NOTA: i valori numerici sono calcolati mediante una procedura euristica: cioè in base a lontani ricordi, e quindi poco più che a caso. Potrei sbagliare del 10-20%, ma non molto di più. Gli errori più grandi li ho commessi nella stima ad occhio dell'energia media che arriva durante l'anno su ogni metro quadro di superficie. Ho immaginato che, considerando la riflessione atmosferica, l'assorbimento atmosferico, e i cicli estate/inverno e notte/giorno, si arrivasse a 100-200W/mq, alle nostre latitudini. Il numero è quasi scelto a caso, ma è sicuramente compreso tra 0 e 500 (con giorni di 12 ore)...

Le celle fotovoltaiche sono diodi. I diodi sono dispositivi a semiconduttore. I semiconduttori sono materiali speciali che hanno determinate proprietà fisiche, e sono alla base di tutti i dispositivi elettronici.

La cosa più importante da sapere sui semiconduttori è che i loro elettroni possono stare solo in due "bande" separate da un "gap" dove non possono esserci elettroni. Se il gap non è nè troppo grande nè troppo piccolo, è possibile farci tante cose interessanti, come celle fotovoltaiche e Pentium. Il gap non si misura in metri perchè non è una lunghezza: si misura in Joule (o elettronVolt, in genere) perchè è un'energia. Sotto il gap c'è la banda inferiore, dove in condizioni normali dovrebbero stare tutti gli elettroni. Può capitare che qualcuno si ecciti e vada nella banda superiore. Per farlo, deve avere abbastanza energia da superare il gap.

I materiali possono assorbire la luce. La luce è fatta di particelle chiamati fotoni. Ogni fotone ha una sua energia.

Se un fotone ha energia superiore al gap, può succedere che, se passa in un semiconduttore e urta contro un elettrone nella banda bassa, possa consentirgli di andare nella banda alta. In questo caso, il fotone scompare e si forma una "coppia". Ogni coppia è formata da un elettrone eccitato e da un buco (hole: in realtà si dice lacuna)... gli ingegneri elettronici sono dei maniaci sessuali.

Tutti i fotoni con energia superiore al gap possono essere assorbiti. Ognuno di questi fotoni può creare energia elettrica, attraverso la giunzione del diodo, per una quantità pari al gap. Tutti i fotoni con energia inferiore non vengono assorbiti, perlomeno non per formare coppie eccitate.

I fotoni provenienti dal sole hanno una determinata distribuzione. Siccome ad ogni energia corrisponde un colore, si può dire che ogni cento fotoni dieci sono rossi, cinque verdi, dieci azzurri, venti ultravioletti (che non è un colore, ma chissenefrega), eccetera... La distribuzione dei fotoni forma lo spettro della luce solare.

L'energia proveniente dal Sole e che arriva sulla Terra sopra l'atmosfera ha una densità di 1KW/m2 (kilowatt al metro quadro): ogni secondo arrivano su ogni metro quadro (ortogonale al Sole) mille joule di energia. Se si prende un ettaro di terreno, si toglie l'aria sopra, e si aspetta mezzogiorno, arriveranno su questo ettaro 10MW, pari alla potenza installata di 3000 abitazioni medie.

Sembrerebbe un grande affare.

In realtà, l'energia viene in parte riflessa dall'atmosfera e in parte assorbita. Di notte, poi, questa energia arriva in Giappone invece che in Italia. Inoltre, d'inverno ne arriva un po' meno, perchè l'atmosfera ne assorbe di più. Questi non sarebbero grossi problemi, visto che probabilmente è sempre possibile cavar fuori 100W/mq medi durante tutto l'anno... anche d'inverno. E' probabile che si possa stimare con precisione tutto ciò, ma non ho dati.

C'è un problema più grande.

Il silicio può prendere solo quegli elettroni con energia superiore al suo gap (1.1eV) e butta via tutti gli altri. Di quelli che prende, può soltanto sfruttare un'energia pari a 1.1eV. Se un fotone ha 1eV, è inutile. Se ha 2eV, vale come se ne avesse 1.1eV. Data la distribuzione dello spettro solare e le caratteristiche fisiche del silicio, si arriva ad un rendimento massimo teorico che mi pare sia del 15%.

Il rendimento massimo si ha se le perdite sono minime. Il che si realizza ad esempio con silicio monocristallino, cioè cresciuto bene come un diamante. Che però costa uno sproposito. Non è possibile realizzare celle fotovoltaiche grosse come un campo di calcio in questo materiale purissimo.

In pratica si usano policristalli, cioè tanti piccoli diamanti incollati l'uno all'altro. In questo caso, il rendimento è un po' inferiore, ma il costo si riduce molto. Ma è comunque notevole. Per ottenere 20W medi per ogni metro quadro di energia elettrica, chiunque abbia mai cercato di comprare dei pannelli sa che si spende un casino (l'energia di picco, probabilmente meno 100W al mq, vale solo in pieno giorno).

Ci sono tre possibilità alternative.

1. Celle fotovoltaiche in silicio amorfo

Il silicio amorfo sta al silicio cristallino come il vetro sta ai cristalli Svarowski. Il rendimento è bassissimo, ma anche il costo è molto ridotto. Se volete ottenere un rendimento del 5%, forse ce la fate...

2. Celle fotovoltaiche in semiconduttori impilati

E' possibile pensare di impilare più celle fotovoltaiche in questo modo: il primo strato assorbe gli elettroni ad alta energia e fa passare gli altri, ottenendo più energia dalla parte alta dello spettro solare rispetto al silicio. Il secondo strato prende quelli a energia più bassa, eccetera...

Supponiamo di avere 4 strati, con gap a 4, 3, 2 e 1eV. In questo caso, se un fotone ha energia superiore a 4eV, genera energia elettrica pari a 4. Se ha energia tra 3 e 4, genera 3. Se ha energia tra 2 e 3, genera 2. Se ha energia tra 1 e 2, genera 1. Se ha energia sotto 1, non genera nulla.

In questo modo è possibile aumentare l'efficienza della cella fino probabilmente al 60-70%. Peccato che impilare N semiconduttori cristallini diversi porta ad un processo industriale estremamente più costoso di quello in silicio. I costi di questa tecnologia sono proibitivi, e si può dubitare che troverà mai applicazioni al di fuori dei satelliti.

3. Celle fotovoltaiche in semiconduttori non convenzionali

Se si scoprissero polimeri o molecole organiche con caratteristiche elettroniche simili ai semiconduttori; se si riuscisse a spalmare su superfici di migliaia di metri quadri strati di queste sostanze per ottenere diodi a polimeri; se questi polimeri fossero stabili nel tempo anche se sottoposti a bombardamenti di fotoni e cacche di piccioni... allora si avrebbero celle fotovoltaiche a basso costo, anche se magari a rendimento bassissimo.

Se poi si ottenessero strutture impilate come nel punto precedente, forse si potrebbero costruire celle fotovoltaiche a buon rendimento e a basso costo, in grado di essere depositate su ettari ed ettari di superficie terrestre per ottenere tanta energia.

Queste tecnologie non esistono. Se ne parla, se ne discute, si fanno prototipi, ma si tratta di argomenti di ricerca che prima dei prossimi 20 anni molto improbabilmente troveranno mai applicazione pratica. Le idee innovative hanno probabilità di sopravvivenza bassissime: ogni nuova idea che ha successo è stata scelta tra mille altre idee inutili.

Questa remota possibilità consentirebbe di avere energia solare in buona quantità. Se si avesse infatti una tale tecnologia, e dubito che se ne vedrà una nei prossimi venti anni, l'energia solare per metro quadro potrebbe effettivamente arrivare a quei 100W medi che il sole delicatamente depone su ogni metro quadro di superficie. Spalmando polimeri per 1000kmq di territorio nazionale, si otterrebbe una potenza media di 100GW, che mi pare sia pari alla potenza elettrica effettivamente installata in Italia.

A quel punto, i Verdi si lamenteranno della bruttezza di tali installazioni, chiedendone la rimozione. Tra cinquant'anni vedremo se le cose saranno andate così...

Conclusioni: le celle fotovoltaiche attuali sono un passatempo. Forse in futuro non sarà più così, ma si tratta di una possibilità estremamente remota. L'unico uso razionale dell'energia solare che mi viene in mente è guardare le belle ragazze abbronzate in spiaggia.

Sgembo e Valerio hanno scritto cose interessanti, da Sgembo. Spero che sia l'occasione per iniziare una discussione costruttiva su un ambito politicamente interessante, e in cui la teoria economica è fondamentale, come vedremo: l'ecologia.

Comincerei col dire che per me è economia pure un povero che non vende i gioielli della nonna perchè c'è affezionato. Le concezioni economiciste della teoria del valore sono fuorvianti (e gli ecologisti liberali di stampo Coasiano, Dio li fulmini, hanno una visione dell'economia che rischia di renderli simili a come Valerio li descrive).

Eppure lo stesso Valerio dice che i primi parchi nazionali (come le prime università, i primi sindacati... e tutto ciò che di buono lo stato ha poi monopolizzato nel XX secolo) erano privati. Il che fa pensare che la dicotomia economia/ecologia sia almeno in buona parte infondata.

Ed infatti l'ecologia liberale dimostra come moltissimi problemi ecologici sono economici e/o giuridici (del resto, "inquinare" significa rovinare qualcosa, e se quel "qualcosa" è di qualcun altro, l'economia, e il diritto, hanno qualcosa da ridire).

L'errore concettuale in cui si rischia di cadere ad eliminare la teoria del valore ("economico") dalla trattazione dei problemi ecologici è quello di pensare che la Natura sia un bene assoluto, qualsiasi cosa questo significhi.

Se così è, allora già Romolo che fonda Roma con l'aratro è da criminalizzare. Se così non è (e così non può essere, sarebbe disumano che lo fosse!), occorre capire dove fermarsi, nella lunga strada che va dal primo uomo che ha colto una mela ad una situazione ecologica stile Chernobyl. Nel mezzo c'è un qualche "ottimo", ed è nella possibilità di ragionare su un tale problema che la teorizzazione economica si rivela ricca e feconda in ogni ambito dell'Azione Umana (tanto per citare Mises), non esistendo un "ambito dell'economico" separato dall'ambito dei gioielli della nonna.

Ma se la teorizzazione economica, quando non degenera nell'economicismo del "valore = prezzi" (affermazione concettualmente sbagliata, ma al centro di tutta la teoria della politica economica moderna), è universale, occorre prenderla sempre in considerazione.

Ogni problema ecologico si può vedere in questi termini: alcune azioni hanno costi nascosti, che rendono l'equilibrio economico distorto. Se posso impunemente avvelenare l'acqua di un mulino, produrrò inquinamento senza sopportarne il costo. Se non so che il cianuro è un veleno, posso mangiare cento mandorle amare e crepare subito dopo (ma sarebbe una gran bella morte!). In quest'ottica, le conoscenze tecniche (la "conoscenza delle relazioni mezzi/fini", in terminologia Austriaca), e quindi anche ecologiche, sono solo una parte delle conoscenze individuali, strumenti dell'azione individuale (che, in senso estremamente lato, è sempre "economica", cioè soggetta a vincoli di scarsità).

L'applicazione pratica di quanto sto dicendo (in poche parole: non ci può essere contrapposizione tra economia ed ecologia, tanto quanto non ce ne può essere tra economia e fisica quantistica) può essere espressa in questi termini:

1. Se esistono 1000 zone naturali intatte e 0 ambientalisti, queste 1000 zone intatte avranno valore nullo (nessuno è ecologista per definizione) e quindi verranno certamente trasformate.
2. Se per mantenere 1 zona intatta servono 1000 ambientalisti, allora la domanda di mercato di zone intatte sarà proporzionale al successo ideologico del protezionismo ambientale, e potrebbe benissimo essere sufficiente a tenere 10, 100, 1000 o 2000 zone fuori dal mercato (come i gioielli della nonna).
3. Se il numero di ambientalisti è insufficiente a fare un mercato (con donazioni, vincoli volontari come nel caso del Parco d'Abruzzo, turismo ecologico...) da 1000, ce ne saranno 999. Ma questo farà aumentare il valore marginale delle zone intatte, e diminuire quello delle zone trasformate... non basta? Ok, scendiamo a 998... fino all'equilibrio.
4. All'equilibrio, ci sarà un numero tot di zone mantenute intatte da turisti, benefattori, proprietari. Il numero varierà da 0 a 300.000kmq (in Italia) a seconda di quanti ecologisti ci sono. Cioè, di quanta domanda di mercato del bene "natura incontaminata" possono creare.

Il mercato non ha nulla a che fare con la commerciabilità. Se un milione di italiani volesse conservare la natura, potrebbero comprare 5.000kmq di territorio nazionale (in media). Il problema attuale è quindi che questo non si può fare: problema creato dallo stato.

E' strano (sembrebbe anche un punto ideologico, se non fosse il risultato di un'argomentazione razionale "wertfrei"), ma anche in questo caso il problema è la politica. Se esistono molti ecologisti, e l'unico strumento che hanno per amare la natura è usare la coercizione statale, il liberale/liberista/libertario (c'è differenza?) deve protestare. Ma se si consente al mercato di produrre turismo ecologista, donazioni, e vincoli ambientali sulla propria proprietà, allora tutto il problema diventa di convincimento di un certo numero di persone (un milione basta? Per creare vaste zone protette è anche troppo...).

Abbiamo quindi, riassumendo:

1. La teoria economica vale anche per beni non commerciabili
2. La maggior parte dei problemi ecologici è risolvibile tramite i principi del liberalismo lockiano (privatizzando...)
3. Non ci sono difficoltà a concepire una domanda di "beni naturali incontaminati" sul mercato libero (e l'esempio del Parco dimostra che la mia idea non è aria fritta).
4. La politica impedisce l'equilibrio domanda/offerta, creando un conflitto non necessario tra mercato ed ecologia.
5. L'unica cosa su cui non posso assentire è il ragionamento chiliastico del "Natura bene assoluto" dell'ecologismo radicale (nel senso di estremo e non di pannelliano): questa mentalità è secondo me incompatibile con il liberalismo, totalitaria e intrinsecamente anti-umana.

Se questa introduzione complicatissima (l'ho scritta di getto) è chiara, penso che l'unico punto di discussione tra eco-liberali alla Valerio ed eco-liberali alla IBL è il punto E. Sul resto credo sia un problema di concezione dell'ambito dell'economico. Non conosco Croce, ma da quel poco che ho letto penso che i suoi strumenti concettuali siano inadeguati alla comprensione della problematica (ho letto un saggio di filosofia del diritto in cui usava il termine "economico" in un modo concettualmente incomprensibile e teoricamente irrilevante, ai nostri fini). Ed è per questo che il libro di Papafava è importantissimo, ma può darsi che una sua comprensione all'esterno dell'ambito culturale Austro-libertario possa creare problemi.

P.S. Sul piano monetario, tenere la natura incontaminata non cosa nulla (come costi variabili)... per formare una zona protetta l'unico problema è quindi di costi di transazione: è difficile avere unanimità su una vasta zona abitata, mettendo d'accordo magari diecimila proprietari. Questo è l'unico vero limite della soluzione che propongo.

P.P.S. In realtà almeno un problema tra Locke ed ecologia c'è: per i lockiani, con o senza proviso (e quindi anche per i libertari) la proprietà deriva dalla trasformazione della terra (il "teilen" di Carl Schmitt). In questo caso la natura incontaminata non avrebbe proprietari per definizione! Reputo l'applicazione meccanica dei principi giuridici completamente anti-giuridica. Quindi l'obiezione è trascurabile, ma interessante teoricamente.