acciaio e guaina dei freni di bibicletta) di tipo push-pull governati dal software.

Dato che è impossibile riuscire a opporsi alla forza del vento senza danneggiare gli organi meccanici questi ultimi assecondano la “volontà” del vento posizionandosi linearmente al tiro della fune oltre un certo range di potenza. Il sistema in fase di test preliminare è visibile nel video allegato.

In fase di atterraggio il sistema divarica nuovamente le antenne agevolando la stabilità del kite.

In fase di decollo il compasso rimane aperto incoraggiando l’aria ad incanalarsi nel kite e successivamente si chiude con estrema velocità. Se il vento non è eccessivo il presidio software può lasciare mezze aperte le antenne o una aperta ed una chiusa.

Similarmente alle braccia oltre che determinare/rilevare la posizione del kite può aiutare con degli impulsi al sollevamento dello stesso. Per esperienza personale posso dire che chiudendo gli occhi per qualche secondo sono riuscito a far compiere degli “8” rovesciati al kite solo sentendo la forza applicata alle funi. Allo stesso modo i recettori tattili delle antenne si comportano come le “vibrisse” dei gatti.

Il compasso che vedete in queste immagini ha avuto una progettazione abbastanza controversa essendo giunto ormai alla 5° versione le cui prestazioni sono finalmente accettabili.   Nel corso dei test una serie di idee e soluzioni tecniche è stata via via scartata avvicinandosi sempre più allo strumento idealizzato da M. Ippolito e riprodotto nell’ormai celebre modellino presentato in varie occasioni.

Navi a vela e Navi-Aquilone

di Antonio  Zecca
Dipartimento di Fisica
Università di Trento    zecca@science.unitn.it

Ci sono scommesse che è facile vincere. Una di queste è che la propulsione a vela tornerà ad essere interessante per la navigazione commerciale.  Impossibile dire quando vedremo un numero di navi a vela e anche prevedere  il dettaglio della nuova tecnologia velica.  Ma si puo’ scommettere che non saranno vele da Coppa America: saranno aquiloni della stessa categoria sviluppata per Kite-Gen.

Guardate alla prima occasione al mare o sui laghi un wind-surf: riescono a viaggiare a velocità superiori a quelle del vento.  Cercate poi di vedere un “kite-surf”: sono molto più rari, ma li avete visti anche in televisione. Il surfista su una tavola come quella dei wind -surf si fa trainare da un aquilone. Il vantaggio degli aquiloni è nel fatto che sfruttano il vento ad alta quota – una cinquantina di metri per i kyte-surf. Vanno più forte dei wind-surf. Il vento è più forte e più costante quando ci si allontana dalla superficie. Un aquilone di grandi dimensioni potrebbe prendere il vento a cinquecento o mille metri di quota. Potrebbe contribuire in maniera significativa alla propulsione di una nave. Anche tenendo conto del fatto che il vento non soffia sempre nelle direzioni in cui vuoi andare, un aquilone potrebbe ridurre i consumi di trenta o forse più percento mediando  sulla rotta di andata e ritorno.
Le compagnie aeree – su molte rotte – cercano di sfruttare le correnti a getto per ridurre i consumi. Tra dieci o venti anni è probabile che anche le rotte delle navi verranno decise dopo aver studiato correnti marine e percorsi delle perturbazioni atmosferiche: i dati raccolti dai nostri sistemi di monitoraggio del clima serviranno anche a questo. Da subito però sarebbe possibile sfruttare i venti con aquiloni del tipo Kite-Gen.  La cosa è già stata fatta in via sperimentale. Già nel 2008 una nave (MS Beluga Skysails ) ha fatto qualche viaggio di prova con un piccolo aquilone (160 m2) che poteva trainare la nave e aiutare la motorizzazione convenzionale. Era un aquilone di modeste dimensioni, poco più grande di quelli utilizzati per il parapendio. La ditta che li produce annunciava una riduzione del consumo di combustibile del quindici per cento.  E’ opinione di chi scrive che la motonave Beluga abbia raggiunto questo obiettivo solo raramente. Ma quello era solo un esperimento pilota: molto di più e molto meglio si può fare con una adeguata quantità di ricerca e sviluppo.  Andatevi a vedere le foto della MS Beluga e basteranno quelle per capire che il tentativo è stato fatto nella maniera più primitiva possibile. Non a caso l’azienda Skysails, secondo alcune notizie riportate dalla stampa tedesca sarebbe in difficoltà economiche.
Sviluppare le tecnologie per una Kyte-Ship o nave-aquilone, se preferite, non è una passeggiata. Diciamo che è una impresa circa dello stesso ordine di grandezza (direi meno) dello sviluppare una Ferrari. Difficile ma non impossibile, neanche per l’ Italia.
I problemi tecnici appartengono a tre categorie. La prima è l’ accoppiamento aerodinamica – idrodinamica: non semplice, ma risolubile.  La seconda categoria è nelle operazioni di lancio e di recupero dell’ aquilone; in questo la Kite-Gen ha già tutto il know how. La terza categoria riguarda la gestione computerizzata dell’ aquilone e anche su questo Kite-Gen ha già il know how e le competenze – come dimostra il progetto europeo KitVes condotto da Sequoia Automation, la società che sta sviluppando il KiteGen.  In questo progetto l’obbiettivo non è la trazione meccanica bensì produrre energia elettrica a bordo sfruttando i venti d’alta quota.  Ciò è interessante in quanto l’energia elettrica può alimentare sia le varie utenze a bordo che la trazione, essendo elettrici i motori di molte grandi navi (di norma vengono alimentati dall’energia elettrica prodotta da grandi motori navali a olio combustibile). La disponibilità di energia elettrica a bordo è importante anche per ridurre i costi dovuti al rispetto delle norme ambientali che impongono lo spegnimento dei gruppi motogeneratori durante la sosta delle navi in porto.  Per evitare questo inquinamento nei grandi porti si ricorre alla elettrificazione delle banchine; richiede bollette salate per i navigli attraccati.
Cosa manca? Manca un minimo di lungimiranza da parte della nostra classe imprenditrice e politica. Non è una questione di soldi: qualsiasi investimento si ripagherebbe abbondantemente e in tempi brevi. La crisi economica entra nel discorso ma in termine positivo: una delle azioni per uscire dalla crisi economica consisterà nello sviluppare tecnologie nuove e venderle in tutto il mondo.
Le difficoltà che ha incontrato Kite-Gen (un’ altra impresa che dovrebbe essere sostenuta senza ritardi) non ci fanno coraggio. Ma se non ci muoveremo subito, entro qualche anno dovremo comprare navi-aquilone dai cinesi.

Decollare, volare e tornare in sicurezza

La foto mostra il kite in volo, potrebbe essere molto piccolo oppure molto lontano?

Per visualizzare il filmato può essere necessario installare il player Quicktime

Sono certo che questo post è esattamente ciò che volevate leggere sul nostro blog.  Da alcune settimane  sono iniziati i test di decollo automatico e sono stati collezionati numerosi successi tecnici.  In una delle prove, in particolare, Mercoledì 15/02 il decollo è avvenuto con appena 1,5 m/s di vento a terra (link video in versione mov).

Lo Stem ha eseguito correttamente le previste procedure di brandeggio per il decollo automatico consentendo al kite di prendere il volo grazie al vento apparente generatosi (senza necessità di venti artificiali menzionati nella documentazione su questo sito) e srotolando interamente il cavo di 300 m.

Sappiamo che il vento medio europeo è intorno ai 3 m/s quindi questo eccezionale risultato stabilisce che il KiteGen ha la libertà di decollare in qualsiasi momento e senza ausili per almeno 5000 ore annue.

Il programma di test evolverà per consolidare il risultato e per poi verificare le durate di volo continuo, con la ambizione sempre più realistica di poter arrivare a coprire tutte le 8760 ore annue anche se non sempre raggiungendo la piena potenza nominale, nella produzione elettrica.

L’altro risultato evidente è che quantomeno la versione beta del software di controllo è pronta, un milestone importante comunque raggiunto nei tempi preventivati, che lascia prevedere che ora la strada sarà in discesa.

Una immagine del sito sepolto dalla neve

ancora neve, tanta

Ecco visibile la dimensione della vela al suo ritorno a terra.

Questa immagine mostra i tamburi con solo più qualche decina di spire di fune residue

Così dopo gli sviluppi tecnologici relativi alle manovre di decollo automatico, ai movimenti dello stelo, ai sensori, ai collegamenti radio tra kite e terra ed a molti altri aspetti “nascosti” ma ciascuno fondamentale come i singoli anelli di una catena, ora è possibile mostrare l’aspetto più visibile, anche senza dover esaminare o entrare nel dettaglio delle immense quantità di software, elettronica, sensoristica, aerodinamica,  meccanica e ragionamenti che lo rendono possibile.

Il prototipo di ricerca KSU1 (detto anche mobilgen) volava, manovrava e produceva energia già nel settembre 2006 (link video), esso ha permesso di compilare una nutrita lista di funzionalità necessarie e desiderabili da aggiungere e implementare nella macchina industriale,  definendo così un’architettura tecnologica adeguata, che potesse permettere decolli automatici, gestire le intemperanze del vento e ridurre l’usura delle parti meccaniche, dei cavi e delle vele. Queste specifiche sono state pensate e progettate poi implementate e testate compiutamente sul campo grazie all’impianto completo KiteGen Stem.

Questa in poche parole la ragione della percezione dei lunghi sviluppi prima dei decolli e dei voli di questi giorni e dispiace sinceramente aver appreso di critiche come “il team kitegen è fermo perchè non vola”.

Il volo è certamente l’aspetto più visibile ed immaginifico (fin dalla mitologia greca ed anche prima) ma non l’unico di questa impresa:

Industrializzare un prototipo che possa sfruttare i venti di alta quota.

Buon volo KiteGen!

Il ciclo dell’energia in atmosfera e la disponibilità di energia dal vento

Il Sole irradia sulla terra una potenza media di 1370 W/mq, tale valore è chiamato Costante Solare. Il mezzo attraverso il quale il nostro pianeta riceve l’energia è l’atmosfera, uno strato di gas spesso alcune decine di km. Tenendo conto che la radiazione della costante solare è riferita ad un piano tangente alla superficie sferica terrestre (che misura 510 milioni di km quadrati) si può assumere che la potenza entrante nell’atmosfera è di 350 W/mq (1/4 circa) ovvero 178500 TW su tutta la superficie terrestre.   Considerando che la potenza media richiesta da tutte le utenze terrestri è di circa 16 TW (12 GTOE/Anno – Fonte IEA 2011) si vede bene come la radiazione solare sia ben oltre 10000 volte il fabbisogno umano attuale.  Una frazione del 30% di tale radiazione è immediatamente riflessa dall’atmosfera e reinviata nello spazio.  Dei circa 230 W/mq rimanenti gran parte viene trasformata in calore ed il resto è coinvolto in processi di evaporazione. Una parte si trasforma in energia meccanica (venti). Infine, per mantenere l’equilibrio energetico, il pianeta reirradia tutto verso lo spazio. Le tecnologie per lo sfruttamento dell’energia solare utilizzano la radiazione sia diretta che diffusa (solare fotovoltaico) oppure l’energia meccanica dei venti.
Per fissare le idee sulle potenzialità dei venti si esamini la figura qui riportata, tratta da G.Parolini – Considerazioni sui principali elementi che determinano l’ambiente sulla superficie della terra – Sistema, Roma, 1967. La media terrestre di 230 W/mq equivale a 230 Wh * 24 * 365 = 2 MWh /anno per metro quadro di energia teoricamente disponibile.
Sempre con riferimento alla figura si nota che una piccola parte della radiazione solare, 2W/mq è costantemente trasformata in energia cinetica ovvero vento e, essendo un regime stazionario, costantemente dissipata in calore mediante attriti contro la superficie terrestre e tra particelle di aria.  Un semplice calcolo consente di valutare a livello globale in 1020 TW tale dissipazione, anche questa è una quantità molto superiore ai 16 TW che ci sono necessari.  Inoltre la riserva di energia meccanica, cioè l’energia cinetica di tutte le particelle di atmosfera mosse dai venti (140 wh/mq) è superiore ai 70.000 TWh, circa 6 mesi di consumi energetici planetari ed è continuamente disponibile.  Da tale giacimento è estratta l’energia eolica. La tecnologia delle torri eoliche o windmill non consente di accedere che ad una piccola percentuale di questa energia, quella che si trova nei primi 2-300 metri dal suolo.  L’eolico troposferico, o di alta quota, di cui il KiteGen è il più avanzato progetto in fase di industrializzazione, si propone, salendo fino a quote di 2000 metri ed oltre, di accedere a frazioni sempre più consistenti di questa immensa quantità di nobile energia meccanica (nobile perchè trasformabile in energia elettrica con alte rese)
Ho volutamente tratto lo schema da un testo abbastanza datato, uno dei meno generosi nella stima della frazione di potenza solare che alimenta i venti e dei più conservativi nella stima dell’energia cinetica stazionaria dell’atmosfera per mostrare che anche le stime meno generose rivelano un potenziale energetico immenso.   Esistono studi più accurati che ci permettono di considerare valori ancora più grandi, fino a 3600 TW di potenza dissipata totalmente dai venti atmosferici (Gustavson 1979).  Fin dal 1939 Brunt aveva stimato 100.000 TWh di energia cinetica totale.  Le iniziative concrete sull’eolico troposferico sono relativamente recenti, l’interesse scientifico sull’argomento sta crescendo ed il numero di articoli e studi cresce, ma con esso cresce anche l’interesse economico che può influenzare  in positivo o in negativo le varie stime; è quindi importante considerare anche studi fatti quando ancora non si pensava concretamente a realizzare impianti eolici troposferici.

Richiesta di energia elettrica nel 2011 in Italia

Con questo post Terenzio Longobardi inizia la sua collaborazione con Kiteblog.   Molti nostri lettori conoscono ed apprezzano già Terenzio per aver a lungo curato il blog Risorse, economia e ambiente dell’associazione ASPO Italia, in cui ha pubblicato numerossissimi articoli di grande qualità su energia, trasporti e risorse naturali. E’un grande onore per Kiteblog ospitare la sua firma e continuare ad offrire i contributi di Terenzio cui auguriamo buon lavoro.

Da qualche giorno Terna S.p.A. ha reso disponibile il bilancio dell’energia elettrica 2011 (dati provvisori) che riporta le principali informazioni sulla richiesta di energia elettrica italiana (produzione netta + saldo con l’estero). A pagina 5 del Rapporto mensile del 31/12/2011 sul sito di Terna,, vediamo rappresentato il confronto tra i dati dell’anno 2010 con quelli dell’anno appena trascorso.

Innanzitutto, ci accorgiamo che la richiesta è aumentata impercettibilmente dello 0,6%, ma se scomponiamo tale aumento nel corso dell’anno, possiamo verificare che nell’ultimo trimestre, si è verificato un vero e proprio crollo dei consumi che ha invertito la tendenza precedente a una crescita più marcata. Nel mese di Dicembre, si è verificato un calo addirittura del 5% (che Terna rettifica in un 3,3%, tenendo conto dei giorni lavorativi in meno e di un aumento della temperatura).

E’ facile attribuire tale improvviso calo dei consumi alla recente crisi dei debiti sovrani che ha colpito particolarmente il nostro paese costringendo il governo a una manovra pesantemente recessiva. La richiesta di energia elettrica, pur rappresentando “solo” il 36% dei consumi di energia primaria in Italia, è un parametro fortemente correlato all’andamento dell’economia e alla produzione industriale. Infatti, i consumi industriali di energia elettrica rappresentano quasi il 50% dei consumi finali (anche se negli ultimi anni questa quota è leggermente diminuita attestandosi nel 2010 al 45%).

Considerando poi che la graduale fuoriuscita dall’uso dei combustibili fossili non potrà che avvenire attraverso la loro sostituzione con le rinnovabili e che, per questo, sarà necessario aumentare la penetrazione dell’energia elettrica anche nei settori dei trasporti e degli usi termici, è evidente il valore strategico del settore elettrico.

Un altro dato interessante è la forte crescita di eolico convenzionale e del fotovoltaico, che oggi rappresentano il 5,6% della richiesta di energia elettrica. La crescita del fotovoltaico è stata addirittura impetuosa (+ 394%), arrivando quasi a superare la produzione eolica e a compensare abbondantemente il calo della produzione idroelettrica.

Nel grafico allegato, che aggiorno annualmente, possiamo vedere plasticamente l’evoluzione storica della richiesta di energia elettrica nel nostro paese. Vediamo come, per la prima volta, la crescita esponenziale di tale parametro che ha seguito tutte le fasi dello sviluppo industriale italiano, si sia improvvisamente fermata in corrispondenza della crisi economica e finanziaria del 2009, prefigurando un picco difficilmente sormontabile, a causa del raggiungimento di limiti economici strutturali e della forte correlazione sviluppatasi negli ultimi anni tra prezzi petroliferi e dinamica domanda – offerta.

Nei prossimi mesi, Terna pubblicherà i dati definitivi, e con essi potremo aggiornare il grafico storico del Consumo Interno Lordo di energia elettrica (Produzione Lorda, ai morsetti dei generatori + saldo con l’estero), il parametro a mio parere più significativo, che misura la domanda effettiva e globale di energia elettrica. Nel frattempo, potete leggere qui e qui i miei approfondimenti per l’anno 2010.

Aggiornamenti & Media

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By admin, 2009/09/21

Di seguito si trovano i link ad alcuni servizi radiotelevisivi riguardanti il KiteGen trasmessi da vari media (alcuni filmati potrebbero richiedere una connessione veloce).

22 Maggio 2012

Il KiteGen raccontato su Radio Radicale nell’ambito del programma “Derrick” (in italiano).
Prima Parte scaricabile o su YouTube con integrazione Video+Foto. Seconda parte solo audio

10 Febbraio 2012

Servizio di Chiara Prato andato in onda sul TG2 del 10 Febbraio 2012

26 Gennaio 2012

Il KiteGen raccontato su Radio 2 nell’ambito del programma “Caterpillar” (in italiano).


11 Agosto 2011

Servizio sul KiteGen andato in onda su RAI3 nell’ambito del programma “GeoMagazine”


31 Marzo / 1 Aprile 2011

Interviste a Marcello Corongiu su Radio 24 nell’ambito del programma “Mr. Kilowatt” di M. Melis (in italiano). La prima sul KiteGen “Stem” e la seconda sul  KiteGen “Carousel” e sul progetto transnazionale finnziato dall’Unione Europea “KitVes”

16 Marzo 2011

Servizio sul KiteGen (in tedesco) del canale Pro Sieben sat

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FAQ

By admin, 2009/07/30

Quanto è grande una centrale KiteGen?

Dipende dalla configurazione. La sala macchine di un singolo generatore del tipo Stem ha un diametro di ca. 12 metri ed un’altezza di ca. 6,5 m. Il braccio del generatore ha un’altezza di ca. 20 m. Una “wind farm” di 9 generatori Stem, con una potenza nominale complessiva pari a 27 MW, copre un territorio quadrato di circa 500 m. di lato. Nella configurazione Carousel invece, una centrale da 1000 MW ha un diametro di circa 1.800 m.

Quanta energia può produrre una centrale KiteGen?

Si stima che una centrale eolica troposferica da 100 MW possa produrre circa 680 GWh di energia elettrica all’anno. Per esemplificare, questo è la produzione media di energia elettrica per circa 86.000 abitanti in Europa nell’anno 2003 (International Energy Agency – IEA Statistics Division. 2006. Energy Balances of OECD Countries, 2006 edition). Un generatore del tipo Stem da 3 MW può arrivare a produrre ca. 20 GWh/anno senza esigenze sitologiche.

Quanto costa l’energia prodotta da una centrale KiteGen?

L’energia prodotta dai primi prototipi di ricerca con ali in tela si attestava sui 7-600 euro/MWh, mentre  da un generatore KiteGen Stem da 3 MW con ala semirigida è stimata avere un costo totale di produzione di ca a 0,03 € per kWh, comparabile con quello oggi ottenibile tramite i combustibili fossili. Nella configurazione Carousel un generatore da 1000 MW è stimato avere un costo totale di produzione inferiore a 0,01 € per kWh, più basso di quello oggi ottenibile tramite le fonti fossili. Costi ulteriormente migliori sono attesi dalla tecnologia matura che abbia percorso la curva di apprendimento tecnologico ed economico. KiteGen inoltre non presenta limiti pratici di scalabilità, a differenza di tutte le altri fonti le macchine più grandi migliorano le prestazioni, intese come potenza e produttività con una progressione fortemente non lineare.


Come si calcola la potenza specifica del vento?

La potenza specifica del vento viene calcolata in W/m² (Watt per metro quadrato) di fronte vento intercettato ed è uguale a ½ ρ v³ (dove ρ è la densità dell’aria in kg/m³ e v è la velocità del vento in m/s).

Mentre la potenza specifica dell’ala portante è una funzione della efficienza aerodinamica.

Come cambia la potenza specifica del vento con l’altitudine?

Allontanandosi dal suolo e salendo in quota si trova vento mediamente più veloce (e la potenza cresce al cubo con l’aumentare della velocità del vento) e aria meno densa (e la potenza decresce con il diminuire della densità, ma a 1.000 metri di altitudine la densità è ridotta di solo circa un 10%). La potenza specifica del vento tende quindi sempre a crescere dal suolo fino a circa 10.000 metri di altitudine, vedi pagina Dati sul vento.

Qual è il rischio di collisione con aerei o altro?

Una centrale KiteGen deve ottenere dalle autorità competenti (in Italia l’ENAC, Ente Nazionale per l’Aviazione Civile) le necessarie restrizioni sullo spazio aereo soprastante, nel quale aerei e qualsiasi altro tipo di velivolo non devono poter entrare. Tali aree ristrette hanno regole uniformi a livello internazionale e sono già concesse per altri tipi di installazioni civili (es. centrali nucleari, raffinerie). Una tipica area P (Prohibited), dove il volo è totalmente interdetto e il rischio tendenzialmente nullo, ha una altezza di 5.000 piedi dal suolo (uguale a 1.524 m) e un raggio di almeno 1 miglio nautico (uguale a 1.852 m); il cilindro risultante ha quindi un volume di 16,4 km³. Per una centrale KiteGen Stem da 27 MW è sufficiente un area di dimensioni molto inferiori, pari a circa 16 ettari. KiteGen ha già ottenuto di poter volare fino a 2000m in alcune aree destinate a delle farm di eolico troposferico.

Nella configurazione a Carosello come fanno le ali a trainare le unità di manovra lungo un percorso circolare?

Le ali navigano nel vento massimizzando la portanza (come un aliante) verso la resistenza (diversamente da un paracadute). Per questo possono muoversi a una velocità superiore a quella del vento e sono in grado di risalirlo, non solo riuscendo a far completare dei percorsi circolari alle unità di manovra al suolo ma anche mantenendo efficace quasi tutto il tempo la trazione tangenziale.

alcune animazioni possono aiutare a visualizzarne il comportamento nello spazio aereo, ed anche il sistema di controllo automatico:

https://www.youtube.com/watch?v=Fxo8HofKofY

Nella configurazione Stem come fanno le ali a produrre energia quando la termina la corsa dei cavi ?

Quando il cavo viene interamente svolto e finisce la fase di produzione dell’energia, l’ala viene messa in posizione di minima resistenza al vento ed i cavi vengono riavvolti, con un dispendio minimo di energia, per la lunghezza necessaria a cominciare nuovamente la fase di produzione. Il ciclo quindi si ripete (cd. ciclo “yo-yo”).

C’è il rischio che il generatore venga colpito da un fulmine?

Il rischio c’è, ma non è superiore a quello di una qualsiasi struttura a terra. I cavi che collegano il generatore all’ala non sono conduttori di elettricità, essendo fatti da materiale polimerico.

Come fate ad essere certi che KiteGen possa avere un impatto positivo sull’economia?
Come sappiamo l’estrazione di energia è un’attività che appartiene al settore primario, un paese come l’Italia ha una buona intensità energetica che porta a convertire ogni MWh assorbito dalle attività economiche in circa 500euro di PIL.  Sempre riferendosi all’Italia la risorsa naturale di vento troposferico che sorvola il territorio è valutabile in 400TW in potenza,  solo per fornire un ordine di grandezza, i Sauditi esportano circa 1 TW equivalente sotto forma di petrolio ed il mondo attuale necessità di 15TW di energia primaria.  I venti troposferici Italiani se sfruttati a fondo porterebbero a dare un contributo teorico al PIL italiano supportandolo potenzialmente fino a 1000 volte quello attuale, questo per dire che il giacimento di energia esiste, è più che abbondante ed è disponibile, la risorsa naturale disponibile non è certo una invenzione e nemmeno un merito di KiteGen.

KiteGen propone una macchina leggera ed intelligente per sfruttare l’inedito giacimento eolico troposferico, risulta chiaro che una minuscola frazione di questo potenziale sarebbe in grado di ribaltare le sorti economiche di qualunque realtà.
KiteGen può essere agevolmente valutato in confronto alle turbine eoliche, infatti la macchina KiteGen equivalente è 20 volte più leggera e và a prelevare energia a quote dove la risorsa è almeno 8 volte più intensa.
Questo suggerisce un rapporto CAPEX-OPEX/PROFITTI che è 160 volte migliorativo rispetto alle turbine eoliche che sappiamo, quando sussidiate, essere poco sopra il pareggio.
Questa semplice considerazione rende superflui i conti economici di tipo scolastico applicati alla tecnologia, in quanto qualsiasi risultato godrebbe del moltiplicatore spingendo l’utile atteso come facilmente comprensibile a migliaia di volte la comparazione con le turbine eoliche.

La crescita nel periodo del boom economico è stata perseguita grazie un costo dell’energia decisamente basso, anche se attualizzati corrispondono a pochi dollari al MWh quale puro costo di estrazione, ora tutti i nuovi giacimenti di energia impongono invariabilmente svariate decine di dollari per ogni MWh equivalente estratto, impedendo di fatto il ritorno alla crescita e aggravando strutturalmente l’economia globale. Questo fenomeno è comune a tutte le nuove fonti rinnovabili e fossili e progressivamente colpisce anche i vecchi giacimenti di petrolio o carbone a causa del loro progressivo esaurimento. La soglia di costo estrattivo dell’energia per poter agire da motore per l’economia mondiale e un valore assoluto, molto basso ed anelastico, mentre il prezzo di vendita dell’energia non è influente. Questa è una trasposizione economicista del concetto termodinamico di ERoEI e dei ritorni decrescenti che viene tipicamente e bizzarramente ignorato nell’ambito dell’economia classica. Proprio per questa ragione il mainstream economico non riesce a comprendere le ragioni profonde della crisi e a prevedere che resterà irreversibile fino a quando non si attivi una nuova fonte di energia a bassisimo costo o la popolazione mondiale non scenda a meno di 2 miliardi dai 7 attuali e dando soprattutto la precedenza ai popoli più enegivori.


Per modificare un paradigma energetico servono anni a volte decenni, perché pensate che con KiteGen possa essere diverso?

Siamo certi che un seguito ad un impulso di investimento sia di risorse economiche e competenze per governare il processo si possa arrivare ad un dispiegamento rapido, in quanto KiteGen e una macchina leggera e logisticamente facile con componentistiche preassemblate, le macchine che escono dalla produzione possono essere montate in meno di una settimana nel sito di destinazione con attrezzature convenzionali, non servono strade o grandi gru. Ogni sito autorizzato può ospitare svariate centinaia di macchine in quanto è necessaria una distanza di rispetto tra un generatore e l’altro molto limitata. L’avviamento autonomo ed autosostentato del processo di sviluppo del KiteGen può avvenire partendo da un solo sito produttivo. Il costo dell’energia elettrica prodotta è destinato a diventare una frazione del costo dell’energia ottenuta dal carbone ed altri fossili, questo vantaggio sarà l’effettivo motore della spinta all’espansione. In ambito energetico, vista l’importanza strategica, abbiamo già assistito a fenomemi estremamente repentini solo al maturare delle condizioni, fracking e fotovoltaico sono due esempi.

L’urgenza ad agire imposta dal cambiamento climatico vede KiteGen candidarsi anche come fonte energetica per la sintesi dei combustibili liquidi condotta con processi chimici ben conosciuti e collaudati ma particolarmente energivori, in questo caso non sarebbe necessario modificare repentinamente le nostre società per adattarsi ad altri modelli energetici, ma si potrebbe fornire carburanti “carbon neutral”.

Come mai avendo a disposizione una tecnologia cosi conveniente non la sfruttate per autofinanziarvi?

Tutte le nuove tecnologie devono seguire un percorso di apprendimento tecnologico ed economico, KiteGen ha già realizzato autonomamente 4 prototipi via via più perfezionati, ma non ancora in modo sufficiente in quanto possono produrre energia ai costi paragonabili del minieolico o fotovoltaico attuali, quest’ultimi godono in molti paesi europei di una sovvenzione pubblica. Questa sovvenzione non è garantita a KiteGen che quindi non può agganciare il proprio percorso di miglioramento incrementale partendo dal piccolo o dai pochi dispositivi ma ben remunerati, questa distorsione che solo in Italia vale una decina di miliardi/anno di fatto sterilizza qualsiasi altra innovazione e crea una barriera di ingresso che necessita di un aiuto iniziale ed impulsivo per essere superata. Il Fotovoltaico ha ben mostrato il meccanismo di apprendimento tecnologico scendendo durante il sussidio da 8$ a 1$ per Wp. ma sfortunatamente non ancora sufficiente per competere con i limiti strutturali del fenomeno energetico, questo drastico miglioramento ed i suoi limiti erano prevedibili e misurabili in modo teorico anche prima dello sforzo economico profuso per spingere al massimo il fotovoltaico. Analogamente è prevedibile, misurabile e razionalmente molto rapido il miglioramento di KiteGen appena avrà la possibilità di esprimere le proprie potenzialità.

Perché nel vostro piano industriale si citano 50 macchine, non sarebbe meglio iniziare da una?

Il piano industriale arriva dopo numerosi prototipi che hanno avuto successo ma hanno mostrato i limiti soprattutto per le ali in tela prese in prestito dal mondo sportivo, inoltre vi è un problema di sicurezza in quanto avendo a che fare con una forza della natura caratterizzata da incrementi cubici di potenza in funzione della velocità del vento, le forze implicate possono arrivare a decine di tonnellate in modo alquanto repentino, come le numerose sperimentazioni ci hanno insegnato.  Il numero di 50 macchine rappresenta un lotto minimo per attivare una produzione industriale con componentistiche dimensionate ed ingegnerizzate per arrivare a macchine sufficientemente affidabili e sicure.
Per KiteGen il componente fondamentale che farà la differenza e che può proiettare il progetto in modo competitivo sul mercato senza richiedere sussidi, è la grande ala portante, si tratta di un dispositivo tecnologicamente estremo che ha il compito di interagire direttamente con la forza del vento senza subire danni o invecchiamento precoce, per essere realizzata ha richiesto serie di stampi di grandi dimensioni e attrezzature di processo relativamente costose, una volta impostati gli strumenti e la procedura produttiva si può sfornare l’ala desiderata come anche centinaia di ali. Nel piano industriale si è deciso di ammortare le attrezzature su 50 pezzi in quanto la spesa totale per un’ala o cinquanta non subisce grosse variazioni. Analogamente le altre componentistiche che compongono il KiteGen mostrano la stessa dinamica, quindi il numero di 50 macchine è una precisa ottimizzazione ragionieristica che lascia le componenti più grosse e dozzinali alla fine del piano ma permette di impostare la produzione delle ineluttabili componentistiche chiave indispensabili a dispiegare le macchine sul territorio. Un ulteriore esempio: Una schedina elettronica di piattaforma inerziale viene usata in modo estensivo nel nostro sistema, è un oggetto di pochi grammi e per essere prodotto con qualità ed affidabilità richiede un taglio minimo è di centinaia di pezzi, al fine di attivare montaggi automatizzati.


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