How’s Energy doing? / 3 Aok, if the price’s right.

Let’s continue the discourse on what kind of energy can power our ecosystem, in the present and future.

(traduzione in italiano in fondo al post)

Can we afford a greener planet? One could reverse the question: can we in fact afford burning all existing carbon-based fuel and still breathe air?

But let us stick to the main question. Liking a technology is not a good enough reason to switch source of energy. It also requires affordable costs. Companies will not move towards producing renewable energy if they cannot profit from it. Governments will be reluctant to move if the transition involves higher costs, taxes, possibly losing the next elections.

Offsetting higher costs against a better environment, healthier cities, is a hard sell if the stakeholders (and shareholders) are losing money. Hence it is important to grasp what are the main costs involved in the energy transition.

I have tried to put together the main ballpark figures, so to have an idea of what “green” energy costs are vs fossil fuel-based energy. But what does “cost” mean?

First, I say, we can look at the cost of building the plant that will generate energy. This initial capex is very different, as different are the engineering and material requirements for each type of energy system. The figures you will see here below, I have to stress once again, are indicative. Costs for building a dam, per megawatt, will depend on size, geographical location and geology. They will also need to account for relocating people, families, possibly entire communities. A wind farm will be more or less expensive to build also depending on topography and availability of roads for the transportation of very large items. Looking at some of the more recent projects I have been involved with I can say that some of the solar and wind installation costs, depending on location and scale, can be as low as half of what is listed here below.

This table provides an indication on the Capex per kW installed for several different sources of energy, in decreasing order. From very costly offshore wind installations (everything “offshore” is always going to have a high price tag) to by now relatively cheap solar PV parks (costs of panels have dropped to a fraction of what they were 15 years ago), which can match the cost of fossil fuel plants. But there’s a catch. A gas plant will run all the time. Renewables depend on weather and on the day/night cycle. So, in order to compensate for that, storage systems should be added, but the overall costs in that case may double or even triple.

However I believe this number, the pure cost of installation, is incomplete, because it does not take into account another very important parameter: time.

The time it takes to build a power plant matters. The longer it is, the longer it takes to recover the investment. And here the difference can be striking. Some of these solutions, solar and wind in particular, enable to start producing energy before the installation of the plant is completed. This can be very relevant, when compared with nuclear, where there is no way any atoms can be bombarded before everything is thoroughly ready and tested. Being able to start recovering the investment early can be critical.

This estimate shows that different energy sources can respond to different requirements, depending on how urgent the need for energy is. And of course, the choice also depends on the scale needed.

Large countries can build energy transition programs based on nuclear, looking at a 10+ years perspective. This is based on the fact that they already have the energy they need. On the other end of the spectrum, developing countries with incomplete infrastructures can build microgrid systems based on fast-built wind and solar capacity, scaled as needed, compensated by storage. Again, we don’t have a winner, just the opportunity to be smart.

In any case, what is going to make a difference, in the long run, at country or continental scale, is the overall cost of energy, which comprises building, maintenance and all capex and opex items and margins. Comparing different energy sources involves normalizing some of the parameters and can be done through the calculated value that is called Levelized Cost of Energy (LCOE).

Such figure is expressed in $/kWh and it is meant to be a “neutral” figure, removing any subsidies which would alter the relative weight of a specific source of energy due to a government’s political decisions.

The figures in this chart are from the US EIA (Energy Information Administration) and they are publicly available.

They indicate a trend that we all would have expected but it is good to see it confirmed. Economy of scale is driving non-fossil fuel energy sources (wind and solar PV) towards competitive costs. Meaning markets and consumers do not need to be penalized economically for choosing green. In specific circumstances the so-called grid parity has been achieved.

We can also note some specific outliers: nuclear has not become significantly cheaper over time. I guess some disruptive technology will need to surface to make that happen. Offshore wind is also still quite expensive, despite halving in 8 years. And concentrated solar seems to be the most expensive amongst the common sources of energy. For some reason the EIA does not seem to publish figures beyond 2016, I imagine that not many large CSP solar farms have been put online since, but I am not sure.

Coal plants are also disappearing from the EIA analysis in recent years, despite still being part of the backbone of power production worldwide.

So where does this leave us?

Hopefully with some ballpark idea of what we are talking about when we compare different energy options, knowing that preconceptions are part experience of the past, and part ignorance of the present.

Traduzione:

Come sta l’energia? / 3

Ok, se il prezzo è giusto.

 

Continuiamo il discorso sul tipo di energia che può alimentare il nostro ecosistema, oggi e nel futuro.

Possiamo permetterci un pianeta più pulito? Potremmo anche rovesciare la domanda: possiamo permetterci di bruciare tutti i combustibili fossili che ci sono, e continuare a respirare normalmente?

Ma torniamo alla domanda iniziale. Il fatto che una tecnologia ci piaccia non è una ragione sufficiente per cambiare fonti energetiche. Ci vuole anche un costo ragionevole. Le aziende non passeranno a produrre energia rinnovabile se non possono trarne un guadagno. I governi esiteranno a muoversi se questa transizione significa costi più alti, tasse, e magari perdere le prossime elezioni.  

Accettare costi più alti in cambio di un ambiente più pulito, città più sane, resta difficile se chi è coinvolto (stakeholders e shareholders) ci perde. Quindi è importante capire bene quali siano i principali costi coinvolti nella transizione energetica.

Ho cercato di mettere insieme le cifre principali, in modo da avere un’idea di quanto costa l’energia “”verde” rispetto a quella da combustibili fossili. Ma cosa significa “costo”?

Per prima cosa, guardiamo a quanto costa costruire l’impianto che dovrà generare l’energia. Questo Capex iniziale può variare molto, dato che il lavoro e i materiali richiesti variano molto da un sistema di produzione all’altro. Le cifre che presento più avanti, lo sottolineo ancora, sono indicative. Il costo di costruire una diga, per esempio, calcolato per megawatt installato, varierà a seconda delle dimensioni, della posizione geografica, della geologia. E sarà influenzato anche dalla necessità di spostare persone, famiglie, magari intere comunità. Un parco eolico a sua volta sarà più o meno costoso anche a seconda della topografia e dalla presenza di strade che permettano il trasporto di componenti molto grandi. In realtà, rispetto alle cifre pubblicate, posso dire che in recenti progetti solari e eolici in cui sono stato coinvolto, il costo di installazione può essere anche la metà di quello presentato nelle cifre qui sotto.

prima tabella

La tabella fornisce una indicazione riguardo al Capex per megawatt installato per diverse fonti energetiche, in ordine decrescente. Si passa dall’installazione di impianti eolici offshore, molto costosi (tutto quello che è offshore costa di più) alle ormai piuttosto economiche grandi installazioni fotovoltaiche (il costo dei pannelli solari è crollato rispetto a quello che era solo 15 anni fa), ormai al livello dei costi di costruzione delle centrali a gas. Ma c’è un caveat: Un impianto a gas funziona tutto il tempo. Eolico e Solare dipendono del meteo e dal ciclo giorno/notte. Quindi, per compensare tale irregolarità, possono essere aggiunti sistemi di stoccaggio dell’energia, batterie o accumulatori, che però possono raddoppiare o triplicare il costo.  

Tuttavia ritengo che questo numero, il puro costo di installazione, sia incompleto, perché non tiene conto di un altro importante parametro: il tempo.

Il tempo che ci vuole per costruire un impianto fa la differenza. Più tempo ci vuole, più lunghi sono I tempi di recupero dell’investimento iniziale. E la differenza può essere molto grande. Alcune delle soluzioni, solare e eolico in particolare, permettono di iniziare la produzione anche prima che l’impianto sia completato. Situazione del tutto diversa rispetto, per esempio, al nucleare, laddove non c’è modo di iniziare a bombardare atomi prima che tutto il sistema sia stato completamente testato e collaudato. Ecco, la possibilità di iniziare a recuperare i costi in tempi rapidi può essere decisiva.

seconda figura

Questa stima mostra anche che diverse fonti di energia possono rispondere a esigenze diverse, a seconda di quanto urgente sia il bisogno di energia. E anche a seconda della scala richiesta.

Grandi paesi sviluppati possono per esempio impostare la loro transizione energetica pensando al nucleare, guardando a prospettive decennali. Sulla base del fatto che producono già l’energia che hanno bisogno. All’altro estremo si trovano i paesi ancora in via di sviluppo, con infrastrutture energetiche incomplete, che possono puntare a costruire sistemi decentralizzati (microgrids) basati su centrali eoliche e solari di rapida costruzione, alla scala necessaria, integrate con sistemi di accumulo. Anche in questo caso non c’è un vincitore, solo l’opportunità di fare scelte intelligenti.

In ogni caso, a lungo termine quello che farà la differenza a livello di paesi o di continenti è il costo totale dell’energia, che comprende costruzione, manutenzione, Capex e Opex insieme, e i margini operativi. Il parametro utilizzato per fare questa comparazione si chiama Costo “Livellato” dell’Energia (in inglese Levelized Cost of Energy o LCOE).

Questa cifra è espresso in dollari per chilowattora ($/kWh) ed è usata come valore “neutrale”, che rimuove sussidi di vario tipo che alterano il “peso” di una fonte energetica rispetto a un'altra per motivi legati alle politiche governative.

terza figura (LCOE)

Le cifre usate per questo diagramma sono state prese dalla EIA (Energy Information Administration) statunitense e sono pubbliche.

Indicano un trend che tutti ci saremmo aspettati ma che è un bene vedere confermato. L’economia di scala sta portando le fonti di energia rinnovabili (solare e eolico) verso costi competitivi. Ovvero i mercati e i consumatori non devono essere penalizzati economicamente per le loro scelte “verdi”. In determinate circostanze è stata già raggiunta quella che si grid parity ovvero il costo è uguale a quello delle centrali a gas.

Ci sono anche alcune fonti che non seguono il trend: il nucleare non è diventato più economico con il tempo. Credo che ci vorrà qualche importante nuova scoperta tecnologica perché questo succeda. Anche l’eolico offshore è rimasto piuttosto costoso, nonostante i suoi costi siano dimezzati in soli 8 anni. E il solare a concentrazione (detto CSP, quello con gli specchi parabolici) rimane la più costosa tra le fonti di energia più diffuse. Per qualche ragione la EIA non ha pubblicato cifre dopo il 2016 rispetto al CSP, forse perché in anni recenti non sono state costruite nuove grandi centrali CSP, ma non ne sono certo.

Gli impianti a carbone stanno progressivamente sparendo dall’analisi della EIA in anni recenti, sebbene facciano ancora parte della spina dorsale della produzione energetica mondiale.

E quindi? Adesso cosa ce ne facciamo con queste informazioni?

Sperabilmente, abbiamo adesso una idea realistica di come comparare diverse fonti di energia, coscienti del fatto che i preconcetti sono fatti in parte dell’esperienza del passato e in parte dell’ignoranza del presente. 

 

 

How’s Energy doing? / 2 Times they are a-changing.

 (traduzione in italiano in fondo all'articolo)

Yes they are. It is often difficult to admit, but they do, all the time.

We all carry our bias, and it is often originated by things that we know, or we think we know, or used to know, however, if we do actually make the effort and look over things after a while, we’ll find they’ve changed.

One of the things I have seen changing in my adult life is the scale of renewable energy power plants.

Before I started looking into the matter, they were interesting experiments, for what I knew. Then in the early 2000s, it started becoming clear that renewable energy was indeed an industry, not a lab experiment, and that size mattered.

In 2005, wind turbines were becoming a common sight in many countries across Europe. You could see them in clusters of up to a dozen, or even more.

However, as we said, size matters. These majestic, slow turning 100-meter tall mills, carried a power of approximately 1 Megawatt each. Which is significant, compared to our daily usage (that is enough to power around 300 homes), but then, if compared to, say, a nuclear reactor, you realized that it took 500 of these turbines to generate the same output. And many more, in fact, installed in different locations and connected to the same grid, considering that wind does not blow all the time.

So, until ten-fifteen years ago, scale was a problem for most renewable solutions.

I did work out, back then, the below chart, which showed what was the scale of installed power of the main power plants:

The fossil sources of energy were all utilized in large utility-scale plants and had been for decades. So was nuclear and hydro. I even added the then fledgling ITER fusion project which is now coming together. However, most of the renewable power plants lacked the scale needed to at least show the technological capability to supply the amounts of energy our civilization needs. This was due to a mixture of cost, equipment availability, industrial output limitations.

But things, they have a-changed. Economy of scale, political commitment, technology, have pushed the envelope further. I have done again the same research in the past months, to find out this:

By now, most sources of energy can be deployed in power plants which have the scale of existing, massive fossil-fuel power plants.

Please, I am sure you may be aware of plants larger than 1000 MW of installed power. Either planned or under construction or operating. That is fine, but not the point. The point is that we are there now, in terms of size. It has been done.

Myself I have worked at 100 MW solar PV projects recently, and no stakeholder or investor involved ever questioned the technical feasibility.

By now, some of the players working with energy sources have scaled up their projects by 2 or even 3 orders of magnitude, in a decade. And only offshore wind, due to costs remaining quite high, have not yet been utilized for plants the same size as the other technologies.

So, now that we know it is feasible, I guess the next question is: are large, utility-scale renewable energy plants worth building and using? And which ones are “better”?

This is a massive question, and it needs to be responded to, because there are several aspects into this: cost, efficiency, environmental impacts. All these do matter, and we are all hard-nosed enough to not be fascinated by the mere idea of a “green energy”, right?

The most important parameter for anyone who has a scientific-technical background is: does it work? Maybe now it may seem a little late, after decades of development of these technology, but it is a question that a) still gets rather different responses and b) changes over time, with technology development, with scale, and needs to be reviewed case by case.

The main parameter here is the one called EROEI (Energy Returned Over Energy Introduced) or, similarly, EROI (Energy Returned Over Investment), as it has most recently been shortened. This is the main point, really. In short, if producing energy in a certain way involves an input (in energy or resources) which is higher than the resulting produced energy, then the ratio is below 1 and it’s not worth it.

I am unable to do these calculations by myself. When measuring the EROI of a power plant, the parameters to be considered are many and complex. And in fact, such calculation requires invariably, at some point, an arbitrary decision to cut a line where we decide that anything beyond that line will not be accounted for. Without that, we would need to account for a whole ecosystem, which is very impractical.

This leads to different answers, as mentioned before. And since we are not selling anything here, we will present a range of results, trying to encompass the results obtained by several studies. I chose them looking at a diverse range of authors, however I limited my research to a certain number, since I also have a day job. Anyway, the chart here below reports a range of EROEI that encompasses the main studies I reviewed:

EROEI values in some case cover a rather wide range. This variability is primarily related to size, as the economy of scale functions also in terms of energy. But that is not the only parameter. Geography, geology, technology type, infrastructures, materials, all play a role in determining the EROEI in each case.

The main point here I would say is to have a general idea of what is the energy net output one can expect from a power generation process.

Again, there are numerous studies on the subject, and it is possible that others have different figures, or have experienced results outside of the envelopes indicated here. This is an overview based on information that is constantly evolving.

There are other items to take into considerations. Authors seem to converge on the idea that the higher net output comes from hydroelectric plants (the larger, the higher EROEI). That is fine. But can a company, or a country, plan to expand its green energy output based on that? There are only so many valleys and so much water available, and the environmental impact is massive in terms of loss of land and possibly social disruption. Wind energy seems to have a larger growth potential and a similarly high EROEI ratio.

On the other hand, biomass energy seems to be the most critical. Positive output (>1) will depend on size and technology, however other parameters are at play, such as possible recycling of waste (a process called Waste-To-Energy), which can make this process worthwhile. It is never simple. 

Also “traditional” gas-derived electricity has a variable EROEI, based largely on the effort needed to extract it. Easy shallow reservoirs on land near existing facilities, differ from deepwater oceanic zones in remote countries, or from unconventional shale gas with its forceful and controversial extraction process.

So, with regards to the question: can we do without oil and gas right now? Clearly not. But the technology, industrial and energy processes needed to do that, over time, are now here. Humanity could not say that 15 years ago. 

traduzione

How’s Energy doing? / 2

“Times they are a-changing” (Bob Dylan).

Si, I tempi cambiano. Spesso è difficile ammetterlo, ma cambiano continuamente.

Abbiamo tutti i nostri preconcetti, spesso originati da cose che sappiamo, o che crediamo di sapere, o che sapevamo una volta; tuttavia, se facciamo lo sforzo di verificare, dopo un po’, ci accorgiamo che lo cose sono cambiate.

Una delle cose che ho visto cambiare durante il corso della mia vita adulta è la scala degli impianti di energia rinnovabile.

Prima che iniziassi a interessarmene, erano interessanti esperimenti, per quanto ne sapevo. Poi, nei primi anni duemila, è emerso che l’energia rinnovabile era effettivamente una industria, non un esperimento da laboratorio, e che le dimensioni avevano la loro importanza,

Nel 2005, le pale eoliche iniziavano a diventare un paesaggio comune in giro per l’Europa, Si potevano vedere a gruppi di qualche dozzina.

Ma le dimensioni contano: questi magnifici mulini, alti cento metri, avevano una potenza installata di circa un MW l’uno. Che non è poco, nell’uso quotidiano (è abbastanz per alimentare cento abitazioni), ma, se comparato, diciamo, con un reattore nucleare, ci rendiamo conte che ce ne vogliono 500 di quelle pale eoliche per ottenere la stessa potenza. E infatti ce ne vogliono molte di più, e installate in luoghi diversi ma collegate alla stessa rete, dato che il vento soffia in modo irregolare.

Fino a 15 anni fa la scala era un problema per la maggior parte delle soluzioni rinnovabili.  

Ai tempi realizzai il grafico qui sotto, che mostrava le dimensioni della Potenza installata nei vari tipi di impianti.

(primo grafico)

Le fonti fossili forniscono energia in grandi impianti utility-scale da decenni. Questo vale anche per il nucleare e l’idroelettrico.

Ho anche aggiunto le dimensioni del progetto ITER di fusione nucleare, la cui costruzione iniziava in quegli anni.

Però la maggior parte degli impianti rinnovabili non avevano le dimensioni necessarie per mostrare la possibilità tecnica di fornire la quantità di energia necessaria alla nostra civilizzazione. Questo era legato a problemi di costi, di disponibilità di materiali e componenti, e di limiti nella produzione industriale.

Ma le cose cambiano, come dice Bob Dylan. L’economia di scala, le decisioni politiche, la tecnologia, hanno spostato i limiti di quello che si può fare più in là. Ho rifatto il mio grafico, negli scorsi mesi, e adesso è così:

(secondo grafico)

Adesso, la maggior parte delle fonti di energia può essere installata in impianti che arrivano alla scala delle grandi centrali a combustibili fossili.

Sono sicuro che alcuni di voi conoscano impianti più grandi di 1000 MW di potenza installata, in fase di pianificazione o anche già costruiti. Va bene, ma non è questo il punto. Il punto è che ci siamo arrivati, in termini di dimensioni.

Io stesso ho lavorato a un progetto di un impianto solare da 100 MW. E durante lo sviluppo del progetto mai nessuno coinvolto a qualunque titolo ha messo in dubbio la fattibilità tecnica dell’impianto.  

A questo punto, i progetti rinnovabili sono cresciuti di due o anche tre ordini di grandezza, in dieci anni. Solo l’eolico offshore, a causa dei costi che rimangono alti. Non è ancora stato utilizzato in impianti delle stesse dimensioni delle altre tecnologie rinnovabili.

 Quindi, ora che sappiamo che è fattibile, la domanda successiva è: vale dunque la pena di costruire impianti a energia rinnovabile di dimensioni enormi? E quali sono “migliori”?

E’ una domanda di importanza enorme, a cui bisogna rispondere, perché ci sono una serie di aspetti da considerare: costi, efficienza, impatto ambientale. Tutto ciò conta, e siamo tutti scienziati abbastanza seri da non rimanere semplicemente affascinati dal concetto di “energia verde”, vero?

Il parametro più importante per chiunque abbia un background tecnico-scientifico è: ma funziona? Potrebbe sembrare un po’ tardi per farsi questa domanda, dopo decenni di sviluppo di queste tecnologie, ma è una domanda che a) riceve spesso risposte molto diverse e b) continua a cambiare con il tempo, con la scala dei progetti, e deve essere affrontata caso per caso.

Il principale parametro di coi tenere conto si chiama, in inglese EROEI (Energy Returned Over Energy Introduced) ovvero il rapporto tra la quantità di energia introdotta nel sistema e la quantità emessa poi dal sistema. Questo è veramente il fulcro. Se per produrre una quantità di energia bisogna immetterne nell’impianto di più, allora il rapporto è inferiore a uno e non ne vale la pena.

Io personalmente non sono in grado di calcolare questo parametro. Quando lo si calcola, i fattori da considerare sono molti e complessi. Infatti il calcolo dell’EROEI comporta sempre, a un certo punto, la necessità di tirare una riga e decidere arbitrariamente che tutto ciò che si trova oltre quella linea non lo si calcola. Altrimenti bisognerebbe tenere conto dell’intero ecosistema, e ciò è estremamente complicato.

Quindi si possono ottenere risposte diverse. Ma dato che qui non stiamo cercando di vendere niente, presentiamo i risultati sottoforma di range, cercando di riportare insieme risultati ottenuti da studi diversi. Li ho scelti in un gruppo di autori, abbastanza ampio anche se a un certo punto mi sono dovuto fermare, dato che ho anche un lavoro. Comunque il grafico qui sotto riporta le EROEI risultanti da questi studi:

(terzo grafico)

I valori di EROEI in certi casi sono spalmati su un range abbastanza ampio. E’ normale, questa variabilità dipende molto dalle dimensioni, dato che l’economia di scala funziona anche per l’energia. Ma non è questo il solo parametro. Geografia, geologia, tecnologie diverse, infrastrutture presenti, materiali usati, tutto ciò influisce sul valore dell’EROEI in ogni singolo progetto.

Sottolineo che il punto qui è di arrivare a una idea di massima di quale tipo di output energetico ci si può aspettare da diversi processi di produzione.

Anche in questo caso ci sono numerosi studi a riguardo, ed è possibile che abbiano dati in parte differenti. Questa è una analisi che si basa su dati in continua evoluzione.

Ci sono alter cose da tenere in considerazione. Molti autori convergono nel ritenere che il massimo EROEI lo si ottiene dagli impianti idroelettrici (soprattutto quelli grandi). E va bene. MA può un paese o una azienda impostare la propria strategia “green” su questa tecnologia? In fondo ci sono solo un certo numero di valli, e una data quantità di acqua a disposizione, e l’impatto ambientale è pesante, in termini di perdita di suolo, e anche di disagi alla popolazione. L’energia eolica d’altro canto sembra avere un potenziale di crescita maggiore, e una ratio EROEI abbastanza alta.

Dall’altro lato, l’energia da biomasse sembra essere in una situazione critica. Si ha un output positivo (>1) solo utilizzando determinate tecnologie, a determinate scale. Però bisogna tenere conto anche di alrte cose, per esempio l’eliminazione di rifiuti (il processo chiamato waste-to-energy) che può rendere il processo proficuo. E’ chiaro che non è mai semplice fare queste comparazioni.  

Anche l’elettricità dalle centrali termiche a gas ha un EROEI alto, che dipende soprattutto da quanto è facile (o arduo) estrarre il gas: un reservoir relativamente superficiale, situato vicino a infrastrutture di produzione già esistenti, è molto diverso da un ritrovamento deepwater in zona oceanica, in un paese remoto, o dal gas di scisto, che comporta un processo di estrazione molto forzoso e controverso (il noto fracking).

Quindi, tornando alla domanda: possiamo farcela senza gas e petrolio, oggi? La risposta è, chiaramente, no. Ma le tecnologie e i processi industriali necessari per farlo, in un lasso di tempo, sono già qui. L’umanità non poteva affermare di essere in grado di farlo anche solo 15 anni fa.

 

How’s Energy doing?/1 - Big questions and two simple charts (to start with).

 (traduzione in italiano in fondo all'articolo)

How can we abandon coal, oil, and gas? Is it a realistic goal? How long will it take? How much will it cost? How renewable are “renewable” sources, really? Do they work? How much of those do we need?

These questions appear simple. However, the answers are rather complex. Everything is complex when you are 7 billion people.

We can start to address these questions based on two guiding ideas:

1)      Humanity depends excessively on energy produced burning fossil fuels.

2)      The reason why this dependence is toxic is the following: intensive coal and hydrocarbons burning causes pollution, global warming, and destruction of natural resources at an unsustainable rate.

These two points have so far been proven by countless studies and scientific papers and they are not discussed here.

If you are reading this and you disagree with these base ideas, maybe the information we will review will help you updating your knowledge. Or maybe this is simply not your cup of tea.

So, how do we “decarbonize”?

I guess we need to start looking at the facts. How much energy we use, and which kind of energy?

First chart: how much energy. Here’s a chart showing how energy consumption has evolved in 40 years around the world. The data source is the EIA (the US Energy Information Administration).

Instead of a single curve with the world consumption, they have split the energy consumption by continents (their database also shows country by country figures).

The overall figure (presented in Quads, which are equivalent to 10¹⁵ BTUs) shows that, in 40 years, global energy consumption has grown constantly and, by now, doubled. It only dropped twice: in the period 1991-1992, during the collapse of the soviet system, and in 2009, during the global financial crisis. What is happening now, with Covid-19, will certainly be the third drop, but the 2020 data are not available yet, of course.

Today we are just short of 600 Quads of global, yearly energy usage. Corresponding to 130 thousand TWh (Terawatt hour) per year, if you are more comfortable with the metric system (It’s still too big a number to appreciate anyway).

If we look at the overall continental trends, we see a clear one: most continents or regions show, over time, a stable, progressively growing energy consumption, with some exceptions:

Eurasia (Russia plus Caucasus and central Asia): due to the mentioned collapse of the communist political system.

Asia, or, mainly, China and India, with a rather steep growth. The double-digit yearly growth these two economies had in the past twenty years feeds off large amounts of energy. Mostly coal, at least in the first part, being abundant and cheap. We will see in the next chart what happened when the Chinese government realized that it was becoming impossible to breathe, in their fast-growing cities.

Europe and north America are the slowest-growing energy users. Not surprisingly, since these regions were already strongly developed before 1980.

So now that we have an idea, or a confirmation on how much energy we use, let’s have a look at which sources it is coming from.

The chart below shows the global energy consumption in the past 50 years, broken down by the main sources of energy.

The chart is available online in a BP paper from 2019: BP energy review 2019 .

It is another simple chart which shows two main things:

Fossil fuels are still dominant. Despite progress, much in the same way the XX century was actually the century of coal (and the XIX century was dominated by burning wood), this new century, so far, has been the century of oil, and will be for a while.

Look at the relative size. We can appreciate how minor is, globally, the contribution of nuclear and renewables.

We should also note that the overall amount of gas and oil that we are extracting, as a species, is quantitatively growing every year, despite the remarkable progress in renewable energy installation.

Two further details:

Oil: within the general growth trend, there are two “slumps” in the curve, both related to geopolitical issues. The first is the oil embargo organized by the OPEC countries in 73-74. The second, in 1978, was caused by the Iranian revolution.  

Coal: the acceleration seen from the early 2000’ is largely due to China’s economic explosion. Similarly, the drop in recent years is related to China’s government curbing production and shutting down power stations, with a partial conversion to wind and solar.

So, just to wrap up this first overview, I will try to make everybody happy.

First, the oil patch. It looks like if the renewable sources are to take over from hydrocarbons, it’s going to take time. Decades, at best. Covid economy is the main problem for the industry, not the renewables.

Second, the green energy industry. I have been following its growth for a good 15 years. Back then, in 2005, it barely showed in the stats. In fact, removing nuclear and hydro from the green energy account, anything else was in the zero-point-something realm. But in 15 years the energy produced and consumed from wind and solar has reached at least 7% of the global output. It is a phenomenal growth rate. I could show that with a pie chart, but who needs another pie chart? And investments are going in that direction. So keep it up, guys.

So everyone should be happy. Except of course many of us are stuck at home, many have lost their jobs, and a lot of things will never be the same anymore.

A change in the source of energy, although necessary, will not be sufficient to manage this transformation. Something deeper will need to take place.

Come sta l’energia?

Grandi domande e due grafici facili (per cominciare).

Come possiamo abbandonare carbone, petrolio e gas? E’ un progetto realistico? Quanto tempo ci vorrà? Quanto costerà? E poi le energie rinnovabili lo sono davvero? E funzionano? Quante ne servono?

Queste domande sono semplici. Sono le risposte che sono complesse. Tutto è complesso quando sei in sette miliardi di persone.

Possiamo cominciare a occuparci di queste domande partendo da due idee di base:

1)      L’umanità dipende eccessivamente da energia ottenuta bruciando combustibili fossili.

2)      La ragione per cui questa dipendenza è tossica è la seguente: la combustione intensiva di carbone causa inquinamento atmosferico, riscaldamento globale e distruzione delle risorse naturali a un ritmo insostenibile.

Questi due punti sono stati fino ad oggi confermati da innumerevoli studi e articoli scientifici, e non sono in discussione qui.

Se state leggendo e non siete d’accordo con queste idee di base, forse le informazioni che forniremo vi serviranno da aggiornamento. O forse, semplicemente, questo non è un articolo che vi può interessare.

Quindi: come si “decarbonizza”?

Direi di iniziare a guardare ai fatti. Quanta energia utilizziamo, e che tipo di energia?

Primo grafico: ecco come il consumo di energia è evoluto nei passati 40 anni nel mondo. La fonte di questi dati è la EIA (the US Energy Information Administration).

Invece di una singola curva con il consumo energetico mondiale, hanno suddiviso i consumi per continenti (nella loro database ci sono anche i consumi dei singoli paesi).

(primo grafico)

I dati (l’unità di misura è il Quad che sono 100 mila miliardi di BTU – British Thermal Unit) mostrano che in 40 anni il consumo di energia globale è cresciuto costantemente e oggi è il doppio del 1980.

In realtà in due occasioni è diminuito: nel periodo 1991-92, con il collasso del sistema sovietico, e nel 2009, quando è scoppiata la bolla finanziaria. Quello che sta accadendo oggi, con il Covid-19, causerà una terza crisi, ma non sono ancora a disposizioni i dati 2020 naturalmente.

Oggi si utilizzano poco meno di 600 Quad all’anno, nel mondo. Il che corrisponde a 130 mila Terawattora all’anno, se preferiamo il sistema metrico (è comunque un numero troppo grande per poterlo apprezzare).

Se guardiamo ai trend dei vari continenti ne vediamo uno dominante: la maggior parte delle regioni mostra un consumo in crescita, progressiva e stabile, con alcune eccezioni:

 Eurasia (ovvero Russia, Caucaso e Asia Centrale): a causa del collasso del sistema sovietico menzionato prima.

Asia, o meglio, Cina e India soprattutto, che mostrano una crescita più rapida. Per anni hanno avuto tassi di crescita superiori al 10%, una crescita che si nutre di energia. Soprattutto dal carbone, almeno all’inizio, essendo disponibile in grandi quantità ed economico. Vedremo poi nel prossimo grafico cosa è successo quando il governo cinese si accorse che era diventato impossibile respirare nelle loro grandi città che crescevano furiosamente.

Europa e America sono quelle che crescono più lentamente. Ciò non sorprende dato che queste regioni erano già ampiamente sviluppate prima del 1980.

Quindi, or anche abbiamo un’idea, o una conferma di quanta energia usiamo, diamo un’occhiata alle principali fonti.

Il grafico sottostante mostra il consumo globale di energia negli ultimi 50 anni, diviso per tipo di fonte energetica.

(secondo grafico)

Questo grafico è preso da un documento online di BP pubblicato nel 2019: BP energy review 2019 .

E’ piuttosto semplice e mostra soprattutto due cose:

La prima è che I combustibili fossili sono ancora dominanti. Nonostante i progressi, più o meno nello stesso modo in cui il XX secolo è stato in realtà il secolo del carbone (e il  XIX secolo quello della legna come combustibile) il nuovo secolo è stato fino ad ora il secolo del petrolio, e continuerà ad esserlo per un pezzo.

Confrontate le curve. Possiamo capire quanto limitato sia il contributo di nucleare e rinnovabili.

Va notato anche che la quantità totale di gas e petrolio che stiamo consumando aumenta tutti gli anni, nonostante i notevoli progressi nella installazione di fonti di energia rinnovabili.

Altri due dettagli:

Il petrolio: nel trend generale che cresce vediamo due “gradini” in discesa, ambedue legati a problemi geopolitici. Il primo è l’embargo petrolifero dei paesi dell’OPEC nel ’73-’74. L’altro, nel 1978, fu causato dalla rivoluzione in Iran.

Il carbone: l’accelerazione che vediamo nei primi anni 2000 è in larga parte legata alla esplosione economica della Cina. Nello stesso modo, la decrescita in anni recenti è dovuta al governo cinese che ha tagliato la produzione, chiuso centrali, scegliendo una parziale conversione al solare e all’eolico.

Quindi, per riassumere questa prima panoramica, tutti dovrebbero essere contenti.

Per primi, i petrolieri: sembrerebbe che il giorno in cui e rinnovabili sostituiranno il petrolio sia ancora lontano. Decenni, come minimo. Il problema principale dell’industria petrolifera oggi è il Covid-19, non la concorrenza delle rinnovabili.  

Poi, l’industria della “green energy”: ho seguito la sua crescita negli ultimi 15 anni. Nel 2005 faceva fatica a comparire nelle statistiche. Infatti, se rimuoviamo nucleare e idroelettrico, tutto il resto messo insieme era nella zona dello zero virgola. Ma in 15 anni l’energia prodotta dal settore rinnovabile è arrivata al 7% della produzione mondiale di energia. Si tratta di una crescita fenomenale. Potrei mostrarla in un diagramma a torta, ma davvero vogliamo usare ancora i diagrammi a torta? E comunque gli investimenti vanno in quella direzione. Qunidi andate avanti così, ragazzi.

Quindi tutti contenti no? Beh, no. Molti di noi sono chiusi in casa, milioni hanno perso il lavoro, e molte cose non torneranno più come prima.

Un cambio nelle fonti di energia è necessario, ma non sarà sufficiente a gestire la trasformazione necessaria. Qualcosa di molto più profondo dovrà cambiare. 

La scienza testarda - Terza e ultima parte

La storia di Alfred Wegener e di quando abbiamo capito come funziona il mondo. 


La verità in fondo al mare


Per tre anni, la Challenger, se ne andò in giro per l’Oceano Atlantico. Faceva avanti e indietro, da est a ovest, passando sopra alla grande Dorsale Medio-Atlantica.

La Dorsale era stata scoperta già nella seconda metà del 1800, ma per caso. Una nave (anche quella di nome Challenger, non a caso) era stata mandata a cercare il punto migliore per stendere il cavo telegrafico che collegasse l’America all’Europa. Se non vi eravate mai chiesti come si comunica da una parte all’altra dell’oceano, ecco adesso lo sapete. Bisogna che qualcuno vada con una nave a stendere un cavo lunghissimo. Una volta era un doppino, poi hanno messo i cavi coassiali, adesso c’è la fibra ottica che passa sul fondo dell’oceano. Non è una cosa semplice stendere cavi passando attraverso una catena montuosa, considerando che il fondo oceanico si trova a circa 4000 metri di profondità, ma poi quando si incontra la dorsale arriva fino quasi alla superficie. Quando ci arriva in superficie, si formano isole come per esempio l’Islanda. 


A cosa serve sapere queste cose? Se non ve lo siete ancora chiesto, allora siete portati per la geologia. Comunque, tornando alla nostra dorsale, i geologi sulla moderna Challenger scoprirono per prima cosa che essa era fatta di basalto. Il basalto è una roccia vulcanica effusiva. E in effetti lungo l’asse della dorsale l’attività vulcanica sottomarina è continua. 


Poi, grazie alle scoperte menzionate prima, paleomagnetismo e datazione radiometrica, ci si accorse di una cosa fondamentale.

Navigando verso la dorsale, si incontravano rocce basaltiche sempre più giovani. E ogni tanto si vedeva che il loro magnetismo era invertito. Il basalto del fondo marino era quindi fatto di “strisce” orientate da nord a sud, con magnetizzazione opposta.

Quando la Challenger superava la dorsale e misurava le rocce dall’altro lato, ritrovava la stessa identica sequenza.

Scacco matto. La tesi di Wegener sulla deriva dei continenti era completamente provata. Nuova crosta oceanica si forma lungo le dorsali, spingendo lateralmente quella vecchia, e separando i continenti. Per arrivare a questa conclusione si erano dovute alleare alla geologia anche la geofisica, la fisica nucleare, la metallurgia, l’ingegneria navale, l’elettronica. I conti tornavano per tutte queste discipline.


E’ questo che rende solida una teoria scientifica. Se oggi qualcuno volesse metterla in dubbio, non potrebbe semplicemente dire: “ah ma io non ci credo che si muovono i continenti! Ho diritto alla mia opinione!”

Nel dire questo la persona sta anche dicendo: non credo alla teoria sul campo magnetico terrestre. Non credo alle teorie della fisica nucleare. Non credo agli scienziati che hanno campionato il fondo marino, né ai loro colleghi che hanno misurato i campioni.


Quindi una teoria scientifica non si può mettere in dubbio? Certo che si può: si deve. Ma nel farlo, si deve avere un’altra teoria che spiega meglio le stesse cose, in questo caso la presenza di rocce simili e fossili simili in Brasile e in Africa, il campo magnetico terrestre e il decadimento degli isotopi atomici radioattivi. Se non si hanno tali risposte, le critiche risultano molto deboli, e non trovano ascolto tra gli scienziati.


Ma, tornando alla terra, se nuova crosta si forma lungo le dorsali, dove va a finire quella vecchia? La superficie della terra non è infinita. Dove si consuma?

Ci arriveremo un’altra volta. Per ora accontentiamoci di avere capito che le prove straordinarie di una affermazione straordinaria non le può trovare un genio solitario, ma solo il lavoro, lungo e difficile, di tutta la scienza. E maggiore è il numero di discipline scientifiche coinvolte, maggiore sarà la certezza della verità che emerge. 


Avere l’umiltà di rispettare questa fatica non equivale, come molti oggi affermano, ad accettare un sapere sceso dall’alto, dall’autorità scientifica. Vuole dire capire come funziona il metodo scientifico e quanto sia complesso il lavoro di ricerca. Questo rispetto per il lavoro è importante sempre, sia quando si tratta della fatica fisica di un muratore o sia quando è il lavoro mentale di un matematico.

Cercare scorciatoie, in tutti e due i casi, è disonesto, è una cosa da lazzaroni, e in ultima analisi fa crollare le case.

La scienza testarda - seconda parte

La storia di Alfred Wegener e di quando abbiamo capito come funziona il mondo. 

La guerra finisce

La guerra finisce, si seppelliscono i morti e ci teniamo le tecnologie figlie della guerra.

Dopo la guerra dunque i geologi erano finalmente attrezzati per andare a controllare se quello che diceva Wegener trenta anni prima era vero. Le cose erano cambiate.


Era stato scoperto il paleo-magnetismo. Ovvero, si era scoperto che quando si forma roccia nuova, sotto forma di magma, o lava, se contiene minerali di ferro, prima di solidificare, i minuscoli cristalli ferrosi si orientano secondo il campo magnetico terrestre che c’è a quella latitudine, in quel momento, come piccoli aghi di una bussola. E poi restano così, congelati nella roccia solida. Se dopo milioni di anni ritroviamo una roccia, anzi, una montagna, ed essa contiene tali rocce, possiamo capire dove si trovavano quando si sono formate. E questo è il primo passo. In quegli anni, misurando strati di lava in India, i geologi si accorsero che sembravano essersi formati nell’emisfero australe, molto più a sud. 


Nello stesso periodo scoprirono anche un’altra cosa sorprendente: periodicamente i poli magnetici della terra si invertono. Nord e Sud improvvisamente si scambiano di posto. Non è la terra che si ribalta, solo il suo magnete interno che si inverte. Succede in media ogni 200 mila anni.

Questo vuole dire che se una serie di rocce si è formata in periodi successivi, esse avranno un magnetismo inverso, uno strato con il Nord da una parte, e quello successivo dalla parte opposta. 
Questo video Zanichelli di YouTube mostra il fenomeno con una animazione. La parte interessante è da 1 minuto e 30 a 6 minuti.

Con tutte queste scoperte, i conti dei “fissisti”, ovvero i vecchi geologi che pensavano in termini di geosinclinali (su e giù ma non di lato), cominciavano a non tornare. Un po’ come quando, qualche secolo prima, gli astronomi tolemaici, che ritenevano che la terra fosse al centro del mondo, misurando i movimenti degli astri con maggiore precisione si resero conto che le orbite circolari non funzionavano. Allora iniziarono a introdurre orbite addizionali, gli epicicli, ovvero servivano sempre più ingranaggi complessi per tenere in piedi la teoria geocentrica.

Arriva Galileo, mette il sole al centro, taac. Tutto funziona senza strani epicicli e complicazioni. La teoria di Wegener ha la stessa portata di quella di Galileo per quanto riguarda il funzionamento del nostro pianeta. 


Inoltre, dagli anni ’40, erano a disposizione degli scienziati dei nuovi strumenti di misura, gli spettrometri di massa. Questi strumenti permettevano per la prima volta di fare misure molto accurate di certe caratteristiche atomiche, tra cui, importante per i geologi, la datazione radiometrica.

Se si trita una roccia e se ne mette un piccolo campione nello spettrometro, esso permette di capire le quantità relative degli elementi atomici che contiene. Se alcuni di questi elementi sono radioattivi, essi vengono usati come orologi, ovvero, a seconda di quanto elemento radioattivo manca, perché nel tempo è decaduto, lo scienziato può calcolare l’età della roccia.

Vedremo in seguito come il cocktail paleomagnetismo + datazione radiometrica permise di provare la teoria di Wegener. 


Anche la tecnologia navale nel frattempo si era molto evoluta. Esistevano già negli anni ’50 navi in grado di andare a scandagliare il fondo marino a grandi profondità. Ma nel 1968 fu varata la Glomar Challenger, costruita con lo scopo preciso di andare a vedere come funziona il fondo dell’oceano. A questo punto gli ingredienti ci sono tutti.

La scienza testarda - prima parte

La storia di Alfred Wegener e di quando abbiamo capito come funziona il mondo. 

1.       parte 1 di 3: A brave new world – Un mondo nuovo

C’è una sola cosa che i geologi sopportano meno dei profani che parlano di geologia: i geofisici che parlano di geologia. 


Alfred Wegener ovviamente era un geofisico. Anche meteorologo. E aveva avuto una intuizione: se i margini dei continenti, soprattutto Africa e Sudamerica hanno una forma che combacia, può darsi che una volta fossero uniti, e che qualche immensa forza li abbia poi separati.

Oggi sembra una ovvietà, ma allora se ne era accorto, a quanto pare, solo lui. Quando andò a dirlo ai geologi, nei primi anni Venti, beh, diciamo che se avesse tirato loro un secchio di acqua gelata avrebbe avuto una reazione più positiva. 

Allora i geologi, in base alle osservazioni fatte e ai dati disponibili, pensavano che il mondo funzionasse in un altro modo. Ritenevano che la terra potesse alzarsi, per formare vulcani o catene montuose, o abbassarsi, per formare mari e oceani. Il meccanismo attraverso cui ciò avveniva non era chiaro ma, in ogni modo, a nessuno era venuto in mente che i continenti se ne potessero andare in giro per il pianeta. Si pensava che fossero sempre stati dove si trovano oggi.

Wegener fu scacciato in malo modo. 


Il suo problema era che non aveva prove. Aveva indizi, quelli sì, ma non poteva obiettare che la teoria dominante fosse sbagliata perché non poteva dimostrare la propria. Aveva anche capito alcune cose importanti: per esempio che la crosta oceanica ha età diverse in punti diversi, perché si forma di continuo, e aveva capito che probabilmente si formava lungo le dorsali, quelle lunghissime catene montuose sottomarine che segnano il nostro pianeta come le cuciture su una palla da baseball.

Tutti noi conosciamo i termini “deriva dei continenti” e “placche tettoniche”. Ma Wegener, allora, introducendo questi concetti (i nomi vennero dopo), stava rovesciando il mondo geologico, e si scontrava contro ostacoli non solo teorici, ma anche umani. Intere carriere, testi di riferimento universitari, interpretazioni geologiche, erano basati sul vecchio mondo geosinclinale. La maggior parte dei ricercatori, in quanto umani, esitava a gettare tutto all’aria solo per un’idea, per quanto brillante. 


"Extraordinary claims require extraordinary evidence"


Nel 1980 il grande divulgatore scientifico Carl Sagan rese popolare questo aforisma. In italiano sarebbe: affermazioni straordinarie richiedono prove altrettanto straordinarie.

Questo è un concetto fondamentale nella scienza. Spinge chi fa ricerca a indagare meglio che può, se crede di avere scoperto qualche cosa di importante, per accertarsi che la sua scoperta sia reale, e dimostrabile. Inoltre fa un po’ da filtro: senza un tale principio, chiunque, senza alcuna conoscenza di un argomento o di una disciplina, potrebbe metterne in dubbio il fondamento, con affermazioni bislacche, senza avere fatto nemmeno lo sforzo di capirla o di sviluppare una teoria alternativa, più solida di quella precedente.

Insomma, “affermazioni straordinarie richiedono prove altrettanto straordinarie” è l’antidoto alla cialtronaggine, alla pseudoscienza e a chi non intende riconoscere che avere dedicato tanto studio e lavoro a una disciplina abbia un valore che rende l’opinione di tale persona più rilevante di quella di chi non ha lavorato sull’argomento. 


Wegener, intelligente e creativo, era cosciente che avere un’idea non bastava, e non gridò allo scandalo o al complotto. Inoltre, il problema non era urgente. L’umanità aveva altro a cui pensare in quegli anni, e la risoluzione del dilemma dovette attendere qualche decennio, e lo sviluppo di nuove tecnologie. Alfred continuò i suoi studi, che si concentravano principalmente sui ghiacci polari. E fu proprio durante una sua escursione in Groenlandia che trovò la morte, probabilmente dovuta a un infarto. Il corpo fu ritrovato solo dopo anni.


E la teoria dei continenti che si muovono? Quella non morì con Wegener, perché qualche geologo continuò a considerarla possibile. Passarono altri anni e, soprattutto, passò la guerra. Che è morte e distruzione ma ha anche, è brutto dirlo ma è vero, degli effetti collaterali positivi, sebbene molto pochi. Il principale è che essa dà un grande impulso alla ricerca in molti campi. Nello sviluppo appunto di nuove tecnologie, materiali nuovi, tecniche di lavorazione, nuovi sistemi di indagine e di misura. Qualsiasi cosa serva per ammazzare altri umani.

La scienza ci può salvare? La scienza si può salvare? – terza e ultima parte

Parlare alle persone


Cosa deve fare la scienza “buona” ovvero non controllata da poteri esterni e rigorosa, per salvarci?

Fino ad oggi, la scienza, con tutte le sue conquiste, non ha ancora imparato a fare una cosa cruciale, ovvero parlare all’uomo. Raccontargli cosa ha scoperto, e come funziona il mondo.

Se in passato il sapere è stato privilegio delle élites, o leva politica e religiosa per controllare i sudditi, oggi è disponibile a tutti, e la sfida non è preservare questo sapere, ma diffonderlo. Ma non è facile da “tradurre”. Le persone non di scienza, faticano a capirne i concetti, che intanto diventano sempre più complessi. E altri, non scienziati, si prendono la briga di dare la spiegazione che sposa i loro interessi.

La scienza deve imparare quelle che oggi vengono chiamate soft skills (competenze “molli”). Che sono in fondo la capacità di comunicare in maniera positiva.

Sembra un concetto da medicina orientale e alternativa, ma è molto più semplice. Le hard skills (scienze “dure”) sono competenze che servono per esempio a un ingegnere per calcolare la quantità di sabbia e cemento che devono andare nei piloni di un ponte dell’autostrada. Le soft skills servono poi per spiegare al capomastro e al committente che sabbia e cemento vanno per forza messi in quelle quantità e di non cercare di risparmiare sui materiali perché poi è un macello. Se la discussione col capomastro finisce a urla e stracci che volano, il risultato non si ottiene. Tanto valeva sbagliare i calcoli, il risultato è lo stesso.

Allo stesso modo, grazie alle hard skills acquisite, un meteorologo può accorgersi che l’aumento degli eventi climatici estremi comporterà un incremento delle trombe d’aria nella sua contea del 500% nei prossimi 5 anni. Ma se non trova un modo intelligente di comunicarlo alla politica, affinché prenda precauzioni e azioni correttive, verrà prima scacciato come uccellaccio del malaugurio, e poi accusato, quando arriva l’uragano, di non saperlo prevedere correttamente (cosa che peraltro, ad oggi, non si può fare).
E’ fondamentale insegnare la comunicazione a chi fa scienza. E l’università italiana non è stata ferma, se ne sono accorti molto prima di me, e oggi quasi tutti i nostri atenei offrono corsi e master di divulgazione scientifica.

Ma evidentemente non basta: stretti nella morsa tra la ricchissima comunicazione commerciale della grande industria agro-chimico-farmaceutica (o militare) da una parte e la capillare diffusione di soluzioni alternative (alternative alla scienza, e quindi farlocche) urlate, con il loro network che impazza sui social, gli scienziati “normali” non hanno voce.

Il cittadino, nel nostro paese per esempio, per ottenere informazioni scientifiche chiare e di qualità, parte già con un handicap perché molti di noi non sanno l’inglese, e sono quindi tagliati fuori diciamo dal 90% delle fonti che potrebbero aiutare. Ci sono infatti famosi divulgatori scientifici di lingua inglese (Neil De Grasse Tyson, Brian Cox, e molti altri), ma anche alcuni autori comici come Douglas Adams, che hanno fatto divulgazione scientifica, spassosissima ma corretta. Ma non possiamo affidarci al solo, eroico, Alberto Angela, o ai festival del sapere organizzati da Wired, di alta qualità, ma che raggiungono un pubblico di nicchia.

Bisogna che altri scienziati, oltre a Angela (che è un paleontologo prima che personaggio televisivo), si sporchino le mani con la televisione e i mass media. Abbiamo bisogno di film, serie, spettacoli, in cui la scienza si mostra con il proprio fascino anche a chi di scienza non se ne intende, non ne parla il linguaggio tecnico, ma ha interesse a sapere le cose.

E va liberato il sapere contenuto nelle biblioteche, che NON è su internet, o se lo è, è presente in modo non attraente e difficile da ottenere. Eppure è lì che si trova, sedimentato, dentro i libri, che non sono come i post su Facebook, perché un libro per formarsi ha bisogno non solo di una persona con idee e conoscenze, ma di riletture, correzioni, investimenti, verifiche, c’è anche qui un processo che in qualche modo seleziona. E se poi il libro finisce in biblioteca, vuole dire che ha passato un’altra selezione e non era una cretinata puramente commerciale.

Come si fa a liberare il sapere? Come si fa a ridare valore di verità al metodo scientifico, e a spiegarlo a tutti, in modo che si capisca che senza la certificazione di tale processo, i ponti crollano, gli aerei cadono, e le medicine avvelenano?

Sono costretto a terminare con un punto di domanda. L’unica cosa certa è che chi fa scienza non può più permettersi di aspettare che qualcun altro spieghi il mondo ai cittadini al posto suo.

La scienza ci può salvare? La scienza si può salvare? parte 2

2. Bad science e propaganda


Dicevamo, non si può vincere la guerra per l’informazione onesta e responsabile, se non si sa comunicare. 


La scienza asservita al profitto, la bad science, sa comunicare. Conosciamo tutti il poster che girava negli stati uniti negli anni ’60 in cui si vedeva un medico che fumava Camel, “la preferita dai medici”. La Camel regalava stecche di Camel ai medici, e poi andava a chiedergli che sigarette fumavano. Dov’era l’ordine dei medici in quell’occasione (American Medical Association)? Per anni le multinazionali del tabacco poterono dire che non c’era relazione tra il cancro e il fumo. Chi fornì loro le basi “scientifiche” per dirlo? Bad science.
Anche la scienza asservita ai regimi sa comunicare. Il mondo scientifico italiano toccò il fondo quando fu pubblicato Il Manifesto della Razza nel 1938, un documento voluto dal regime Fascista, firmato da una decina di zoologi, antropologi, biologi italiani in cui si dimostrava tanto l’esistenza di una Razza Italiana, neanche fossimo dei Labrador, quanto la sua superiorità nei confronti della Razza Ebraica. Fu la base teorica per spedire gli ebrei nei campi di concentramento tedeschi. In quel caso furono paura, opportunismo, fervore ideologico, che traviarono gli scienziati.

La scienza libera, poverina, non ha né le armi della coercizione né il denaro per farsi sentire al di sopra del frastuono dei saltimbanchi; eppure è la scienza libera, e solo quella, che fa le scoperte vere e importanti, che ci allungano la vita, che ci fanno volare, comunicare, guarire.

Ma anche gli scienziati e i ricercatori sono uomini e donne. Hanno gli stessi identici difetti degli uomini e delle donne che fanno altre cose. Possono essere meschini, invidiosi, calcolatori, arroganti, interessati, disonesti, o lavarsi poco. E allora perché quello che dicono loro dovrebbe avere più senso di quello che dicono i non addetti ai lavori?

Per il processo che li porta a raggiungere le loro conclusioni e che le seleziona. Che funziona così:

1 si raccolgono dei dati intorno a un fenomeno naturale.

Questi dati devono essere il più possibile chiari e quantitativi. Possono essere riguardanti una malattia, un animale, un fenomeno geologico, una particella subatomica, o una ricostruzione storica.

2 Osservando i dati, si formula una teoria su come funziona il fenomeno che si sta osservando. Una teoria per avere senso deve avere diverse caratteristiche: per esempio deve spiegare il fenomeno altrettanto bene o meglio di una teoria già esistente. Deve anche avere un potere predittivo, ovvero deve essere in grado di spiegare non solo il fenomeno osservato ma anche altri fenomeni analoghi, o non ancora accaduti.

3 Tutto questo processo deve essere replicabile. Ovvero perché la teoria abbia valore deve essere possibile per un altro scienziato, seguendo le medesime procedure, calcoli o esperimenti, di arrivare ai medesimi risultati e conclusioni. Questo tipo di controllo è una prova fondamentale della bontà della ricerca.

4 A questo punto lo scienziato diffonde l’informazione, ovvero pubblica un articolo scientifico.

Perché l’articolo sia pubblicato, altri scienziati, che lui non conosce e che non sanno chi sia, devono verificare l’articolo e confermare che va bene. Questo processo si chiama peer review ed è fondamentale.

Solo adesso una teoria entra nella letteratura scientifica e la si insegna nelle università. Se diverse teorie spiegano ugualmente un fenomeno, verranno tutte insegnate, fino a che non ne prevarrà una.

Quando un individuo si mette a pubblicare le sue cose da solo, o sui social, aggirando questo processo, di solito lo fa perché le sue teorie non sono abbastanza solide, e verrebbero bocciate. Invece di migliorarle, o ripensarle, decide di barare. La gran parte dei cosiddetti scienziati che impazzano sui social agiscono così.

Il processo è imperfetto, naturalmente: ci sono errori, frodi, furbizie, a tutti i livelli. Ma, alla fine, funziona. Funziona, senza dubbio. Se guardiamo a tutti i parametri dell’umanità, nel suo progresso durante gli ultimi secoli: popolazione, aspettativa di vita, accesso alle cure mediche, alfabetismo, mobilità, ricchezza diffusa, cultura diffusa, accesso all’automazione e all’informazione, è chiaro che la scienza e la tecnologia hanno portato l’umanità a un livello medio di vita mai raggiunto prima e in costante ascesa.

Senza dimenticare i “buchi”: chi è rimasto indietro, le regioni del mondo dove il progresso non arriva, o arriva male, dove si muore ancora per malattie altrove debellate. Anche se diminuite, queste sacche di umanità tradita esistono e non vanno mai dimenticate.

E allora, questa scienza “buona”, cosa deve fare?

La scienza ci può salvare? La scienza si può salvare?

Prima parte

1.       L’effetto Sagan e la scienza sconfitta

Carl Sagan è stato un grande scienziato del XX secolo, e un grande divulgatore scientifico. 

Anzi, fare il divulgatore scientifico gli ha in parte limitato la carriera scientifica, per un motivo molto semplice: i colleghi scienziati tendevano a non considerare il suo lavoro, ritenendolo, in quanto divulgatore, scrittore di libri, esposto ai media, una specie di celebrità, e quindi non uno scienziato serio.



Sbagliavano. Sagan è stato una grande mente e ha ispirato moltissime persone a occuparsi di temi importanti, etici, ambientali e, naturalmente, scientifici.

Questo, dunque, è l’Effetto Sagan. Se divulghi la scienza, non sei più uno scienziato.


Credo che questa tendenza del mondo scientifico a chiudersi ai “profani” sia pericolosa, e, in ultima analisi, sia dannosa per la scienza stessa.

In realtà abbiamo bisogno del contrario. Grandi scienziati che siano in grado di spiegare a noi umani cosa stanno facendo e perché è importante. Abbiamo bisogno degli altri Carl Sagan. 


Cosa succede se la scienza rinuncia a raccontare ai cittadini le verità scientifiche che emergono dallo studio della natura?

Succede che la storia, ai cittadini, la raccontano altri. E che storia racconteranno? Quella che fa comodo a loro.

Potrebbe essere una storia di complotti, che serve per screditare avversari politici. O una storia in cui un certo prodotto fa miracoli e un altro è nocivo, raccontata per lucrare sulla credulità.

C’è chi racconta storie pseudoscientifiche per dividere la gente in razze. Lo hanno fatto i regimi, e oggi c’è chi ci prova ancora. Altri raccontano storie per fervore religioso, negando il lavoro fatto dalla scienza nei decenni (nei secoli, in realtà: provando, sbagliando, correggendo, riprovando) per spiegare il mondo.


Quando i cittadini (che mi rifiuto di chiamare, bestialmente, “gente”) sono esposti a queste narrazioni interessate, senza una chiara alternativa che venga dalla scienza, ci credono. E una volta catturati, è molto difficile recuperarli. Perché a questo punto si tratta di combattere un avversario, l’ingannatore, sul suo terreno. Quello in cui, distorcendo Einstein “tutto è relativo”. “Ognuno ha diritto alle sue idee”, diventa “ognuno ha diritto alla sua realtà”. “Questo lo dice lei”, come nella ormai celebre frase in cui un professore che spiegava un principio economico è stato zittito da una persona ignorante in materia ma molto agguerrita.

Quando succede questo, la scienza è sconfitta. In pericolo non è l’onore, ma la sopravvivenza. Una scienza sconfitta significa che in ultima analisi il potere politico segue il consenso, e se si permette che il consenso si coaguli intorno a posizioni antiscientifiche, come sta accadendo, la civilizzazione si ferma, arretra. Decisioni importanti riguardanti l’ambiente, la salute, la gestione delle risorse, l’istruzione, vengono prese senza o contro le indicazioni della scienza, a questo punto considerata una voce tra le tante e non un riferimento. I risultati sono stati, sono e saranno sempre catastrofici.

Non si può vincere una guerra così, se non si sa comunicare.

(continua…)