La storia dello scaldabagno solare

Il sole, fonte di vita sulla Terra

Il sole è il centro del sistema solare. L'energia che rilascia riscalda il nostro pianeta e alimenta ogni forma di vita sulla Terra. Attraverso il processo di fotosintesi, l'energia solare viene convertita in materia organica, rendendo possibile l'esistenza della vita.

I combustibili fossili che utilizziamo ampiamente sono essenzialmente anch'essi energia solare immagazzinata nella Terra. Tuttavia, non sono rinnovabili. L'energia che il sole ci invia è così abbondante che molti potrebbero pensare che, grazie all'avanzata tecnologia di cui l'umanità attualmente dispone, lo sfruttamento dell'energia solare sia un fenomeno iniziato di recente. Ma non è così. Fin dai tempi in cui l'umanità viveva nelle caverne, le persone sceglievano quelle esposte a sud-est. Questo permetteva al sole del mattino di riscaldarle senza surriscaldarle durante i mesi più caldi.

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Gli antichi Greci

Il sole è la caratteristica principale del clima greco. Gli antichi Greci non ebbero mai bisogno di reti di sensori o di moderne stazioni meteorologiche per comprendere e sfruttare questo dono divino. In una regione dove il sole splende quasi tutto l'anno (anche nelle zone settentrionali del Paese il sole è abbondante), ciò che bisogna fare è sfruttare i raggi solari in inverno per riscaldarsi ed evitarli in estate per proteggersi dal surriscaldamento.

Gli scavi in molte città e insediamenti dell'antica Grecia hanno dimostrato che singole case ed edifici erano costruiti rivolti a sud. Persino intere città erano progettate in modo che tutti gli edifici godessero della stessa (giusta) luce solare (accesso all'energia gratuita) durante l'inverno. È interessante osservare che circa 500 a.C. quando i Greci disboscarono in gran parte il loro territorio Dovevano trovare fonti energetiche alternative. Così si sono rivolti all'energia solare.

nativi americani

Gli indigeni americani del sud-ovest orientavano le loro case in modo che il sole le riscaldasse, sfruttando al contempo le rocce in estate per proteggerle dai raggi solari. Il loro stile di vita rispettoso dell'ambiente è ben noto. qualcosa che non è cambiato fino ad oggi.

Impero Romano

Gli antichi Romani aumentarono significativamente l'utilizzo dell'energia solare per il riscaldamento. Oltre alle tattiche già menzionate riguardanti l'orientamento degli edifici e l'adattamento alle peculiarità climatiche locali, utilizzarono coperture trasparenti (in vetro) nelle aperture (porte e finestre) dei loro edifici. Ciò aumentò notevolmente l'efficienza dell'energia solare negli spazi interni, influenzando al contempo l'architettura in molti ambiti come serre, bagni, ecc. L'influenza del sole sull'architettura era così grande che il "diritto" di accedere al sole era incluso nel diritto romanoVa notato che anche i Romani disboscarono i loro territori.

L'energia solare è stata dimenticata

Dopo la caduta dell'Impero Romano, l'uso del vetro fu dimenticato e con esso i benefici dell'irradiazione solare nel riscaldamento degli edifici. L'interesse si riaccese durante il Rinascimento, sia per l'architettura edilizia che per le serre. L'evoluzione della tecnologia permise la produzione del vetro e, influenzando l'architettura, l'uso del vetro riprese ad aumentare. prime grandi serre sono stati creati sia per motivi produttivi (coltivazione) sia per far sì che le persone trascorressero il loro tempo (ricreazione).

Intorno al 1700 il principale naturalista Orazio di Saussure Iniziò a sperimentare con le scatole solari riscaldanti. Queste erano essenzialmente le antenate degli odierni collettori solari. Si trattava di semplici scatole isolate, dipinte di nero, con un lato coperto di vetro. Assomigliavano molto agli odierni forni solari, mentre molti dei primi esperimenti furono condotti per cucinare. Anche gli scioglitori di cera solari che gli apicoltori usano per sciogliere i vecchi favi e "separare" la cera costituiscono una variante dello stesso sistema. A quel tempo, qualsiasi esperimento fosse condotto, ebbe scarsi successi.

Il primo brevetto per il riscaldamento dell'acqua con l'energia solare e l'inizio dei moderni scaldacqua solari in America

Poco prima del 1900, iniziarono a essere create reti di tubature per l'approvvigionamento idrico urbano. Proprio come oggi, anche allora l'acqua che scorreva nelle reti era piuttosto fredda. Si iniziò a cercare modi per riscaldare l'acqua. I primi scaldabagni per l'acqua calda erano alimentati a legna o carbone. Nel 1891 Clarence M. Kemp brevettò il primo scaldacqua solare al mondo, chiamato Climax. Si trattava di un serbatoio per le acque nere all'interno di una scatola di legno isolata, con un lato in vetro. Molto simile ai primi esperimenti con le scatole solari, con la differenza che ora l'obiettivo era riscaldare l'acqua!

Il primo prodotto divenne popolare in California, una regione dove poteva essere utilizzato quasi tutto l'anno. Va notato che la California ha un clima simile a quello greco-mediterraneo. Migliaia di dispositivi simili furono prodotti e installati in breve tempo. In questo tipo di dispositivi, il sole riscalda direttamente l'acqua contenuta nel serbatoio nero e l'acqua rimane immagazzinata nello stesso luogo.

Nel 1909 anche un ingegnere della California, William J. Bailey, iniziò a vendere un altro prodotto che chiamò scaldacqua solari “giorno e notte”Era costituito da collettori solari e da un serbatoio di accumulo separato sopra i collettori. Il serbatoio di accumulo era isolato per un'ulteriore ritenzione del calore. Il collettore era costituito da una serie di tubi fissati su una superficie piana e racchiusi in una scatola isolata con coperchio in vetro. Il sistema veniva riempito d'acqua e, riscaldandosi grazie al sole, saliva al serbatoio per essere utilizzato in un secondo momento. Questi sistemi erano molto simili a quelli odierni, non tanto nei materiali quanto nella forma e nella filosofia.

In 1913 un gelo terribile Colpì la California e molti scaldacqua solari di questo tipo si congelarono e "scoppiarono". Per evitare o limitare situazioni simili in futuro, Bailey installò una serpentina di tubi all'interno del serbatoio che fungesse da scambiatore di calore. Utilizzò anche una miscela di acqua e alcol come antigelo all'interno dello scambiatore. Quindi, riscaldato dal sole, questo liquido saliva all'interno dello scambiatore (serpentina). Quindi, senza contatto diretto, l'acqua nel serbatoio si riscaldava per contatto con lo scambiatore e il liquido dello scambiatore creava un circuito alimentato dalla differenza di temperatura. Questi sono i sistemi che oggi chiamiamo circuito chiuso. I brevetti e le implementazioni descritti finora (1913) ci descrivono essenzialmente come funzionano gli scaldacqua solari ancora oggi, più di 100 anni dopo.

Il gas naturale ha quasi fatto scomparire di nuovo l'energia solare

Durante gli anni '20 e '30, nell'area di Los Angeles si trovavano enormi quantità di gas naturale. Bailey stesso iniziò a produrre scaldabagni che utilizzavano il gas naturale come combustibile, poiché era molto economico e abbondante. Li realizzò anche in modo che fossero controllati da termostati, fornendo acqua calda su richiesta per l'uso giorno e notte senza alcuno sforzo da parte dell'utente. Le vendite di questo nuovo prodotto salirono alle stelle, mentre quelle degli scaldacqua solari diminuirono. Le aziende di distribuzione e fornitura di gas naturale offrirono forti incentivi alle abitazioni per entrare a far parte della nuova rete. Questo fatto fece calare ulteriormente le vendite di scaldacqua solari e infine gli ultimi modelli di Bailey uscirono dalla catena di montaggio nel 1941.

La storia è cambiata e ha preso il suo corso finale

Ma prima che Bailey finisse, altri imprenditori portarono i progetti di scaldacqua solari in Florida. Lì la storia fu scritta e il successo fu senza precedenti. Nell'esplosione urbana che ebbe luogo tra il 1935 e il 1941, furono installati oltre 60.000 sistemi. Più di metà della popolazione di Miami utilizzava scaldacqua solari nel 1941, mentre 80% delle case costruite in quel periodo avevano un qualche tipo di impianto per lo sfruttamento dell'energia solare.

Seconda Guerra Mondiale

Durante la Seconda Guerra Mondiale, la produzione e l'installazione di scaldacqua solari si interruppero. Il rame era la principale materia prima per la produzione di scaldacqua solari e durante la guerra il suo utilizzo fu "congelato" per qualsiasi altro scopo, ad eccezione dell'industria bellica. Alla fine della guerra, le aziende manifatturiere tornarono, ma altre condizioni che si erano create spinsero gli scaldacqua solari nell'oblio.

Gli scaldacqua solari esistenti, installati durante il periodo di massimo splendore dell'industria, erano ormai considerati inadeguati rispetto alle esigenze emergenti. Lavatrici automatiche per indumenti, stoviglie e simili avevano un fabbisogno di acqua calda tale che gli scaldacqua solari dell'epoca non potevano coprirlo. Il colpo di grazia fu inferto dalla nuova politica tariffaria dell'energia elettrica, che dopo la guerra fu dimezzata, rendendola molto più economica e accessibile a tutti.

Un esempio di ciò che prevaleva a quel tempo riguardo all'uso dell'energia elettrica (prodotta in modo convenzionale) fu l'aggressiva politica della Florida, che offriva l'installazione gratuita di uno scaldabagno elettrico per coprire il fabbisogno di acqua calda da utilizzare con la corrente elettrica ormai a basso costo. Allo stesso tempo, i vecchi scaldabagni solari avevano già diversi anni di funzionamento e mostravano usura, guasti ai materiali e perdite. La maggior parte delle famiglie trovò più economico sostituirli con scaldacqua elettrici economici piuttosto che riparare i vecchi solari. Gli anni '50 e '60 furono per gli Stati Uniti anni di consumo sfrenato di energia elettrica. Per quasi tutti (tranne una piccola minoranza) l'uso dell'energia solare non aveva senso e sembrava primitivo.

L'embargo petrolifero e il suo ruolo nell'evoluzione della storia

Nel 1973 il primo embargo petrolifero da parte dei paesi arabi contro l'America Fu imposta. Poi l'America sperimentò situazioni a lei sconosciute. Carenza di carburante, lunghe code alle stazioni di servizio, carenze ovviamente anche di combustibili per il riscaldamento, mentre i prezzi di piccole quantità raddoppiavano e triplicavano. Presidente Jimmy Carter Aiutò l'America a progredire verso l'efficienza energetica e fece dell'uso di fonti energetiche rinnovabili una priorità nazionale. Con un gesto simbolico, installò 32 collettori solari sul tetto della Casa Bianca per fornire acqua calda sanitaria (nel 1986, sotto la presidenza di Ronald Reagan, furono rimossi dalla Casa Bianca). L'ex presidente Carter non ha cambiato la sua posizione nei confronti delle fonti di energia rinnovabili e lo ha dimostrato con il suo atteggiamento successivo.

La crisi energetica e l'embargo petrolifero cambiarono gli Stati Uniti. Anche con la fine della guerra del Vietnam, si resero conto di alcune delle loro debolezze e cambiarono la loro prospettiva sull'uso dell'energia. I consumatori iniziarono a cercare elettrodomestici con una migliore efficienza energetica, così come le automobili. La necessità di indipendenza dai combustibili fossili (provenienti dal Medio Oriente) spinse l'intera nazione a cercare di sostituire parte del proprio fabbisogno energetico con fonti di energia rinnovabili. Questa fu ovviamente una sfida, non qualcosa di semplice. La necessità portò progresso tecnologico e aziende del settore delle energie rinnovabili spuntarono ovunque per coprire la crescente domanda. Il sostegno statale alla ricerca sulle energie rinnovabili passò da 1 milione a 400 (va notato che si trattava di una frazione rispetto agli importi corrispondenti relativi all'energia nucleare).

Durante gli anni '70 e '80, l'installazione di infrastrutture che sfruttavano l'energia solare era associata al patriottismo. La legislazione di molti stati includeva normative per incentivare l'installazione di infrastrutture per le energie rinnovabili, ad esempio agevolazioni fiscali. Iniziò un nuovo periodo di prosperità e le persone iniziarono a fare ricerca e a voler installare turbine eoliche, impianti fotovoltaici, sistemi di riscaldamento attivi e passivi, per poi tornare naturalmente alla vecchia e collaudata soluzione per la produzione di acqua calda sanitaria: gli scaldacqua solari, che hanno attraversato diverse ondate prima di essere considerati oggi una soluzione ovvia.

Durante la fase di esplosione della domanda di dispositivi che sfruttano l'energia solare, sono comparse sul mercato implementazioni inadeguate, con errori di progettazione e soprattutto senza essere state adeguatamente testate. Il fallimento di alcune implementazioni ha creato una cattiva reputazione, ma come tutti i settori, anche quello delle energie rinnovabili ha registrato alcune anomalie, per poi stabilizzarsi in termini di qualità dei suoi prodotti.

La lobby dei combustibili fossili e il suo ruolo

La corrente creata per l'uso diffuso di fonti energetiche rinnovabili non era gradita a coloro che traevano profitto dalla vendita di combustibili fossili. Dopo la campagna elettorale più costosa degli Stati Uniti, Ronald Reagan fu eletto presidente. Questa campagna fu finanziata dalle compagnie petrolifere. Le intenzioni del nuovo presidente, ma soprattutto di coloro che lo sostenevano e promuovevano la sua elezione, non tardarono a manifestarsi. Durante la sua presidenza, il ritorno degli Stati Uniti ai combustibili fossili divenne chiaro. Forse come mossa simbolica (corrispondente a quella del presidente Carter, ma con contenuti opposti), i collettori solari che dichiaravano e "davano l'esempio" a tutti i cittadini americani di utilizzare le energie rinnovabili e di avere sensibilità in materia di risparmio energetico furono immediatamente rimossi dalla Casa Bianca.

Tra il 1981 e il 1986, il modo in cui l'opinione pubblica percepisce la politica in relazione alle questioni energetiche è cambiato per sempre. Si potrebbe semplicemente affermare che la politica statunitense sia cambiata e che, a causa delle circostanze, gli Stati Uniti siano tornati a puntare su un'energia più economica per sostenere l'economia. Durante l'amministrazione Reagan, tuttavia, i finanziamenti per i programmi di ricerca sulle energie rinnovabili sono stati drasticamente ridotti.

Mentre tutti gli altri paesi in via di sviluppo continuavano a impegnarsi per generalizzare l'uso di fonti energetiche rinnovabili, l'America li ha abbandonati. I paesi europei e asiatici hanno ridotto il consumo energetico in rapporto al PIL di circa la metà rispetto al Nord America. Pur mantenendo uno stile di vita simile a quello americano, è stata ottenuta una riduzione del consumo energetico pari a 50%. Vale la pena fare un paragone con l'esempio di Israele nel modo in cui è stata gestita la carenza energetica rispetto all'America. Naturalmente, su scale diverse in termini di popolazione, superficie ed economia. Israele si è trovato in difficoltà e ha adottato misure drastiche. Ha trattato l'energia solare come una fonte stabile e non come una soluzione temporanea da utilizzare solo quando tutte le altre fonti energetiche si rivelano inadeguate.

Reagan decimò l'industria dell'energia solare in America proprio nel momento in cui altre nazioni la elevavano a soluzione principale per affrontare i problemi energetici. Si pose l'obiettivo di abolire ogni agevolazione fiscale relativa alle energie rinnovabili e di limitare i finanziamenti per la ricerca in questo settore entro il 90%. La posizione e le politiche applicate dalla sua amministrazione infersero il colpo di grazia all'industria americana degli scaldacqua solari. Nel periodo 1984-1986 le vendite di scaldacqua solari diminuirono di oltre il 91%. Fino agli anni '90, l'industria rimase in vita grazie a coloro che investirono nell'energia solare per coscienza e non per una questione di costi. Ovvero, da individui che comprendevano il significato del risparmio energetico e non del risparmio economico. Dall'antichità a oggi, la maggior parte delle persone, pur conoscendo la differenza, alla fine sceglie in base al denaro.