Efficienza energetica e politica ambientale La sfida dell'innovazione ...

20 IL GIORNALE dell’INGEGNERE N. 1 - 15 Gennaio 2010
ATTUALITÀ MONDO
L’illuminazione e “l’era dei LED”
DOTT. ING. LUCA IANNANTUONI
L’
era dell'illuminazione
a LED sembra ormai
alle porte e si annun-
cia come una svolta epocale
che, come tale, secondo gli
esperti avrà ricadute importanti
sulle nostre abitudini e il
nostro stile di vita. Cambia il
modo in cui si genera la luce:
non più attraverso il riscaldamento
dei materiali o la
produzione di scariche elettriche,
ma grazie al depotenziamento
di elettroni, ottenuto
mediante il transito in
semiconduttori opportunamente
drogati, che liberano
così energia sotto forma di
fotoni. La diversa scelta dei
semiconduttori determina la
diversa lunghezza d'onda dell'emissione
e l'efficienza nella
conversione elettro-ottica
(e quindi l'intensità luminosa)
ed è stata proprio la svolta
innovativa introdotta da
Shuji Nakamura mediante
l'utilizzo del nitruro di Gallio
(GaN) come drogante, nei
primi anni '90, che ha aperto
la strada ai diodi luminosi ad
alto flusso e ai conseguenti
ingenti investimenti nel settore
da parte delle grandi
aziende multinazionali produttrici
di lampade, aprendo
così le porte agli impieghi illuminotecnici.
Con il Power LED, ovvero
il diodo in grado di trasformare
energia elettrica in luce
con potenza uguale o superiore
a 1 W, è possibile realizzare
sorgenti luminose caratterizzate
da un’elevata affidabilità,
una lunga durata e
una elevata efficienza (quindi
un basso consumo). Questi
LED di nuova generazione
si stanno così imponendo per
i vantaggi che offrono in termini
di risparmio energetico
e dei costi di manutenzione,
unitamente alla loro ecocompatibilità
rispetto alle
lampade ad alta efficienza
(che contengono mercurio e
altri metalli pesanti). Perchè
tale tecnologia non resti una
nicchia, almeno finché i costi
delle unità non scenderanno
in maniera sensibile, occorrerà
pero' concentrare gli
sforzi sulla valorizzazione delle
innumerevoli possibilità
applicative determinate da
pregi e peculiarità solo apparentemente
secondari. I più
importanti riguardano senz’altro
le dimensioni estremamente
compatte dei dispositivi,
che permettono una
riduzione dei pesi e degli ingombri,
nonché di posizionare
fonti luminose dove prima
non era pensabile; la possibilità
di effettuare il controllo
cromatico (la luce bianca
generata è luce bianca eterocromatica
ottenuta miscelando
le luci pressoché monocromatiche
emesse dai singoli
diodi, generalmente
LED rossi, verdi e blu) rendendo
gli ambienti "comunicativi";
la tattilità del dispositivo
permette di poter cam-
biare il rapporto tra l'utilizzatore
e la luce (grazie alle
basse temperature è possibile
il contatto diretto).
Occorre, insomma, che cambi
anche il modo di concepire
e ideare le sorgenti luminose
e non mancano i primi
Con il Power LED,
ovvero il diodo
in grado
di trasformare
energia elettrica
in luce con potenza
uguale o superiore
a 1 W, è possibile
realizzare sorgenti
luminose
caratterizzate
da un’elevata
affidabilità, una
lunga durata e una
elevata efficienza.
esempi convincenti di integrazione
architettonica, oggetto
di elaborazioni di design,
per lo più, ma che dimostrano
come sia importante
non relegare il prodotto
alla semplice sostituzione del
corpo luce fluorescente con
uno analogo a matrice di dio-
di. Inoltre, le sorgenti LED,
per essere davvero competitive,
devono essere dotate di
accessori specifici e opportunamente
progettati che innalzano
inevitabilmente i costi
di sostituzione, mettendo
un freno alla loro diffusione e
costituendo un forte stimolo
alla ricerca e sviluppo. Infatti,
per esmpio, poichè è importante
garantire la costanza
della corrente circolante ai capi
del chip (o die), pena il decadimento
delle prestazioni e
la riduzione della vita utile, il
dispositivo risulta naturalmente
dotato di un' elettronica
di controllo che, se da
un laro può essere vista come
una complicazione e un
costo, dall'altra rende facile
l'ulteriore integrazione di accessori
preposti al cosiddetto
light management. Questi, oltre
a comportare una riduzione
ulteriore dei consumi,
possono drasticamente cambiare
il comportamento degli
utenti e aprire la strada a nuovi
approcci progettuali.
Anche se il settore dell'illuminazione
non è particolarmente
energivoro, la tendenza
attuale è quella di
spingere necessariamente
verso le tecnologie a più basso
consumo e basso impatto
ambientale. Ciò non sempre
si concretizza in un vantaggio
immediato per il consumatore
ed è quindi importante
che l'evoluzione delle
In alto: esempio di
sostituzione di elementi
luminosi LED in corpi luce
tradizionali per semafori
stradali
A sinistra: pannello di
illuminazione a led per luci
da soffitto
sorgenti a LED abbia tra i
suoi punti di forza l'attenzione
alla valorizzazione dei
contenuti più innovativi e stimoli
in tempi brevi la realizzazione
di un sistema di certificazione
condiviso, presupposto
per una chiara
identificazione della qualità
e delle caratteristiche del prodotto,
ancora molto poco familiare,
dando le necessarie
garanzie ai nuovi potenziali
utilizzatori.
E’ difficile immaginare che i
LED possano sostituire nell'immediato
tutti i dispositivi
di illuminazione, soprattutto
quelli a luce diffusa (uno
dei maggiori punti deboli sta
nella difficoltà di realizzare
sorgenti compatte ad elevato
flusso), ma è innegabile che
l'ambito applicativo di maggiore
portata che si intravede
sarà probabilmente proprio
quello urbano, caratterizzato
da impianti di illuminazione
che devono rendere il loro
servizio con continuità per
molte ore all'anno e che sono
caratterizzati da una spesa
energetica e manutentiva in
grande crescita. Qui il rispetto
delle norme (in particolare
la EN 62471:2008) è ancora
di difficile applicabilità
per i LED e individua un traguardo
fondamentale per il
loro successo. E' presto per
trarre conclusioni, ma è certo
che il dispositivo che ha
raggiunto la sua maggior fama,
non molti anni fa', grazie
al controllo remoto degli apparecchi
televisivi, sta davvero
sorprendendo e probabilmente
sarà all'altezza delle
più ambiziose aspettative.
IL RICORDO
Ci ha lasciati
il professor Bergier
La scomparsa del già direttore del
dipartimento di Storia del Politecnico Federale
di Zurigo e una recente pubblicazione Enel
sulla storia dell’energia nucleare in Italia: spunti
per alcune riflessioni.
DOTT. ING. BRUNO CIBORRA
Afine ottobre è apparsa
la notizia della morte
del professor Jean-
François Bergier conosciuto
in Europa per i suoi studi storici
e docente in numerose
Università. Era assurto alla
conoscenza del grande pubblico
negli ultimi anni per il
suo ruolo di coordinatore degli
studi sul comportamento
della Svizzera durante la seconda
guerra mondiale nell’ambito
tecnologico (esportazioni
di armi), economico e
finanziario.
La parola Politecnico che appare
nel sommario fa ben intuire
il legame avuto anche
con l’ingegneria. In particolare
vorremmo ricordare, per
quanto riguarda l’Italia, che
agli inizi degli anni ‘70 quando
prendeva corpo il primo
sintomo della grande crisi
energetica in Europa ed in
Italia, due giovani ingegneri
italiani laureati al Politecnico
di Milano (Ciborra e Lazzaro)
si proponevano nel
mezzo delle varie urlate soluzioni
dei poteri forti (accademici
e politici) una analisi
storica seria del fenomeno
pur con mezzi ed approcci
ingegneristici.
Si concretizzava una proposta
di ricerca sulla evoluzione
dei vettori energetici in Italia
ed Europa dagli anni 50
agli anni 70. Tale proposta
seria per quanto inusuale fu
ignorata, quando non derisa,
dai poteri vigenti. Prese corpo
l’idea di utilizzare, come
spesso è avvenuto nella storia
d’Italia, la Svizzera non solo
come terra di asilo politico o
finanziario, ma anche intellettuale.
La proposta fu inoltrata all’Istituto
di Storia del Politecnico
di Zurigo, piacque al
professor Bergier che la sostenne
e la fece propria. A
onor del vero in Italia vi fu
una istituzione che credette
in tale studio e fu l’Ufficio
Borse di Studio per l’Estero
del Ministero degli Esteri Italiano
che erogò una borsa di
ricerca. Con detto contributo
il lavoro si sviluppò e si concluse
con un interessante seminario
tenuto in lingua francese
al Politecnico Federale
di Zurigo forse a pochi metri
dal luogo dove tenne le sue
lezioni Einstein o ancora più
lontano nel tempo dove il
critico letterario italiano De
Sanctis teneva - esule - lezioni
di storia della letteratura
italiana nel 1800.
Le conclusioni del seminario
mettevano in luce come l’e-
voluzione dell’uso delle risorse
energetiche prendeva corpo,
più che dal concetto di
sostituzione di un vettore
energetico in esaurimento e
ricerca di nuove fonti, dal
concetto di evoluzione tecnologica
di uso e soprattutto
dalle valutazioni sul contenuto
non solo quantitativo ma
anche qualitativo dell’energia.
Per chiarire con un esempio
si può così spiegare: un chilo
di carbone e una certa quantità
di elettricità a parità di
misura in Joule hanno un
contenuto assai diverso in
flessibilità di trasporto e uso.
La stessa quantità di energia
elettrica a sua volta se prodotta
da una centrale idraulica
o geotermica o termonucleare
ha un contenuto di
flessibilità diverso. Sempre in
tale lavoro appariva per la
prima volta la proposta dell’idrogeno
da calore nucleare
quale vettore energetico ottimizzante
fra quantità e flessibilità.
Detto tema venne in
contemporanea sviluppato
dal Centro di Ricerca di
Ispra.
Il seminario dunque ebbe
grande successo suscitando
interesse anche al di fuori del
Politecnico svizzero. Alcuni
spunti furono riportati in articoli
sulla pagina della scienza
del Corriere della Sera e
su Il Giornale dell’Ingegnere.
Oggi il rapporto di questi
studi dovrebbe essere archiviato
presso l’Ufficio Borse
di Studio.
Dunque, a parte l’impatto tenue
sulla realtà nazionale -
come accade spesso per l’impegno
professionale di colleghi
ingegneri - si può dire
che forse non si sapeva perché
fare questa ricerca, ma
sicuramente si sentiva che si
doveva fare.
Concludiamo con una nota
positiva che idealmente si
raccorda a quanto scritto sopra.
Si riparla di rilancio del
nucleare. Ben meritoria e non
casuale è stata una recente
iniziativa di Enel di pubblicare
un dossier sulla storia (e
sottolineiamo la parola storia)
dell’energia nucleare in
Italia con interessanti documenti
e foto. Il libro è intitolato
“Il nucleare in Italia. L’età
dell’Energia” (Archivio storico
Enel, 131 pagine). Una
attenta lettura è vivamente
consigliata a chi oggi sta
prendendo direttamente od
indirettamente decisioni sul
tema. Come diceva Churchill
più ci guardiamo indietro, più
velocemente procediamo in
avanti.