Immagina un numero speciale, a tua scelta. Immagina che questo numero possa essere sommato, sottratto, moltiplicato, diviso, elevato a potenza o estratto dalla sua radice innumerevoli volte, con qualsiasi altro numero esistente.Immagina che il risultato di ogni operazione, però, sia sempre quel numero speciale di partenza. E non importa quante volte tenterai di far uscire un numero diverso: puoi provare all’infinito, ma non ti verrà mai altro risultato che il numero di partenza.
Ecco, l’energia è esattamente paragonabile a quel numero speciale: è una grandezza enorme, ma definita, che compone l’intero piano della realtà. E puoi spostarla da un punto a un altro, puoi convertirla da forma a forma, ma non cambierai mai ciò che è, che è stata e che sarà in futuro: rimarrà sempre quel numero speciale.
Essendo anche noi energia, questo concetto ci riguarda da vicino. Scopri di più su ciò che alimenta l’universo… abbiamo una fantastica storia da raccontarti!
Per la scienza, l’energia è una grandezza fisica che esprime la capacità di un sistema, oppure di un corpo, nel compiere lavoro. Al momento, non sappiamo esattamente che cos’è l’energia, possiamo solo misurarne le varie manifestazioni: un fuoco che arde, un atleta che corre, la corrente elettrica che alimenta le nostre case, il vento che soffia, il sole che riscalda, lo scorrere tranquillo di un fiume o il precipitare violento di una cascata.
Anche il nostro calore corporeo, oppure un nostro semplice urlo, sono energia!
In realtà, l’energia è stata un vero e proprio mistero per millenni: durante i secoli, filosofi, matematici, alchimisti (i primi chimici) e grandi pensatori si sono domandati cosa potesse mai muovere corpi ed oggetti, e se c’era una qualche connessione tra essi e una qualche misteriosa “forza” che gli fornisse il moto.
Ci pensò il più grande fisico teorico del XX secolo, Albert Einstein, a mettere sotto forma matematica la vera natura dell’energia, nella famosa equazione E=mc2. Dopo così tanto tempo, l’essere umano riuscì quindi a capire che la materia, anche nelle forme sub-atomiche, non è altro che energia compressa.
Quindi, semplicemente, una delle sue tante forme!
Anche la vita biologica, gli animali, le piante, i batteri microscopici e, ovviamente, anche noi esseri umani non siamo altro che una delle tante forme di questo numero speciale e misterioso, che non cambia mai qualsiasi cosa succeda.
L’equilibrio energetico e l’entropia
Tutto il nostro universo è composto interamente da energia, che può prendere molti aspetti, e può essere convertita da uno stato all’altro. Complessivamente, però, l’energia rimane esattamente la stessa che c’era quando il fenomeno del Big Bang ha dato (presumibilmente) inizio al cosmo per come noi lo conosciamo. Immagina l’universo come uno di quei souvenir a palla di vetro, con la neve artificiale al proprio interno: quando si scuote, si fornisce energia cinetica ai piccoli frammenti polimerici che, essendo insolubili, cominciano ad agitarsi e disperdersi nel liquido in cui sono confinati.
Quando l’energia cinetica si disperde, quindi esaurisce la propria forza lavoro, anche i frammenti di neve artificiale smettono di muoversi, per affondare nuovamente sul fondo della palla di vetro, e questo per via della mancanza di spinta idrostatica. Quando la neve finta non ha più energia, la piccola sfera di vetro è in equilibrio energetico: i frammenti di neve artificiale si saranno sparsi in maniera scoordinata sul fondo, e non saranno più in moto.
Per far ricominciare l’effetto “nevicata”, occorrerà fornire ulteriormente energia al sistema, agitandolo. L’universo, analogamente, è una gigantesca sfera di vetro, e la “neve finta” al suo interno sono i pianeti, le stelle e le galassie.
Ora è in fermento, perché il sistema è stato “agitato” dal Big Bang, ma ogni istante che passa tutta l’energia tende costantemente a disperdersi in modo disordinato, per ritrovare l’equilibrio. Il livello di “disordine” dell’universo si chiama entropia, e si applica su scala universale come su scala più ridotta: ad esempio, prendendo in considerazione un sistema solare o anche una galassia.
Anche la Terra è un sistema aperto, che prende energia dalla sua stella di riferimento, ovverosia il sole.
Nella caldaia a condensazione che riscalda il tuo appartamento, invece, l’energia del metano o del GPL che la alimenta viene convertita in calore per effetto della combustione, ossia quel fenomeno chimico che fa interagire due elementi, combustibile e comburente, con lo sviluppo non solo di calore, ma anche di luce.
Come vedi, l’energia non “si crea”, ma viene costantemente convertita da una forma all’altra: il numero magico di cui si parlava all’inizio, quello che non cambia mai nonostante ogni operazione aritmetica possibile, rimane quindi sempre lo stesso.
Dalle stelle fino alle nostre case
Ti sembrerà strano, ma non c’è molta differenza concettuale tra un’enorme stella che “brucia” e la caldaia che riscalda la tua casa durante i freddi mesi invernali.L’energia che “alimenta” una stella è il frutto della spaventosa compressione gravitazionale di gas interstellari, principalmente l’idrogeno: tanto gas compresso in uno spazio limitato si surriscalda, diventando ben più che incandescente. Oltre un certo punto, il gas diviene così caldo che gli elettroni che lo compongono si staccano dal nucleo, unendosi in un flusso indefinito (plasma) assieme agli altri elettroni di altri atomi.
Nel flusso plasmatico, gli atomi si ricombinano, diventando un nuovo elemento chimico.Ma, a livello atomico, i nuovi atomi saranno leggermente “più leggeri” di quelli che li hanno generati.
Sai perché? Perché nel processo di trasformazione, l’energia che li componeva si sarà trasformata in qualcos’altro, e si sarà dispersa. Sarà diventata calore, luce o qualche altra radiazione, oppure, semplicemente, sarà tornata in equilibrio con l’universo, quindi con altra energia, e non potrà più essere utilizzata per svolgere altro lavoro. Ma l’energia solare non è la sola fonte di approvvigionamento: il pianeta ha accumulato, nel corso di miliardi di anni di storia, molta energia utile in diverse forme differenti da quella fotonica. Tutte tendono però all’entropia, poiché aumentano il livello di disordine ogni volta che vengono convertite in altre forme.
Ciò vuol dire che, nel futuro, anche sul nostro pianeta l’energia utile per compiere lavoro si disperderà tutta, tornando in equilibrio con l’universo. Ecco perché è estremamente importante, per noi esseri viventi senzienti, riuscire a conservare il più possibile le risorse energetiche utili alla sussistenza, ritardando l’entropia totale.
L’irreversibilità delle trasformazioni energetiche
Se prendi un cubetto di ghiaccio appena tolto dal freezer e lo metti in un bicchiere di acqua, cosa succede? L’acqua si raffredda, mentre il cubetto di ghiaccio inevitabilmente si scioglie. Perché avviene sempre questo, e mai il contrario, ossia che l’acqua si congeli gradualmente?Il motivo è semplice: il cubetto di ghiaccio ha meno energia dell’acqua che, pertanto, cede parte della sua energia al ghiaccio, disperdendosi in un sistema con meno energia.
Quando il cubetto si scioglie del tutto, i due sistemi sono in equilibrio energetico, ed il livello d’entropia totale è inevitabilmente salito. Non sarà più possibile riportare il cubetto di ghiaccio alla situazione di partenza: è vero, si potrà di nuovo congelare l’acqua nel bicchiere, ma quello sarà un sistema differente da quello originario.
E per farlo, comunque, occorrerà utilizzare ancora una volta il freezer, quindi… altra energia!
Questo concetto è chiamato “secondo principio della termodinamica”, ed è molto importante perché ci dice che sono sempre i corpi più energetici quelli che “cedono” la loro energia a quelli meno energetici, e che una volta che il passaggio si è concluso, è impossibile tornare indietro. Ecco perché la benzina e tutti i derivati del petrolio, così come tutti gli idrocarburi, sono definiti “ad esaurimento”: una volta che avremo trasformato l’energia dell’ultima goccia di nafta, la risorsa sarà irreversibilmente esaurita.
L’energia non si produce, si trasforma
Sebbene il termine “produzione di energia” sia largamente usato, come si è visto in precedenza è sostanzialmente scorretto: l’energia non può essere “prodotta”, bensì trasformata. Dato che è impossibile trasformare in lavoro il 100% dell’energia utilizzata, per “produrre” energia utile alle nostre macchine dobbiamo sistematicamente “consumare” una grande quantità di risorse, disperdendone in entropia la maggior parte.
Più è alta la resa energetica che riusciamo ad ottenere da una trasformazione, più è efficiente la nostra “produzione energetica”, e meno energia non idonea al lavoro viene dispersa. Prendi per esempio una vecchia lampadina, di quelle ancora col filamento in tungsteno.Ora queste lampadine non vengono più prodotte: e sai perché? Perché la loro resa luminosa era bassissima, rispetto alla grande quantità di energia che si disperdeva invece sotto forma di calore: infatti, solo il 5% massimo di tutta l’energia si trasformava in radiazione luminosa (luce), il restante 95% si disperdeva termicamente. E difatti, in tempi recenti le lampadine a filamento sono state sostituite da quelle a tecnologia LED, che performano molto meglio: si calcola infatti che in un LED bianco, fino al 44% è tramutato in luce, con una resa non paragonabile alla vecchia tecnologia.
Se vuoi altri esempi, pensa ad un comune motore a combustione interna a benzina: anche con un moderno propulsore, l’energia contenuta in un litro di benzina è in gran parte dispersa durante la combustione.Solo il 15% circa di tutta l’energia arriva alle ruote: il restante è disperso in calore, energia cinetica e, cosa di non poco conto, l’energia necessaria a permettere al motore di continuare a girare!Immaginando questi piccoli sistemi di riferimento, pensa ora a quanta energia si “spreca” alla fonte, ossia nelle centrali elettriche che servono a “produrre” (quindi, convertire) energia partendo da una fonte ad energia maggiore.
Le più efficienti in assoluto sono le centrali idroelettriche, che sfruttano il potenziale cinetico di un dislivello di acque, e che possono raggiungere picchi di rendimento di oltre l’80%: tantissimo veramente!
Le centrali termoelettriche, ossia quelle che devono bruciare gas o petrolio e sfruttarne poi l’energia calorifica, hanno rendimenti molto più modesti: raramente superano il 35%. Una percentuale più o meno uguale all’efficienza delle centrali nucleari, che si servono dell’energia potenziale contenuta in vari isotopi dell’uranio, un metallo spontaneamente radioattivo.
Le cosiddette “fonti rinnovabili”, ossia le centrali che trasformano energia proveniente non da combustibili fossili, non presentano ancora efficienze così elevate da poter soppiantare totalmente le centrali idro e termoelettriche. I pannelli fotovoltaici più recenti ed efficienti riescono a convertire in energia elettrica al massimo il 15% (in condizioni ottimali) della radiazione energetica che catturano dal sole. Gli impianti eolici, ovverosia le centrali che tramutano l’energia cinetica del vento in corrente elettrica, se posizionati in zone strategiche, riescono a raggiungere percentuali di efficienza quasi del 60%. Tuttavia, per ottenere prestazioni così elevate è necessario costruire impianti costosi, di grandi dimensioni, spesso con pale molto lunghe, a forte impatto ambientale, e, non per ultimo, collocabili solo in punti dove la forza del vento è costante tutto l’anno.
L’importanza del risparmio energetico
AGN ENERGIA crede fortemente nell’efficienza energetica, soprattutto quando essa è così cruciale in un mondo sempre più povero di risorse non rinnovabili.
Ci impegniamo costantemente affinché ogni nostro cliente sia in grado di ottenere la soluzione migliore, la più efficiente possibile per la propria vita domestica e per il proprio business.
Possiamo innanzitutto risparmiare energia utilizzando in maniera più intelligente quella che produciamo, migliorandone l’efficienza. Un approccio di questo genere, oltre a ridurre i costi, rallenta anche la fine delle risorse non rinnovabili disponibili sul pianeta.