La “casa solare” è una soluzione?
Dal corrispondente di “Svegliatevi!” in Giappone
IL DISCO rosso fuoco su fondo bianco, emblema nazionale del Giappone, è anche un silenzioso rammemoratore del tempo in cui il sole era adorato in tutto il paese come divinità femminile, la dea Amaterasu Omikami. In tempi recenti, i Giapponesi hanno di nuovo rivolto l’attenzione al cielo, ma questa volta in cerca di una fonte d’energia a un costo ragionevole.
In effetti, sui tetti di decine di migliaia di case giapponesi sono installati da molti anni riscaldatori per l’acqua che utilizzano l’energia solare. Tuttavia, solo in seguito ai problemi petroliferi del 1973, con le conseguenti minacce di razionamento dell’energia, fu prestata seria attenzione all’impiego di energia solare su scala più vasta che non per le semplici abitazioni private.
In questo campo, un passo degno di nota fu fatto nella città giapponese di Numazu, con una popolazione di oltre 203.000 abitanti e situata tra il monte Fuji e il mare. Autorità e tecnici decisero di ridurre il consumo cittadino di petrolio ed elettricità impiegando l’energia solare. I primi risultati pratici si ebbero con la costruzione di un nuovo edificio municipale, appropriatamente chiamato Taiyo no Ie, cioè “Casa del sole” o “Casa solare”. Il primo anno questo edificio fece risparmiare al comune di Numazu più di quattro milioni di lire con il semplice impiego della luce solare che cade sul tetto. Desiderate sapere di più sui particolari che fanno di questa ‘casa solare’ un successo?
Sfruttamento dell’energia solare
Si afferma che la terra riceva dal sole 20.000 volte più energia di quella che l’uomo usa. Il potenziale di questa fonte energetica è dunque ovvio. I due principali ostacoli all’impiego dell’energia solare sono: (1) non è continua (la rotazione terrestre e la coltre di nubi causano interruzioni), e (2) la scarsa intensità richiede estese superfici di raccolta per utilizzare l’energia.
I molti diversi sistemi impiegati per sfruttare l’energia solare vanno dalle semplici cucine a riflettore, con cui si può far bollire un litro d’acqua in 20 minuti, alle cellule fotovoltaiche (fatte generalmente di silicio) che convertono direttamente l’energia solare in elettricità. Nella Francia meridionale, un grande forno solare che impiega 3.500 piccoli specchi convergenti su un punto centrale produce temperature intorno ai 3.000 gradi centigradi. Alcuni scienziati suggeriscono di mettere in orbita collettori per inviare l’energia (sotto forma di microonde) a grandi ricevitori sulla terra. Altri ritengono che si possa sopperire al fabbisogno di elettricità degli Stati Uniti mettendo in una vasta area desertica collettori di energia solare e poi impiegando quell’energia per produrre vapore con cui azionare delle turbine.
Sì, può darsi ci siano molti modi di sfruttare l’energia solare, sebbene si debbano fare ancora molte ricerche prima di poter applicare su larga scala la maggioranza di questi metodi. Tuttavia, il sistema della “Casa solare” è già in funzione, e l’impiego dell’energia non inquinante del sole consente un risparmio di denaro e risorse. I risultati sono stati così buoni che Kyohiko Watenabe, vicedirettore della Sezione per la Costruzione e la Riparazione delle Abitazioni presso l’Ufficio per l’Ambiente di Numazu, ritiene che entro tre anni saranno richiesti impianti simili per tutti i nuovi edifici governativi.
Invece di aspettare che fosse messo a punto un sistema interamente dipendente dall’energia solare, le autorità del comune di Numazu decisero di valersi di quanto esisteva già. Il sistema è semplice, ma ha un’efficienza del 30 per cento. Ogni giorno di sole si raccoglie sufficiente energia per scaldare o raffreddare l’edificio a due piani con un’estensione di oltre 700 metri quadrati, e fornire acqua calda per lavarsi e fare il tè. Quando piove o è nuvolo, può esser necessario usare una caldaia ausiliaria un giorno su tre. Nondimeno, in un paese che deve importare il 98 per cento del petrolio vale certo la pena di ricavare dal sole i due terzi dell’energia per il riscaldamento. Come fa questa “Casa solare” a sfruttare l’energia omonima?
Sul tetto sono allineati duecentoventiquattro collettori, tutti inclinati a un angolo di 25 gradi per captare i raggi diretti del sole. Ciascun collettore è coperto da una lastra di vetro per far passare la luce. All’interno vi sono dei piccoli tubi anneriti dove circola e viene riscaldata l’acqua. L’acqua riscaldata affluisce in un serbatoio da 20 tonnellate, dove la temperatura può raggiungere il punto di ebollizione. Quando l’acqua di questo serbatoio diventa più fredda dell’acqua contenuta nei collettori sul tetto, una piccola pompa la fa circolare nei radiatori all’interno dell’edificio, e i ventilatori distribuiscono il calore. Quest’acqua non è potabile, poiché vi sono aggiunte sostanze chimiche per impedire il formarsi di ruggine e depositi. Ma all’interno del grande serbatoio vi è un altro recipiente da cinque tonnellate dove viene riscaldata l’acqua per lavarsi e fare il tè.
Applicando il principio delle unità refrigeranti alimentate a gas, l’energia solare può anche raffreddare l’edificio. Perciò, più fuori è caldo, più energia è disponibile per il raffreddamento. Entrando nella “Casa solare” in una giornata estiva molto calda e trovandovi una temperatura di 25 gradi centigradi ci si convince che esistono modi pratici per utilizzare l’energia solare.
La “Casa solare” di Numazu è un esempio pratico di come utilizzare un’abbondante fonte di energia, specialmente fra i 35 gradi di latitudine nord e i 35 gradi di latitudine sud. Le autorità di Numazu erano così convinte di aver fatto un passo nella direzione giusta che in una nuova casa di cura della città, nelle zone di monte Ashitaka, fu installato un impianto di riscaldamento e raffreddamento a energia solare.
Questa casa di cura ha un’estensione doppia di quella della “Casa solare”, quindi il suo impianto a energia solare ha una capacità più che doppia di quello della “Casa solare”. I cinquecentoventidue collettori installati sul tetto forniscono energia per il riscaldamento e il raffreddamento della casa, oltre ad acqua calda per il tè e il bagno. In vista di una futura espansione, sono stati provveduti 100 metri quadrati extra di collettori, per cui questa unità ha un’efficienza del 37 per cento e si può conservare energia per un uso successivo.
La soluzione dei futuri problemi energetici?
L’impiego di impianti a energia solare presenta difficoltà o svantaggi? Sì. Il problema più grosso fu quello di equilibrare il flusso dell’acqua nei collettori di due metri quadrati e nelle tubazioni. Ma questo problema fu risolto, e il sistema della “Casa solare” ha continuato a funzionare con una manutenzione relativamente ridotta. Probabilmente lo svantaggio maggiore è il costo iniziale, essendo molto più elevato di quello dei sistemi convenzionali a gas o a petrolio. Tuttavia, risparmiando energia, sarà possibile ammortizzare la maggiore spesa dell’impianto della “Casa solare” in sette anni, o anche prima se il prezzo del petrolio continuerà a salire. Per costruire la casa di cura di Ashitaka ci sono voluti 18.500.000 yen (quasi 70.000.000 di lire) in più, ma si calcola che questa spesa sarà ammortizzata in 4 anni e 2 mesi di funzionamento. Perché? Perché ad Ashitaka le spese di energia per il riscaldamento e il raffreddamento si aggirano sui 750.000 yen (circa 2.800.000 lire) all’anno, mentre in un edificio simile che ospiti ugualmente una cinquantina di persone e dotato di impianti convenzionali, il costo annuo si aggira sui 5.200.000 yen (circa 19.500.000 lire).
Che impressione ci ha fatto dunque la “Casa del sole”? Prima, ci ha insegnato a guardare in modo realistico l’energia solare. Non è un sistema che utilizzi esclusivamente questo tipo di energia. Ci vuole elettricità per l’illuminazione e le macchine degli uffici, oltre che per le pompe e i ventilatori collegati all’impianto a energia solare. Inoltre, se piove o è nuvolo, si deve usare la caldaia ausiliaria. (Questo non è un impianto indipendente, ma riscalda semplicemente l’acqua dell’impianto a energia solare). D’altra parte, quando c’è il sole, cioè per circa i due terzi delle ore diurne, l’energia che sarebbe altrimenti rimandata nell’atmosfera o assorbita dal tetto è sfruttata per mezzo di un sistema praticamente non inquinante.
In secondo luogo, il fatto che una città abbia cercato di abbandonare i sistemi convenzionali di riscaldamento e di raffreddamento ci fa comprendere la necessità di valutare il modo in cui vengono impiegate le risorse della terra. Molti temono che all’attuale ritmo d’impiego, i combustibili fossili si esauriranno in un tempo relativamente breve. Tuttavia, data la convenienza d’impiego di tali combustibili, la gente va piano ad adottare nuovi metodi che possono richiedere moderazione nel consumo di energia o un maggiore investimento iniziale, anche se a lungo andare offrono prospettive migliori.
In terzo luogo, sfruttando l’energia solare si impara ad apprezzare di più le cose semplici e quelle che forse si prendevano per scontate. L’ingegnere del comune che ci ha fatto visitare la “Casa solare” ha detto che fin quando non sono stati costruiti questi edifici egli non aveva mai apprezzato realmente cosa significhi il levarsi del sole ogni mattina. Pensateci solo per un momento. Se il sole non splendesse, in qualsiasi punto della terra la temperatura sarebbe di 240 gradi centigradi sotto zero.
Anche senza i collettori sui tetti, l’energia solare influisce in molti modi sulla nostra vita. Per mezzo della luce solare, le piante trasformano l’anidride carbonica dell’aria e l’idrogeno dell’acqua contenuta nel suolo nei carboidrati che mangiamo. Il vento è una forma indiretta di energia solare, poiché il riscaldamento e il raffreddamento delle masse terrestri e dell’atmosfera producono le brezze. Ogni giorno, il calore solare fa evaporare dalla terra l’immensa quantità d’acqua che poi cade sotto forma di pioggia o di neve. Quando l’acqua si raccoglie in fiumi e bacini, l’uomo può sfruttare l’energia immagazzinata del sole per mezzo di ruote idrauliche e impianti per la generazione di energia idroelettrica.
Ogni anno la terra riceve dal sole 700 quadrilioni di chilowattora di energia. Comunque, questa immensa quantità non è che una minuscola frazione dell’energia totale emessa dal sole poiché esso splende in tutte le direzioni. Fino a che punto l’uomo potrà in futuro sfruttare questa riserva praticamente illimitata di energia resta da vedersi. Ma che possa — se vuole — utilizzare per fini pratici l’energia solare è evidente da moderni edifici come la “Casa del sole”.