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*Podcast RSI – Arte avvelenata contro l’intelligenza artificiale

Questo articolo è stato migrato al nuovo blog Attivissimo.me. Eventuali aggiornamenti saranno pubblicati lì.

logo del Disinformatico

Pubblicazione iniziale: 2024/06/21 7:12. Ultimo aggiornamento: 2024/07/04
16:15.

È disponibile subito il podcast di oggi de
Il Disinformatico
della Radiotelevisione Svizzera, scritto, montato e condotto dal sottoscritto:
lo trovate
qui sul sito della RSI
(si apre in una finestra/scheda separata) e lo potete scaricare
qui.

Le puntate del Disinformatico sono ascoltabili anche tramite
iTunes,
Google Podcasts,
Spotify
e
feed RSS.

—

[CLIP: La scena del libro avvelenato da “Il Nome della Rosa”]

Le intelligenze artificiali generative, quelle alle quali si può chiedere di
generare un’immagine imitando lo stile di qualunque artista famoso, sono
odiatissime dagli artisti, che già da tempo le accusano di rubare le loro
opere per imparare a imitarle, rovinando il mercato e sommergendo le opere
autentiche in un mare di imitazioni mediocri. La stessa cosa sta succedendo
adesso anche con i film: software come il recentissimo Dream Machine creano
video sfacciatamente ispirati, per non dire copiati, dai film d’animazione
della Pixar.

Le società che operano nel settore dell’intelligenza artificiale stanno
facendo soldi a palate, ma agli artisti di cui imitano il lavoro non arriva
alcun compenso. Pubblicare una foto, un’illustrazione o un video su un sito o
sui social network, come è normale fare per farsi conoscere, significa quasi
sempre che quell’opera verrà acquisita da queste società. E questo vale, oltre
che per le immagini di fotografi e illustratori, anche per le nostre foto
comuni.

Ma ci sono modi per dire di no a tutto questo. Se siete artisti e volete
sapere come impedire o almeno limitare l’abuso delle vostre opere, o se siete
semplicemente persone che vogliono evitare che le aziende usino le foto che
avete scattato per esempio ai vostri figli, potete opporvi almeno in parte a
questo trattamento. E nei casi peggiori potete addirittura mettere del veleno
digitale nelle vostre immagini, così le intelligenze artificiali che le
sfoglieranno ne verranno danneggiate e non le potranno usare, un po’ come nel
romanzo e nel film Il nome della rosa
di cui avete sentito uno spezzone in apertura.

Vi interessa sapere come si fa? Ve lo racconto in questa puntata del
Disinformatico, il podcast della Radiotelevisione Svizzera dedicato
alle notizie e alle storie strane dell’informatica. Questa è la puntata del 21
giugno 2024. Benvenuti. Io sono Paolo Attivissimo.

[SIGLA di apertura]

Reclutati a forza

I generatori di immagini basati sull’intelligenza artificiale sono diventati
estremamente potenti e realistici nel giro di pochissimo tempo. Il problema è
che questi generatori sono stati creati, o più precisamente addestrati,
usando le immagini di moltissimi artisti, senza il loro consenso e senza
riconoscere loro alcun compenso.

Ogni intelligenza artificiale, infatti, ha bisogno di acquisire enormi
quantità di dati. Una IA concepita per generare testi deve leggere miliardi di
pagine di testo; una IA pensata per generare immagini deve “guardare”, per
così dire, milioni di immagini, e così via. Il problema è che questi dati
spesso sono presi da Internet in maniera indiscriminata, senza chiedere
permessi e senza dare compensi.

Gli artisti dell’immagine, per esempio grafici, illustratori, fotografi e
creatori di video, normalmente pubblicano le proprie opere su Internet,
specialmente nei social network, per farsi conoscere, e quindi anche i loro
lavori vengono acquisiti dalle intelligenze artificiali.

Il risultato di questa pesca a strascico è che oggi è possibile chiedere a un
generatore di immagini di creare una foto sintetica o un’illustrazione nello
stile di qualunque artista, per esempio un uomo in bicicletta nello stile di
Gustav Klimt, di Raffaello, di Andy Warhol o dei mosaicisti bizantini, e si
ottiene in una manciata di secondi un’immagine che scimmiotta il modo di
disegnare o dipingere o creare mosaici o fare fotografie di quegli artisti. In
alcuni casi si può addirittura inviare a questi generatori un’immagine
autentica creata da uno specifico artista e chiedere di generarne una versione
modificata. E lo si può fare anche per gli artisti ancora in vita, che non
sono per nulla contenti di vedere che un software può sfornare in pochi
istanti migliaia di immagini che scopiazzano le loro fatiche.

DALL-E 3 cerca di imitare lo stile di Klimt.
DALL-E 3 genera questa immagine di un uomo in bicicletta nello stile dei
mosaicisti bizantini.
DALL-E 3 cerca di imitare lo stile di Raffaello.

Sono imitazioni spesso grossolane, che non ingannerebbero mai una persona
esperta ma che sono più che passabili per molti utenti comuni, che quindi
finiscono per non comperare gli originali. Per gli artisti diventa insomma più
difficile guadagnarsi da vivere con la propria arte, e quello che è peggio è
che i loro mancati ricavi diventano profitti per aziende stramiliardarie.

Inoltre pochi giorni fa è stato presentato il software
Dream Machine, che permette di
generare brevi spezzoni di video partendo da una semplice descrizione
testuale, come fa già Sora di OpenAI, con la differenza che Sora è riservato
agli addetti ai lavori, mentre Dream Machine è pubblicamente disponibile. Gli
esperti hanno notato ben presto che nei video dimostrativi di Dream Machine
non c’è solo un chiaro riferimento allo stile dei cartoni animati della Pixar:
c’è proprio
Mike Wazowski
di Monsters & Co, copiato di peso.

Un video realizzato con Dream Machine, chiaramente ispirato ai personaggi di
Monsters & Co.
Fotogramma tratto dal video, a 0:57 circa. Wazowski è ben visibile a sinistra
dello zucchero filato.

Sarà interessante vedere come la prenderà la Disney, che detiene i diritti di
questi personaggi e non è mai stata particolarmente tenera con chi viola il
suo copyright.

Il problema delle immagini acquisite senza consenso dalle intelligenze
artificiali riguarda anche le persone comuni che si limitano a fare foto di se
stessi o dei propri figli. L’associazione Human Rights Watch, ai primi di
giugno, ha
segnalato
che negli archivi di immagini usati per addestrare le intelligenze artificiali
più famose si trovano foto di bambini reali, tratte dai social network, con
tanto di nomi e cognomi che li identificano. Questi volti possono quindi
riemergere nelle foto sintetiche illegali di abusi su minori, per esempio.

Il problema, insomma, è serio e tocca tutti. Vediamo quali sono le soluzioni.

Fermate il mondo, voglio scendere

Togliere tutte le proprie immagini da Internet, o non pubblicarle affatto
online, è sicuramente una soluzione drasticamente efficace, in linea di
principio, ma in concreto è una strada impraticabile per la maggior parte
delle persone e soprattutto per gli artisti e i fotografi, per i quali
Internet è da sempre la vetrina che permette loro di farsi conoscere e di
trovare chi apprezza le loro creazioni. E comunque ci sarà sempre qualcuno che
le pubblicherà online, quelle immagini, per esempio nelle versioni digitali
delle riviste o dei cataloghi delle mostre.

Un altro approccio che viene facilmente in mente è il cosiddetto
watermarking: la sovrapposizione di diciture semitrasparenti che
mascherano in parte l’immagine ma la lasciano comunque visibile, come fanno le
grandi aziende di immagini stock, per esempio Getty Images, Shutterstock o
Adobe. Ma le intelligenze artificiali attuali sono in grado di ignorare queste
diciture, per cui questa tecnica è un deterrente contro la pubblicazione non
autorizzata ma non contro l’uso delle immagini per l’addestramento delle IA.

Va un po’ meglio se si usa il cosiddetto opt-out: l’artista manda un
esemplare della propria foto o illustrazione ai grandi gestori di intelligenze
artificiali e chiede formalmente che quell’immagine sia esclusa d’ora in poi
dall’addestramento o training dei loro prodotti. Lo si può fare per
esempio per DALL-E 3 di
OpenAI,
che viene usato anche dai generatori di immagini di Microsoft, oppure per
Midjourney e Stability AI, mandando una mail agli
appositi indirizzi. Lo si può fare anche per le intelligenze artificiali gestite da Meta, ma
con molte
limitazioni e complicazioni. Trovate comunque tutti i link a queste risorse su Disinformatico.info.

Il problema di questa tecnica di opt-out è che è tediosissima: in
molti casi richiede infatti che venga inviato a ogni gestore di generatori di
immagini un esemplare di ogni singola illustrazione o foto da escludere, e
quell’esemplare va descritto in dettaglio. Se un artista ha centinaia o
migliaia di opere, come capita spesso, segnalarle una per una è semplicemente
impensabile, ma è forse fattibile invocare questa esclusione almeno per le
immagini più rappresentative o significative dello stile di un artista o di un
fotografo.

C’è anche un’altra strada percorribile: pubblicare le proprie immagini
soltanto sul proprio sito personale o aziendale, e inserire nel sito del
codice che dica a OpenAI e agli altri gestori di intelligenze artificiali di
non sfogliare le pagine del sito e quindi di non acquisire le immagini
presenti in quelle pagine.

In gergo tecnico, si inserisce nel file robots.txt del proprio sito una
riga di testo che vieta l’accesso al crawler di OpenAI e compagni.
Anche in questo caso, le istruzioni per OpenAI e per altre società sono
disponibili su Disinformatico.info [le istruzioni per OpenAI sono
qui; quelle per altre
società sono
qui].

[2024/06/25 11:30: In alcuni casi si può anche
bloccare il range di indirizzi IP di ChatGPT. In questo modo non serve chiedere per favore, come nel caso di robot.txt, ma si blocca e basta]

Si può anche tentare la cosiddetta segmentazione: in pratica, le
immagini non vengono pubblicate intatte, ma vengono suddivise in porzioni
visualizzate una accanto all’altra, un po’ come le tessere di un mosaico, per
cui le intelligenze artificiali non riescono a “vedere”, per così dire,
l’immagine completa, mentre una persona la vede perfettamente. Uno dei siti
che offrono questo approccio è
Kin.art.

Tutti questi metodi funzionano abbastanza bene: non sono rimedi assoluti, ma
perlomeno aiutano a contenere il danno escludendo le principali piattaforme di
generazione di immagini. Tuttavia sono molto onerosi, e ci sarà sempre qualche
start-up senza scrupoli che ignorerà le richieste di esclusione o
troverà qualche modo di eludere questi ostacoli. Sarebbe bello se ci fosse un
modo per rendere le proprie immagini inutilizzabili dalle intelligenze
artificiali in generale, a prescindere da dove sono pubblicate.

Quel modo c’è, ed è piuttosto drastico: consiste nell’iniettare veleno
digitale nelle proprie creazioni.

Veleno digitale: IA contro IA

Parlare di veleno non è un’esagerazione: il termine tecnico per questo metodo
è infatti
data poisoning, che si traduce con “avvelenamento dei dati”. In pratica consiste
nell’alterare i dati usati per l’addestramento di un’intelligenza artificiale
in modo che le sue elaborazioni diano risultati errati o completamente
inattendibili.

Nel caso specifico della protezione delle proprie immagini, il
data poisoning consiste nel modificare queste immagini in modo che
contengano alterazioni che non sono visibili a occhio nudo ma che confondono o
bloccano completamente il processo di addestramento di un’intelligenza
artificiale. Semplificando, l’intelligenza artificiale acquisisce una foto del
vostro gatto, ma grazie a queste alterazioni la interpreta come se fosse la
foto di un cane, di una giraffa o di una betoniera, anche se all’occhio umano
si tratta chiaramente della foto di un bellissimo gatto.

Ci sono programmi appositi per alterare le immagini in questo modo:
Glaze e
Nightshade,
per esempio, sono gratuiti e disponibili per Windows e macOS. Richiedono
parecchia potenza di calcolo e svariati minuti di elaborazione per ciascuna
immagine, ma è possibile dare loro un elenco di immagini e farle elaborare
tutte automaticamente. Non sono infallibili, e alcune aziende di intelligenza
artificiale adottano già tecniche di difesa contro queste alterazioni. Ma
nella maggior parte dei casi queste tecniche consistono semplicemente
nell’ignorare qualunque immagine che contenga indicatori di queste
alterazioni, per cui se il vostro scopo è semplicemente evitare che le vostre
immagini vengano incluse nell’addestramento di un’intelligenza artificiale,
Glaze e Nightshade vanno benissimo.

Trilli, la gatta del Maniero Digitale, in versione normale…
…e in versione “avvelenata” con Glaze.

Mist è un altro programma di
questo tipo, ma invece di alterare le immagini in modo che la IA le interpreti
in modo completamente errato le modifica in una maniera speciale che fa
comparire una sorta di watermark o sovrimpressione decisamente
sgradevole, una sorta di velo di geroglifici, in ogni immagine generata
partendo da immagini trattate con Mist, che come i precedenti è gratuito e
disponibile per macOS e Windows e richiede una scheda grafica piuttosto
potente e tempi di elaborazione significativi.

C’è una sottile ironia nell’usare software basati sull’intelligenza
artificiale per sconfiggere le aziende basate sull’intelligenza artificiale,
ma in tutta questa rincorsa fra guardie e ladri non bisogna dimenticare che
questi software consumano quantità preoccupanti di energia per i loro calcoli
straordinariamente complessi: a gennaio 2024, l’Agenzia Internazionale
dell’Energia (IEA) ha pubblicato una
stima
secondo la quale il 4% della produzione di energia mondiale nel 2026 sarà
assorbito dai data center, dalle criptovalute e dall’intelligenza
artificiale. Per dare un’idea di cosa significhi, il 4% equivale al consumo
energetico di tutto il Giappone.*

*
“Electricity consumption from data centres, artificial intelligence (AI)
and the cryptocurrency sector could double by 2026. Data centres are
significant drivers of growth in electricity demand in many regions. After
globally consuming an estimated 460 terawatt-hours (TWh) in 2022, data
centres’ total electricity consumption could reach more than 1 000 TWh in
2026. This demand is roughly equivalent to the electricity consumption of
Japan”
(pag. 8).

La stessa agenzia ha calcolato che una singola ricerca in Google consuma 0,3
wattora di energia elettrica
[dato risalente al 2009, probabilmente migliorato da allora], mentre
una singola richiesta a ChatGPT ne consuma 2,9, ossia quasi dieci volte di
più. Per fare un paragone, se tutti usassero ChatGPT invece di Google per
cercare informazioni, la richiesta di energia aumenterebbe di 10 terawattora
l’anno, pari ai consumi annui di un milione e mezzo di europei.*

*
“Search tools like Google could see a tenfold increase of their
electricity demand in the case of fully implementing AI in it. When
comparing the average electricity demand of a typical Google search (0.3
Wh of electricity) to OpenAI’s ChatGPT (2.9 Wh per request), and
considering 9 billion searches daily, this would require almost 10 TWh of
additional electricity in a year.“
(pag. 34, che cita come fonte l’articolo accademico del 2023
The growing energy footprint of artificial intelligence di Alex De
Vries su Joule,
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.09.004).
Il dato di 0,1 Wh (1 kJ) è citato da Google in
questo post del 2009:
“Together with other work performed before your search even starts (such
as building the search index) this amounts to 0.0003 kWh of energy per
search, or 1 kJ. For comparison, the average adult needs about 8000 kJ a
day of energy from food, so a Google search uses just about the same
amount of energy that your body burns in ten seconds. In terms of
greenhouse gases, one Google search is equivalent to about 0.2 grams of
CO2. The current EU standard for tailpipe emissions calls for 140 grams of
CO2 per kilometer driven, but most cars don’t reach that level yet. Thus,
the average car driven for one kilometer (0.6 miles for those in the U.S.)
produces as many greenhouse gases as a thousand Google searches.”
FullFact ha svolto una
ricerca
sull’argomento e non ha trovato dati più recenti, ma nota che
“Google told us that since then it has made its data centres more energy
efficient. We also spoke to Yannick Oswald, a PhD researcher in energy
footprints at the University of Leeds who told us that if the energy
consumption of a Google search has changed since 2009, it’s most likely to
have decreased due to improvements in energy efficiency”.
Il confronto con il consumo degli utenti europei è tratto da
questo articolo di Vox di marzo 2024.

Pensateci, la prossima volta che invece di usare un motore di ricerca vi
affidate a un’intelligenza artificiale online.


Fonti aggiuntive:
How to keep your art out of AI generators, The Verge;
How watermarks can help protect against fraud with generative AI like
ChatGPT, Fast Company.

Scritto da Paolo Attivissimo per il blog Il Disinformatico. Ripubblicabile liberamente se viene inclusa questa dicitura (dettagli). Sono ben accette le donazioni Paypal.
Il Maniero Digitale diventa anche Maniero Fotovoltaico

Il Maniero Digitale diventa anche Maniero Fotovoltaico

Ultimo aggiornamento: 2024/08/16 14.00.

Da metà luglio il Maniero Digitale ha attivato un impianto fotovoltaico collettivo da 282 kWp. Ora i criticoni dell’auto elettrica non possono più attaccarmi dicendo che la corrente che uso arriva da centrali inquinanti. A parte che le centrali inquinano comunque molto meno di milioni di marmitte di dubbia manutenzione, adesso l’energia elettrica mi arriva direttamente dal sole, sul tetto di casa, a chilometri zero. Da dove arriva di preciso la benzina o il gasolio che mettono dentro la loro auto? E come ci arriva? Appunto. 

I kWp (kilowatt di picco) sono un valore di riferimento che si usa per indicare in modo standardizzato la potenza massima teorica di un impianto fotovoltaico. Ci sono tante piccole cose da imparare, e tante piccole abitudini da cambiare, in cambio del piacere di bollette più leggere e di un impatto ambientale ridotto. Adesso carichiamo le auto di giorno invece che di notte, e di giorno facciamo andare lavatrice e lavastoviglie, che prima accendevamo la sera. Lo scaldabagno è elettrico ad accumulo, e adesso accendiamo anche lui la mattina, quando i pannelli cominciano a produrre, e lo spegniamo nel tardo pomeriggio.

Allego un paio di schermate del sistema di monitoraggio al quale ho accesso via Internet, come tutti i proprietari delle case della residenza in cui si trova il Maniero Digitale. In rosso c’è il consumo dell’intera residenza quando non viene coperto dai pannelli, in giallo c’è la produzione complessiva e in verde c’è il consumo coperto dai pannelli.

Il picco di consumi notturni intorno alle 22 è probabilmente legato all’accensione degli scaldabagno della residenza, che per ora si accendono automaticamente di notte per sfruttare la tariffa elettrica notturna come in passato (noi invece lo commutiamo manualmente e probabilmente installeremo un timer per automatizzare accensione e spegnimento).

Come noterete, per buona parte della giornata abbiamo moltissima potenza in eccedenza, ma adesso siamo in estate, quindi con la massima insolazione, e questo impianto è pensato per gestire almeno in parte le future termopompe per il riscaldamento delle singole case.

Sulle tariffe definitive sto ancora aspettando una comunicazione formale. Le pubblicherò non appena le avrò, per fare due conti sulla convenienza puramente economica. Ma avere energia dal sole, tagliando fuori tutta la filiera del petrolio e i suoi gestori a dir poco impresentabili, non ha prezzo.

—

Aggiungo man mano qualche dato che mi è stato chiesto nei commenti.

  • Abbiamo iniziato a parlare di impianto fotovoltaico collettivo almeno a fine 2021 (la prima proposta che abbiamo ricevuto e che ho tenuto è di dicembre 2021).
  • Il consumo complessivo annuo del Maniero Digitale (casa mia, non tutte le villette della residenza) è stato 8560 kWh negli ultimi 12 mesi, tutto compreso: auto elettriche, scaldabagno elettrico, fornelli elettrici, condizionatori elettrici, secondo la bolletta più recente.
  • Questo consumo annuo ci è costato 2’523,06 CHF (2647 euro) IVA compresa, per cui a torta finita abbiamo pagato mediamente 29,47 centesimi al kWh.
  • Il nostro contatore è abilitato a erogare fino a 17 kW, e infatti carico spesso l’auto a 10 kW a casa. Comodissimo.
  • Se i dati di progetto (datati 2022) che ho ricevuto corrispondono a quello che è stato poi realizzato (ci possono essere stati cambiamenti in corso d’opera), l’impianto copre una superficie di 1390 metri quadrati sui tetti della residenza ed è composto da 695 moduli (i pannelli sono molti di meno). Il software di monitoraggio (SolarLog) mi dice che ci sono sette inverter.
  • Formalmente la residenza è classificata come Raggruppamento ai fini del Consumo Proprio o RCP.
Scritto da Paolo Attivissimo per il blog Il Disinformatico. Ripubblicabile liberamente se viene inclusa questa dicitura (dettagli). Sono ben accette le donazioni Paypal.

Podcast RSI – Arte avvelenata contro l’intelligenza artificiale


Questo articolo è importato dal mio blog precedente Il Disinformatico: l’originale (con i commenti dei lettori) è qui.

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Pubblicazione iniziale: 2024/06/21 7:12. Ultimo aggiornamento: 2024/07/04 16:15.

È disponibile subito il podcast di oggi de Il Disinformatico della Radiotelevisione Svizzera, scritto, montato e condotto dal sottoscritto: lo trovate qui sul sito della RSI (si apre in una finestra/scheda separata) e lo potete scaricare qui.

Le puntate del Disinformatico sono ascoltabili anche tramite iTunes, Google Podcasts, Spotify e feed RSS.

[CLIP: La scena del libro avvelenato da “Il Nome della Rosa”]

Le intelligenze artificiali generative, quelle alle quali si può chiedere di generare un’immagine imitando lo stile di qualunque artista famoso, sono odiatissime dagli artisti, che già da tempo le accusano di rubare le loro opere per imparare a imitarle, rovinando il mercato e sommergendo le opere autentiche in un mare di imitazioni mediocri. La stessa cosa sta succedendo adesso anche con i film: software come il recentissimo Dream Machine creano video sfacciatamente ispirati, per non dire copiati, dai film d’animazione della Pixar.

Le società che operano nel settore dell’intelligenza artificiale stanno facendo soldi a palate, ma agli artisti di cui imitano il lavoro non arriva alcun compenso. Pubblicare una foto, un’illustrazione o un video su un sito o sui social network, come è normale fare per farsi conoscere, significa quasi sempre che quell’opera verrà acquisita da queste società. E questo vale, oltre che per le immagini di fotografi e illustratori, anche per le nostre foto comuni.

Ma ci sono modi per dire di no a tutto questo. Se siete artisti e volete sapere come impedire o almeno limitare l’abuso delle vostre opere, o se siete semplicemente persone che vogliono evitare che le aziende usino le foto che avete scattato per esempio ai vostri figli, potete opporvi almeno in parte a questo trattamento. E nei casi peggiori potete addirittura mettere del veleno digitale nelle vostre immagini, così le intelligenze artificiali che le sfoglieranno ne verranno danneggiate e non le potranno usare, un po’ come nel romanzo e nel film Il nome della rosa di cui avete sentito uno spezzone in apertura.

Vi interessa sapere come si fa? Ve lo racconto in questa puntata del Disinformatico, il podcast della Radiotelevisione Svizzera dedicato alle notizie e alle storie strane dell’informatica. Questa è la puntata del 21 giugno 2024. Benvenuti. Io sono Paolo Attivissimo.

[SIGLA di apertura]

Reclutati a forza

I generatori di immagini basati sull’intelligenza artificiale sono diventati estremamente potenti e realistici nel giro di pochissimo tempo. Il problema è che questi generatori sono stati creati, o più precisamente addestrati, usando le immagini di moltissimi artisti, senza il loro consenso e senza riconoscere loro alcun compenso.

Ogni intelligenza artificiale, infatti, ha bisogno di acquisire enormi quantità di dati. Una IA concepita per generare testi deve leggere miliardi di pagine di testo; una IA pensata per generare immagini deve “guardare”, per così dire, milioni di immagini, e così via. Il problema è che questi dati spesso sono presi da Internet in maniera indiscriminata, senza chiedere permessi e senza dare compensi.

Gli artisti dell’immagine, per esempio grafici, illustratori, fotografi e creatori di video, normalmente pubblicano le proprie opere su Internet, specialmente nei social network, per farsi conoscere, e quindi anche i loro lavori vengono acquisiti dalle intelligenze artificiali.

Il risultato di questa pesca a strascico è che oggi è possibile chiedere a un generatore di immagini di creare una foto sintetica o un’illustrazione nello stile di qualunque artista, per esempio un uomo in bicicletta nello stile di Gustav Klimt, di Raffaello, di Andy Warhol o dei mosaicisti bizantini, e si ottiene in una manciata di secondi un’immagine che scimmiotta il modo di disegnare o dipingere o creare mosaici o fare fotografie di quegli artisti. In alcuni casi si può addirittura inviare a questi generatori un’immagine autentica creata da uno specifico artista e chiedere di generarne una versione modificata. E lo si può fare anche per gli artisti ancora in vita, che non sono per nulla contenti di vedere che un software può sfornare in pochi istanti migliaia di immagini che scopiazzano le loro fatiche.

DALL-E 3 cerca di imitare lo stile di Klimt.
DALL-E 3 genera questa immagine di un uomo in bicicletta nello stile dei mosaicisti bizantini.
DALL-E 3 cerca di imitare lo stile di Raffaello.

Sono imitazioni spesso grossolane, che non ingannerebbero mai una persona esperta ma che sono più che passabili per molti utenti comuni, che quindi finiscono per non comperare gli originali. Per gli artisti diventa insomma più difficile guadagnarsi da vivere con la propria arte, e quello che è peggio è che i loro mancati ricavi diventano profitti per aziende stramiliardarie.

Inoltre pochi giorni fa è stato presentato il software Dream Machine, che permette di generare brevi spezzoni di video partendo da una semplice descrizione testuale, come fa già Sora di OpenAI, con la differenza che Sora è riservato agli addetti ai lavori, mentre Dream Machine è pubblicamente disponibile. Gli esperti hanno notato ben presto che nei video dimostrativi di Dream Machine non c’è solo un chiaro riferimento allo stile dei cartoni animati della Pixar: c’è proprio Mike Wazowski di Monsters & Co, copiato di peso.

Un video realizzato con Dream Machine, chiaramente ispirato ai personaggi di Monsters & Co.
Fotogramma tratto dal video, a 0:57 circa. Wazowski è ben visibile a sinistra dello zucchero filato.

Sarà interessante vedere come la prenderà la Disney, che detiene i diritti di questi personaggi e non è mai stata particolarmente tenera con chi viola il suo copyright.

Il problema delle immagini acquisite senza consenso dalle intelligenze artificiali riguarda anche le persone comuni che si limitano a fare foto di se stessi o dei propri figli. L’associazione Human Rights Watch, ai primi di giugno, ha segnalato che negli archivi di immagini usati per addestrare le intelligenze artificiali più famose si trovano foto di bambini reali, tratte dai social network, con tanto di nomi e cognomi che li identificano. Questi volti possono quindi riemergere nelle foto sintetiche illegali di abusi su minori, per esempio.

Il problema, insomma, è serio e tocca tutti. Vediamo quali sono le soluzioni.

Fermate il mondo, voglio scendere

Togliere tutte le proprie immagini da Internet, o non pubblicarle affatto online, è sicuramente una soluzione drasticamente efficace, in linea di principio, ma in concreto è una strada impraticabile per la maggior parte delle persone e soprattutto per gli artisti e i fotografi, per i quali Internet è da sempre la vetrina che permette loro di farsi conoscere e di trovare chi apprezza le loro creazioni. E comunque ci sarà sempre qualcuno che le pubblicherà online, quelle immagini, per esempio nelle versioni digitali delle riviste o dei cataloghi delle mostre.

Un altro approccio che viene facilmente in mente è il cosiddetto watermarking: la sovrapposizione di diciture semitrasparenti che mascherano in parte l’immagine ma la lasciano comunque visibile, come fanno le grandi aziende di immagini stock, per esempio Getty Images, Shutterstock o Adobe. Ma le intelligenze artificiali attuali sono in grado di ignorare queste diciture, per cui questa tecnica è un deterrente contro la pubblicazione non autorizzata ma non contro l’uso delle immagini per l’addestramento delle IA.

Va un po’ meglio se si usa il cosiddetto opt-out: l’artista manda un esemplare della propria foto o illustrazione ai grandi gestori di intelligenze artificiali e chiede formalmente che quell’immagine sia esclusa d’ora in poi dall’addestramento o training dei loro prodotti. Lo si può fare per esempio per DALL-E 3 di OpenAI, che viene usato anche dai generatori di immagini di Microsoft, oppure per Midjourney e Stability AI, mandando una mail agli appositi indirizzi. Lo si può fare anche per le intelligenze artificiali gestite da Meta, ma con molte limitazioni e complicazioni. Trovate comunque tutti i link a queste risorse su Disinformatico.info.

Il problema di questa tecnica di opt-out è che è tediosissima: in molti casi richiede infatti che venga inviato a ogni gestore di generatori di immagini un esemplare di ogni singola illustrazione o foto da escludere, e quell’esemplare va descritto in dettaglio. Se un artista ha centinaia o migliaia di opere, come capita spesso, segnalarle una per una è semplicemente impensabile, ma è forse fattibile invocare questa esclusione almeno per le immagini più rappresentative o significative dello stile di un artista o di un fotografo.

C’è anche un’altra strada percorribile: pubblicare le proprie immagini soltanto sul proprio sito personale o aziendale, e inserire nel sito del codice che dica a OpenAI e agli altri gestori di intelligenze artificiali di non sfogliare le pagine del sito e quindi di non acquisire le immagini presenti in quelle pagine.

In gergo tecnico, si inserisce nel file robots.txt del proprio sito una riga di testo che vieta l’accesso al crawler di OpenAI e compagni. Anche in questo caso, le istruzioni per OpenAI e per altre società sono disponibili su Disinformatico.info [le istruzioni per OpenAI sono qui; quelle per altre società sono qui].

[2024/06/25 11:30: In alcuni casi si può anche bloccare il range di indirizzi IP di ChatGPT. In questo modo non serve chiedere per favore, come nel caso di robot.txt, ma si blocca e basta]

Si può anche tentare la cosiddetta segmentazione: in pratica, le immagini non vengono pubblicate intatte, ma vengono suddivise in porzioni visualizzate una accanto all’altra, un po’ come le tessere di un mosaico, per cui le intelligenze artificiali non riescono a “vedere”, per così dire, l’immagine completa, mentre una persona la vede perfettamente. Uno dei siti che offrono questo approccio è Kin.art.

Tutti questi metodi funzionano abbastanza bene: non sono rimedi assoluti, ma perlomeno aiutano a contenere il danno escludendo le principali piattaforme di generazione di immagini. Tuttavia sono molto onerosi, e ci sarà sempre qualche start-up senza scrupoli che ignorerà le richieste di esclusione o troverà qualche modo di eludere questi ostacoli. Sarebbe bello se ci fosse un modo per rendere le proprie immagini inutilizzabili dalle intelligenze artificiali in generale, a prescindere da dove sono pubblicate.

Quel modo c’è, ed è piuttosto drastico: consiste nell’iniettare veleno digitale nelle proprie creazioni.

Veleno digitale: IA contro IA

Parlare di veleno non è un’esagerazione: il termine tecnico per questo metodo è infatti data poisoning, che si traduce con “avvelenamento dei dati”. In pratica consiste nell’alterare i dati usati per l’addestramento di un’intelligenza artificiale in modo che le sue elaborazioni diano risultati errati o completamente inattendibili.

Nel caso specifico della protezione delle proprie immagini, il data poisoning consiste nel modificare queste immagini in modo che contengano alterazioni che non sono visibili a occhio nudo ma che confondono o bloccano completamente il processo di addestramento di un’intelligenza artificiale. Semplificando, l’intelligenza artificiale acquisisce una foto del vostro gatto, ma grazie a queste alterazioni la interpreta come se fosse la foto di un cane, di una giraffa o di una betoniera, anche se all’occhio umano si tratta chiaramente della foto di un bellissimo gatto.

Ci sono programmi appositi per alterare le immagini in questo modo: Glaze e Nightshade, per esempio, sono gratuiti e disponibili per Windows e macOS. Richiedono parecchia potenza di calcolo e svariati minuti di elaborazione per ciascuna immagine, ma è possibile dare loro un elenco di immagini e farle elaborare tutte automaticamente. Non sono infallibili, e alcune aziende di intelligenza artificiale adottano già tecniche di difesa contro queste alterazioni. Ma nella maggior parte dei casi queste tecniche consistono semplicemente nell’ignorare qualunque immagine che contenga indicatori di queste alterazioni, per cui se il vostro scopo è semplicemente evitare che le vostre immagini vengano incluse nell’addestramento di un’intelligenza artificiale, Glaze e Nightshade vanno benissimo.

Trilli, la gatta del Maniero Digitale, in versione normale…
…e in versione “avvelenata” con Glaze.

Mist è un altro programma di questo tipo, ma invece di alterare le immagini in modo che la IA le interpreti in modo completamente errato le modifica in una maniera speciale che fa comparire una sorta di watermark o sovrimpressione decisamente sgradevole, una sorta di velo di geroglifici, in ogni immagine generata partendo da immagini trattate con Mist, che come i precedenti è gratuito e disponibile per macOS e Windows e richiede una scheda grafica piuttosto potente e tempi di elaborazione significativi.

C’è una sottile ironia nell’usare software basati sull’intelligenza artificiale per sconfiggere le aziende basate sull’intelligenza artificiale, ma in tutta questa rincorsa fra guardie e ladri non bisogna dimenticare che questi software consumano quantità preoccupanti di energia per i loro calcoli straordinariamente complessi: a gennaio 2024, l’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) ha pubblicato una stima secondo la quale il 4% della produzione di energia mondiale nel 2026 sarà assorbito dai data center, dalle criptovalute e dall’intelligenza artificiale. Per dare un’idea di cosa significhi, il 4% equivale al consumo energetico di tutto il Giappone.*

* “Electricity consumption from data centres, artificial intelligence (AI) and the cryptocurrency sector could double by 2026. Data centres are significant drivers of growth in electricity demand in many regions. After globally consuming an estimated 460 terawatt-hours (TWh) in 2022, data centres’ total electricity consumption could reach more than 1 000 TWh in 2026. This demand is roughly equivalent to the electricity consumption of Japan” (pag. 8).

La stessa agenzia ha calcolato che una singola ricerca in Google consuma 0,3 wattora di energia elettrica [dato risalente al 2009, probabilmente migliorato da allora], mentre una singola richiesta a ChatGPT ne consuma 2,9, ossia quasi dieci volte di più. Per fare un paragone, se tutti usassero ChatGPT invece di Google per cercare informazioni, la richiesta di energia aumenterebbe di 10 terawattora l’anno, pari ai consumi annui di un milione e mezzo di europei.*

* “Search tools like Google could see a tenfold increase of their electricity demand in the case of fully implementing AI in it. When comparing the average electricity demand of a typical Google search (0.3 Wh of electricity) to OpenAI’s ChatGPT (2.9 Wh per request), and considering 9 billion searches daily, this would require almost 10 TWh of additional electricity in a year.“ (pag. 34, che cita come fonte l’articolo accademico del 2023 The growing energy footprint of artificial intelligence di Alex De Vries su Joule, https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.09.004).
Il dato di 0,1 Wh (1 kJ) è citato da Google in questo post del 2009: “Together with other work performed before your search even starts (such as building the search index) this amounts to 0.0003 kWh of energy per search, or 1 kJ. For comparison, the average adult needs about 8000 kJ a day of energy from food, so a Google search uses just about the same amount of energy that your body burns in ten seconds. In terms of greenhouse gases, one Google search is equivalent to about 0.2 grams of CO2. The current EU standard for tailpipe emissions calls for 140 grams of CO2 per kilometer driven, but most cars don’t reach that level yet. Thus, the average car driven for one kilometer (0.6 miles for those in the U.S.) produces as many greenhouse gases as a thousand Google searches.”
FullFact ha svolto una ricerca sull’argomento e non ha trovato dati più recenti, ma nota che “Google told us that since then it has made its data centres more energy efficient. We also spoke to Yannick Oswald, a PhD researcher in energy footprints at the University of Leeds who told us that if the energy consumption of a Google search has changed since 2009, it’s most likely to have decreased due to improvements in energy efficiency”.
Il confronto con il consumo degli utenti europei è tratto da questo articolo di Vox di marzo 2024.

Pensateci, la prossima volta che invece di usare un motore di ricerca vi affidate a un’intelligenza artificiale online.

Fonti aggiuntive
Storie di Scienza 10: Smaltire i rifiuti nucleari mandandoli nello spazio? Perché no?

Storie di Scienza: Smaltire i rifiuti nucleari mandandoli nello spazio? Perché no?

Ultimo aggiornamento: 2020/06/30 10:40.

Un’astronave Aquila di Spazio 1999 trasporta scorie radioattive sulla Luna.
Credit: Scale Model News.

Gennaio 1976: debutta alla RAI Spazio 1999, una delle rarissime produzioni di fantascienza della RAI (in questo caso una coproduzione con la britannica ITC). Sfoggia un cast di prim’ordine, con attori come Martin Landau e Barbara Bain, effetti speciali sofisticatissimi per l’epoca e un design realistico e ultramoderno (i protagonisti avevano un comunicatore con la TV incorporata che il capitano Kirk di Star Trek se lo sognava). Ambientata, come avrete intuito, nel 1999, che allora era un prossimo futuro, la sua premessa è che la Luna è diventata il deposito sicuro delle scorie radioattive delle centrali nucleari terrestri, gestite tramite il personale della base lunare internazionale Alpha.

Ma ovviamente qualcosa va storto, e le scorie accumulate esplodono, scagliando la Luna fuori dalla sua orbita e lanciandola insieme agli Alphani in un avventuroso viaggio nel cosmo che proseguirà per 48 episodi, suddivisi in due stagioni, con un rimpasto del cast al termine delle prime ventiquattro puntate.

Che premessa stupida, direte voi. Lasciamo stare le incongruenze fisiche più evidenti di Spazio 1999, tipo l’esplosione nucleare che fa da motore per la Luna senza spaccarla in mille frammenti o la velocità molto superiore a quella della luce che la Luna dovrebbe avere per incontrare un pianeta alieno ogni settimana. Stiamo sul concreto. Chi mai sarebbe così idiota da pensare seriamente di caricare delle scorie radioattive su un razzo altamente esplosivo e mandarle nello spazio?

La Commissione per l’Energia Atomica del governo degli Stati Uniti, ecco chi.

Gerry e Sylvia Anderson, i creatori di Spazio 1999, non erano stati affatto stravaganti nel concepire la parte nuclear-ecologica della premessa della serie. Nel 1974, due anni prima del debutto della serie di fantascienza alla RAI, la suddetta Commissione per l’Energia Atomica (Atomic Energy Commission, AEC) aveva proposto, in tutta serietà, di caricare le scorie radioattive sugli Space Shuttle, che all’epoca erano in fase di progettazione, e spararle nello spazio.

Se non ci credete, il documento dell’AEC si intitola High-level radioactive waste disposal, a firma di R.C. Liikala, R.W. McKee, e W.K. Winegardner, dei Battelle Pacific Northwest Labs.

Nel 1974, in piena crisi petrolifera, iniziata l’anno precedente con le file ai distributori di benzina in buona parte del mondo occidentale, i prezzi dei carburanti e dei combustibili da riscaldamento che andavano alle stelle e il blocco totale del traffico automobilistico di domenica in Italia, sembrava evidente e inevitabile che l’energia atomica, ottenuta per fissione nei reattori delle centrali nucleari, sarebbe stata la soluzione alla crisi, togliendo ai paesi petroliferi gran parte del loro improvviso strapotere.

Il documento AEC prevedeva negli Stati Uniti, entro il 2000, circa 1.200.000 megawatt di capacità nucleare. Un piano ambizioso, visto che al momento della stesura del documento i megawatt installati erano solo 15.000. Le centrali nucleari avrebbero generato la metà dell’energia elettrica negli Stati Uniti.

Le previsioni del documento AEC.

Queste centrali nucleari avrebbero ovviamente prodotto scorie: entro il 2000 si sarebbero accumulati circa 13.500 metri cubi di residui altamente radioattivi particolarmente longevi, di cui sarebbe stato necessario sbarazzarsi in qualche modo.

Così il documento dell’AEC prendeva disinvoltamente in considerazione tre metodi: l’incapsulamento e la sepoltura in aree geologicamente stabili degli Stati Uniti, sul fondo degli oceani o nei ghiacci della Groenlandia o dell’Antartide (altra idea che oggi pare un tantinello meno geniale), la trasmutazione nucleare e il disposal in space: lo smaltimento nello spazio.

Un deposito di scorie sulla Luna in Spazio 1999, prima del grande kaboom del 13 settembre 1999.

Erano ipotizzati tre tipi di smaltimento spaziale:

  • il solar impact, ossia scagliare le scorie verso il Sole (cosa difficilissima, perché per lanciare un oggetto nello spazio in modo che cada verso il Sole bisogna prima compensare la velocità orbitale della Terra, ossia circa 30 km/s o 107.000 km/h, molto superiore a quella degli attuali veicoli spaziali);
  • l’orbiting, in cui le scorie sarebbero rimaste in orbita intorno alla Terra;
  • e il solar escape to deep space, che avrebbe inviato le scorie su una traiettoria di fuga dal sistema solare (e paradossalmente richiede una velocità molto minore di quella necessaria per viaggiare verso il Sole: bastano 16,6 km/s per uscire per sempre dal sistema solare). 

La Luna non era stata considerata esplicitamente, anche se il tug, il rimorchiatore spaziale che vedete nello schema qui sotto, serviva proprio per spedire carichi dove lo Shuttle non arrivava, e fra queste destinazioni c’era anche il nostro satellite naturale.

Lo schema di, come dire, smaltimento nucleare proposto dal documento dell’AEC.

Lo Space Shuttle sarebbe dovuto diventare il “camion” dello spazio, un veicolo riutilizzabile che avrebbe fatto crollare i costi dei voli spaziali. Nel 1973 era stata definita solo la sua architettura generale e doveva ancora iniziare la costruzione del primo esemplare, battezzato Enterprise (sì, in onore dell’astronave di Star Trek). Ma si sapeva già che avrebbe avuto un enorme serbatoio esterno pieno di idrogeno e ossigeno e due razzi laterali a propellente solido che non potevano essere spenti una volta accesi: una configurazione delicatissima. Cosa mai sarebbe potuto andare storto nel caricarci delle scorie radioattive?

Eppure l’idea veniva proposta con un certo entusiasmo, soprattutto perché consentiva di sbarazzarsi subito e permanentemente delle scorie, senza doverle custodire e sorvegliare per decenni o, in alcuni casi, secoli: “lo smaltimento extraterrestre offre un metodo per la rimozione completa dalla Terra dei componenti a lunga vita delle scorie nucleari”.

Gli esperti proponevano di usare lo Shuttle in questo modo: “verrebbe lanciato in orbita circolare terrestre bassa. Da quest’orbita, i rimorchiatori o stadi superiori verrebbero lanciati per portare il pacchetto di scorie alla sua destinazione finale”. Però, notavano, “ci sono possibili problemi di sicurezza dei lanci” ed “esiste la possibilità di disaccordi internazionali”. Ma non mi dire. Uno Shuttle che precipita, che so, sulla Francia e la dissemina di frammenti altamente radioattivi potrebbe, chissà, portare a “disaccordi”? Chi l’avrebbe mai detto?

I sovietici non si fecero troppi problemi e lanciarono in orbita interi reattori nucleari nei loro satelliti di ricognizione. Nel 1978 (solo cinque anni dopo la proposta dell’AEC), il satellite Kosmos 954 precipitò fuori controllo, spandendo 50 chili di uranio-235 sul Canada lungo una fascia di 600 chilometri. Le operazioni di recupero e bonifica permisero di ritrovare dieci frammenti radioattivi, uno dei quali era sufficiente a uccidere una persona che vi rimanesse in contatto per qualche ora.

Gli Stati Uniti furono quasi altrettanto disinvolti, lanciando in orbita vari reattori, riscaldatori o generatori termoelettrici alimentati da plutonio-238 o uranio-235. Per alimentare gli strumenti delle sonde spaziali che viaggiano lontano dal Sole, come le Pioneer o le Voyager, l’energia nucleare è l’unica soluzione possibile. Ciascuno degli allunaggi Apollo (1969-1972) portò sulla Luna dei riscaldatori o generatori termoelettrici nucleari (Apollo 13 fece precipitare il proprio nell’Oceano Pacifico in seguito all’incidente avvenuto durante il viaggio, che impose un ritorno d’emergenza); i veicoli Lunokhod sovietici (1970-1973) portarono sulla Luna dei riscaldatori al polonio-210, e nel 2013 il veicolo cinese Chang’e 3 è allunato con un riscaldatore contenente plutonio-238. Alla fine, insomma, un po’ di scorie radioattive sulla Luna le abbiamo lasciate.

Ma a parte questi casi, le cose non andarono affatto secondo le previsioni degli autori dello studio. L’energia nucleare non si impose, dopo incidenti come quelli di Three Mile Island (1979) e di Chernobyl (1986) che scossero la fiducia dell’opinione pubblica: negli Stati Uniti ci sono oggi circa 98.000 MW di capacità nucleare (neanche un dodicesimo di quanto previsto allora).

Anche lo Shuttle dimostrò tragicamente, ben due volte, che un razzo non è un veicolo sul quale è assennato trasportare materiale altamente radioattivo. Il Challenger esplose poco dopo il decollo nel 1986 e il Columbia si disintegrò al rientro nel 2003. Entrambi portarono con sé le vite dei sette astronauti dei loro equipaggi. I piani di volare a cadenza quasi settimanale furono drasticamente ridimensionati e il “camion” divenne una costosissima Cadillac che gravò sul budget della NASA per trent’anni. Certo, permise di costruire man mano la Stazione Spaziale Internazionale: ma non dimentichiamo che per farlo sarebbero stati sufficienti sei voli di un razzo Saturn V lunare. Non è teoria: uno di questi vettori giganti aveva portato in orbita terrestre l’intera stazione spaziale Skylab nel 1973. Settantasette tonnellate in un sol colpo.

Col senno di poi non sembra che ci volesse una patente da superesperto di energia nucleare per capire che anche soltanto proporre di sparare roba radioattiva nello spazio su un missile era un’idea totalmente cretina. Ma nel 1974 la NASA aveva appena raggiunto la Luna con ben nove missioni, atterrandovi sei volte, e non aveva mai perso un astronauta in volo. I suoi razzi sembravano infallibili.

Inoltre la coscienza ecologica era ancora embrionale: era ancora diffuso lo slogan the solution to pollution is dilution (“la soluzione all’inquinamento è diluire”) e quindi buttare in mare (o nello spazio) contenitori di rifiuti radioattivi pareva perfettamente normale. E soprattutto economicamente conveniente. A certa gente quest’abitudine non è ancora passata.

Abbiamo imparato a carissimo prezzo quanto erano sbagliate quelle idee che sembravano così solide allora. Viene da chiedersi, allora, quali sono le nostre serene certezze di oggi di cui dovremo pentirci nei prossimi decenni.

Di una cosa, di certo, non mi pentirò: della cotta che presi da adolescente per Sandra Benes. Su base Alpha lei era tecnico informatico. Coincidenza?

Citare Spazio 1999 e non includere una foto di Sandra Benes (Zienia Merton) è vietato dalla Convenzione di Ginevra.

Questo articolo fa parte delle Storie di Scienza: una serie libera e gratuita, resa possibile dalle donazioni dei lettori. Se volete saperne di più, leggete qui. Se volete fare una donazione, potete cliccare sul pulsante qui sotto. Grazie!




Scritto da Paolo Attivissimo per il blog Il Disinformatico. Ripubblicabile liberamente se viene inclusa questa dicitura (dettagli). Sono ben accette le donazioni Paypal.
Serve troppa energia per le auto elettriche? Ecco come dimezzarla, con auto da oltre 1000 km di autonomia che consumano la metà delle attuali

Serve troppa energia per le auto elettriche? Ecco come dimezzarla, con auto da oltre 1000 km di autonomia che consumano la metà delle attuali

Ultimo aggiornamento: 2022/11/06 11:10.

Una delle critiche più frequenti alla mobilità elettrica è che non ci sia
energia elettrica sufficiente per caricare milioni di automobili. Le
analisi degli esperti
dicono che non è così, perché la percorrenza media giornaliera è ben sotto i
40 chilometri e quindi i kWh necessari ogni giorno sono una manciata
abbastanza facile da gestire con una carica lenta diurna o notturna; gli
ammodernamenti progressivi della rete elettrica che verranno fatti nei decenni
che ci vorranno per rimpiazzare tutte le auto a carburante saranno all’altezza
della situazione, a detta degli addetti ai lavori, se ci si rimbocca le
maniche invece di proclamare che ogni cambiamento è impossibile.

Ma in momenti come questo, in cui la generazione di energia elettrica è
azzoppata dalla scarsità d’acqua (necessaria per raffreddare le centrali
elettriche nucleari, a combustibili fossili e idroelettriche) e la Russia
minaccia di tagliare le forniture di gas per bullismo geopolitico, è
comprensibile che ci si preoccupi che la transizione alla mobilità elettrica
sia un passo troppo difficile da fare.

Quello che spesso non si considera in questa preoccupazione, però, è che
invece di costruire nuove centrali per caricare le automobili elettriche si
possono ridurre i consumi di queste auto. E si possono ridurre
tantissimo.

Ridurre i consumi dei veicoli elettrici significa che il loro fabbisogno
energetico diventa minore, che è già una buona cosa, ma significa anche che i
loro costi operativi diminuiscono, rendendo le auto elettriche ancora più
convenienti rispetto ai veicoli a carburante (già ora caricare un’elettrica
costa un quarto di quello che costa fare gli stessi chilometri con un’auto
tradizionale; immaginate quanto diventa attraente e conveniente un’auto che
costa sei-otto volte meno da rifornire).

Non solo: auto che consumano meno si ricaricano più in fretta, riducendo le
attese alla colonnina, e hanno bisogno di batterie più piccole a parità di
autonomia, per cui riducono anche il fabbisogno di materiali e l’impatto
ambientale (oppure rendono possibili grandissime autonomie usando le
batterie attuali). C’è insomma una sorta di effetto valanga positivo.

Il 90% di risparmio al chilometro, 1200 km di autonomia elettrica e la
possibilità di caricare semplicemente parcheggiando l’auto al sole vi
interessano? Sono risultati già fattibili adesso, con la tecnologia attuale, a
patto di ripensare a fondo il concetto di automobile e di allontanarsi
dalla mania attuale di costruire veicoli inutilmente enormi che hanno
l’aerodinamica di una lavastoviglie. Non va dimenticato, infatti, che a
velocità autostradali gran parte dell’energia viene consumata per fendere
l’aria. Pretendere di farlo con le forme ipertrofiche e squadrate che vanno
così tanto di moda adesso è una follia.

Vi propongo una rassegna di alcuni esempi di quello che si sta facendo nella
ricerca e che si fa concretamente, con veicoli che si possono acquistare già
adesso. Le tecniche usate per ottenere questi risultati non sono fantascienza:
sono, fondamentalmente, ottimizzazioni dei motori e dei materiali, riduzione
dei pesi e forme aerodinamiche più efficienti. Nulla che non si possa
fabbricare su vasta scala, insomma.

Mercedes Vision EQXX

Una casa automobilistica estremamente tradizionale come Mercedes ha realizzato
un prototipo di auto puramente elettrica che fa 1200 km con una carica e
consuma 8,7 kWh/100 km (11,25 km/kWh). Per fare un confronto, un’auto
elettrica attuale consuma oltre il doppio. La mia Tesla Model S, per
esempio,  a velocità autostradali consuma 18-20 kWh/100 km, ossia fa da 5
a 6 km con un kWh. Questa Mercedes fa più del doppio della strada con gli
stessi kWh.

L’auto, una berlina a quattro posti lunga 4,97 metri, ottiene questo risultato
usando varie soluzioni. Ha un motore singolo invece dei due montati su molte
auto elettriche attuali, e questo aiuta a ridurre il peso (che è di 1700 kg,
di cui 488 kg sono costituiti dalla batteria da 100 kWh, che è a
raffreddamento passivo per ridurne la massa ed evitare il consumo energetico
di pompe e ventole); ha un impianto di climatizzazione ultraleggero e
alimentato dal pannello fotovoltaico sul tetto, in modo da non incidere sulla
batteria primaria; monta pneumatici a bassa resistenza al rotolamento e cerchi
lenticolari per ridurre la turbolenza prodotta dal passaruota; e ha
un’aerodinamica efficientissima (Cd 0,17), alla quale contribuisce uno spoiler
posteriore retrattile, che cambia la forma del retro dell’auto allungandola
quando è in movimento, in modo da farle assumere una sagoma più vicina a quella ideale. Su Ars Technica trovate una dettagliata recensione con altre informazioni tecniche.

Sorprendentemente, quest’auto non usa telecamere al posto degli specchietti
retrovisori esterni, come fanno altre auto (Audi Etron, per esempio) per
ridurre la resistenza aerodinamica. Secondo Mercedes, infatti, il consumo di
energia delle telecamere e soprattutto degli schermi interni che mostrano le
immagini delle telecamere laterali
vanifica
buona parte del loro beneficio aerodinamico; Mercedes ha scelto quindi di installare specchietti tradizionali ma meno grandi di quelli comunemente usati oggi. Anche il grande schermo del
cruscotto si accende
solo quando serve, sempre per ridurre i consumi.

La EQXX ha fatto vari viaggi dimostrativi su strade normali: per esempio, è
andata con una singola carica da Stoccarda a Cassis (in Francia, 1008 km). Con
un’altra singola carica ha anche
viaggiato
da Stoccarda a Silverstone, percorrendo 1202 km in 14 ore e 30 minuti (media
di 83 km/h), ed è avanzata carica per una decina di giri in pista a 140 km/h.

Intendiamoci: questo è un veicolo sperimentale che probabilmente non
verrà mai realizzato in serie e se lo fosse avrebbe un prezzo di listino
astronomico. Ma è una dimostrazione concreta, tangibile, di quello che si può
fare. Una volta dimostrata la loro fattibilità, le innovazioni tendono a
essere introdotte anche sui veicoli di massa. Airbag, ABS, barre
anti-intrusione, accensione elettronica, per esempio, sono tutte tecnologie
nate in fascia alta e poi portate nelle auto normali.

Lightyear 0

Questa auto elettrica iperefficiente a 5 posti, da oltre 1000 km di autonomia,
è invece acquistabile, anche se il prezzo è da capogiro: 250.000 dollari
(parte dell’importo serve a finanziare lo sviluppo del modello successivo, che
sarà a basso costo; questo è un veicolo a tiratura limitata di circa mille
esemplari).

Ruote posteriori carenate, forma a goccia, quattro motori integrati nelle
ruote (quindi niente peso e inefficienza del differenziale), telecamere al
posto degli specchietti e cerchi lenticolari contribuiscono a portare
quest’auto a 7,8 kWh/100 km o 12,8 km/kWh, ossia a consumi ancora inferiori a
quelli della Mercedes EQXX.

Inoltre la Lightyear 0 si
caratterizza per una superficie enorme di pannelli fotovoltaici, che caricano
la batteria relativamente piccola (60 kWh, ricaricabile dal 10 all’80% in
mezz’ora) anche mentre l’auto è in movimento. Normalmente i pannelli
installati sulle auto sono una perdita di tempo, perché non generano energia
in quantità significative per la propulsione, ma quest’auto è iperefficiente,
appunto, per cui quel poco di energia che i pannelli producono viene sfruttata
due volte meglio del normale, e in più la superficie dei pannelli è ben più
grande della norma (5 metri quadrati): una buona giornata di sole consente di
caricare (gratis) da 5 a 6 kWh, ossia una settantina di chilometri di
autonomia, che è più della percorrenza media giornaliera. Il che significa che
se viene parcheggiata all’aperto, è raro che debba mai caricare alla
colonnina. Addio problemi di chi non ha un posto auto da dotare di presa di
ricarica e di mancanza di colonnine. Si va in ufficio, si parcheggia l’auto
all’aperto e la si lascia lì a caricare, gratis e senza bisogno di prese o
colonnine o altro.

L’auto è lunga cinque metri e larga 1,9, e la sua forma allungata le
conferisce un Cd di 0,19. I pesi vengono ridotti usando una carrozzeria in
fibra di carbonio, che la portano a 1575 kg. Nel video qui sotto si vede un
modello di preproduzione.

Le specifiche tecniche del modello che verrà messo in vendita sono le seguenti: batteria da 60 kWh, 5 mq di pannelli fotovoltaici che generano fino a 1,05 kW, 10,5 kWh/100 km, 70 km di autonomia ricaricati per giorno di esposizione al sole (10 km per ogni ora di esposizione), Cd inferiore a 0,19, 1575 kd di peso. 640 litri di bagagliaio, carica rapida 520 km/h, carica domestica 32 km/h. La produzione dovrebbe iniziare in Finlandia entro fine 2022. L’auto è già prenotabile e configurabile online; ne verranno prodotti 946 esemplari al prezzo di vendita di 250.000 euro ciascuno.

Aptera

Quando scrivo “ripensare a fondo il concetto di automobile”, però, ho
in mente ben più di una forma a berlina molto aerodinamica. Ho in mente forme
e soluzioni come quelle di Aptera:
carrozzeria veramente a goccia (Cd 0,13), tre ruote per ridurre di un quarto
la resistenza al rotolamento, pannelli fotovoltaici per ricaricare anche in
movimento, pesi ridottissimi (da 900 a 1100 kg), due motori integrati nelle
ruote (tre nella versione top).

Risultato: fino a 1600 km di autonomia nella versione con batteria da
100 kWh, vale a dire 16 km/kWh
o 6,25 kWh/100 km. Il triplo dell’efficienza di un’auto elettrica
normale (che, non va dimenticato, è già enormemente più efficiente di qualunque auto a carburante). Ci sono inoltre fino a 65 km di autonomia gratuita ogni giorno grazie
ai pannelli fotovoltaici che generano fino a 700 watt, per cui in molti casi
non è mai necessario attaccarla alla rete elettrica per caricarla.
Quindi non grava sulla rete elettrica e nemmeno sul portafogli.

Il prezzo è già più abbordabile rispetto ai casi precedenti: si parte da
26.000 dollari per la versione base e si arriva a 50.700 per la versione a
massima autonomia. Il veicolo è a due posti, più un bagagliaio usabile ma non
eccessivo. Le dimensioni sono ragguardevoli: 4,3 metri di lunghezza e ben 2,23
metri di larghezza.

—

Questi veicoli danno un’idea di quanto margine di miglioramento ci sia
nell’efficienza dei veicoli senza per questo mortificarne le prestazioni e la
fruibilità. E c’è ancora altro margine nelle batterie, con alleggerimenti,
composizioni chimiche più efficienti e ottimizzazioni. 

Ovviamente, l’auto che inquina di meno e consuma meno energia in assoluto è
comunque quella che non si compra e non si usa, per cui l’efficienza non deve
essere una scusa per usare l’auto più di quanto sia realmente necessario o per
continuare a soffocare le città con automobili che sono sì pulite ma rimangono
assurdamente ingombranti (tutti questi esemplari sfiorano o superano i quattro
metri e mezzo); ma la sfida tecnica di fornire energia per la mobilità
elettrica di massa sembra meno drammatica di quello che molti pensano.

—

Se vi state chiedendo perché questi miglioramenti di efficienza (per esempio quelli aerodinamici, relativamente semplici) non vengono applicati alle auto tradizionali, la risposta è che su un veicolo a carburante non si percepiscono tanto quanto su un’auto elettrica, e quindi c’è poca richiesta: lo si nota da quanti preferiscono correre in autostrada con SUV e simili che hanno un’aerodinamica demenziale, tanto basta mettere un po’ di benzina in più e pagare un po’ di più. Il risultato è che è rarissimo vedere qualcuno che compra un’auto perché consuma poco. Su un’elettrica, invece, l’efficienza maggiore può fare la differenza fra fermarsi mezz’ora o un’ora a caricare oppure arrivare direttamente a destinazione.

 

Ho rimosso i riferimenti alla Sono Sion presenti nella stesura iniziale di questo articolo perché erano dovuti a un mio errore di conversione dei valori di efficienza. Questo articolo vi arriva gratuitamente e senza pubblicità grazie alle
donazioni dei lettori. Se vi è piaciuto, potete incoraggiarmi a scrivere
ancora facendo una donazione anche voi, tramite Paypal (paypal.me/disinformatico) o
altri metodi.

Scritto da Paolo Attivissimo per il blog Il Disinformatico. Ripubblicabile liberamente se viene inclusa questa dicitura (dettagli). Sono ben accette le donazioni Paypal.

Energy Vault, la “batteria a gravità”: proviamo a ragionarci

Ultimo aggiornamento: 2022/01/03 18:40.

Ad Arbedo-Castione, a una
quarantina di chilometri dal Maniero Digitale, c’è l’impianto pilota di
Energy Vault. L’idea è semplice e
intrigante: un sistema di accumulo di energia basato sul principio di usare la
corrente elettrica in eccesso (per esempio quella generata di giorno da
pannelli fotovoltaici o di notte dalle centrali termiche) per sollevare e
accatastare delle masse e poi calare lentamente queste masse, generando così
energia elettrica.

Immagine tratta da questo video di
Energy Vault.

Nella transizione alle energie rinnovabili e pulite, i sistemi di accumulo giocano un ruolo indispensabile: fotovoltaico ed eolico, infatti, sono incostanti e hanno quindi bisogno del supporto di un apparato che accumuli energia e la rilasci quando serve.

Il sistema dimostrativo di Energy Vault, che
è stato completato a luglio 2020 ed è connesso alla rete elettrica svizzera, è
descritto in dettaglio dall’azienda
qui: una gru a tre bracci doppi
e simmetrici, alta circa 60 metri, solleva e impila grandi masse inerti (da 35 tonnellate ciascuna e 35.000 tonnellate in totale, secondo questo video di Energy Vault, a 00:46 e 1:34) per
accumulare energia potenziale e poi cala queste masse per sfruttarne l’energia
per produrre elettricità con un’efficienza dichiarata del 90%.

Rispetto a un bacino idroelettrico di pompaggio, che si basa sullo stesso
principio di portare a monte una massa per poi farla scendere a valle, questa
tecnica ha una compattezza estrema che consente di piazzarla praticamente
ovunque e senza richiedere trasformazioni radicali dell’ambiente, come per
esempio dighe o altre opere ingegneristiche massicce, che possono rendere
impraticabile o socialmente inaccettabile un sistema di accumulo di energia
idroelettrico perché modificano il paesaggio, distruggono habitat o obbligano
allo spostamento di popolazioni.

Rispetto alle batterie chimiche ad altissima capacità che si stanno
sviluppando in vari paesi, come la
Hornsdale Power Reserve da
100 MW/129 MWh di Tesla in Australia, già attiva dal 2017, la soluzione di
Energy Vault ha il vantaggio di usare masse inerti, quindi prive di qualunque
rischio significativo di incendi o inquinamento, di basso costo (addirittura è
possibile usare materiali di scarto) e longeve (prive di deterioramento).

Ma ci sono alcune obiezioni interessanti:

  • La massa necessaria va fabbricata, ed è tanta (almeno un migliaio di blocchi
    per ogni impianto, a giudicare dalle animazioni presentate finora da Energy
    Vault), e questo ha un impatto ambientale: i blocchi che vengono spostati
    devono infatti essere durevoli e robusti. Quanto inquinamento si genera nel
    fabbricarli?
  • I blocchi vengono semplicemente accatastati, senza alcun legame strutturale
    a parte due
    perni di incastro
    alla base di ciascun blocco: quanto è stabile una torre del genere? In caso
    di eventi sismici, possono esserci delle conseguenze?
  • I blocchi vengono sollevati, accatastati e calati usando lunghe funi: il
    vento che effetto ha su quello che è in sostanza un enorme pendolo? Sarà
    possibile accatastare con precisione i blocchi durante le giornate di forte
    vento? Che succede se un blocco va a sbattere contro la catasta?
  • Quanto pesa la massa complessiva della catasta? 35.000 tonnellate, come dichiarato nel video dell’azienda? Ha bisogno di terreni o
    fondamenta particolari?

Non ho trovato finora molti dati tecnici precisi sulle caratteristiche di
questo impianto. Ogni blocco,
secondo Energy Vault,
rappresenta “circa 1 MW di energia potenziale” (“each of the bricks representing ~1MW
[sic; forse intendevano MWh?] of potential energy”). Secondo quanto
riportato da
Swissinfo, la torre attuale è alta appunto 60 metri e una torre da 120 metri può
accumulare 35 MWh di energia elettrica, sufficienti ad alimentare per otto ore
da due a tremila abitazioni.

C’è anche un video di Energy Vault
che propone una struttura alternativa: non più a catasta libera ma a griglia. L’Energy Vault Resiliency Center è un edificio relativamente basso e molto ampio contiene i blocchi (da 30
tonnellate ciascuno) e li solleva lungo binari. Questo risolverebbe il
problema del vento e della stabilità, ma farebbe aumentare sia i costi della struttura,
che dovrebbe sopportare il peso di tutti i blocchi sollevati, sia lo spazio
occupato al suolo. Questo video di Energy Vault ne annuncia il deployment iniziale nella seconda metà del 2021 (a 1:53).

—

Quanta energia si produce con questa tecnica? Provo a partire dai princìpi di base. Una tonnellata di
massa (acqua, ferro, cemento o qualunque altro materiale) alzata di un metro
acquisisce un’energia potenziale di 9810 joule, ossia 2,72 Wh. Sì, avete letto
bene: meno di tre Wh. Vuol dire che usare un asciugacapelli da 1 kW per un’ora
(1 kWh) equivale a sollevare un’utilitaria (diciamo da 1000 kg) per circa 370
metri (se non ho sbagliato i conticini; controllatemeli, per favore).

La formula alla base di questo calcolo è quella classica dell’energia potenziale:

massa (in kg) x 9,81 m/s2 di accelerazione x altezza (in metri)
= energia potenziale (in joule).

Semplificando e se non ho perso qualche zero per strada, i 35 MWh dichiarati da Energy Vault per la torre alta 120 metri
equivarrebbero a calare da 120 metri d’altezza fino al suolo ben 110.000
tonnellate.

Se ogni blocco pesa 35 tonnellate, come dichiarato dall’azienda, significa dover
movimentare circa 3100 di questi blocchi (110.000/35=3142), su distanze fino a 120 metri ciascuno, accelerandoli e frenandoli, nel giro di otto ore: circa 390 blocchi l’ora, ossia circa 7 blocchi al minuto. Con una gru a sei bracci che lavorano contemporaneamente, significa avere meno di un minuto per calare e incastrare con precisione ogni blocco, evitando collisioni all’arrivo. E questo al netto di attriti e inefficienze varie, inevitabili in qualunque meccanismo.

Dico circa 3100 blocchi perché soltanto i blocchi in cima
alla catasta avranno il valore massimo di energia potenziale; quelli
sottostanti ne avranno progressivamente di meno, man mano che diminuisce la
loro altezza dal suolo. Sto sbagliando qualcosa?

A questo punto, però, non capisco come un blocco possa
“rappresentare circa 1 MW [sic]”. Se si tratta di un refuso al posto di MWh, allora per avere un’energia potenziale di 1 MWh scendendo di 120 metri
quel blocco dovrebbe avere una massa di 3100 tonnellate. Chiaramente c’è qualcosa che non
torna.

Su suggerimento di un commentatore (grazie pgc) aggiungo un’altra perplessità: ogni blocco da 35 tonnellate che viene calato ha una velocità iniziale zero, poi accelera e infine frena fino ad azzerare la propria velocità. Questo vuol dire che l’erogazione di energia del singolo blocco non è costante ma è fortemente variabile: come farà il sistema a equilibrare tutti questi alti e bassi? Servirà un sistema di recupero dell’energia estremamente flessibile. Che succede se il complesso balletto di blocchi pesanti come un TIR si inceppa per qualunque motivo, tipo un cavo da sostituire o un blocco che dondola nel vento e va stabilizzato? 

—-

In attesa che qualcuno più bravo di me verifichi questi conticini, va
considerato un altro aspetto. Esiste già un materiale a bassissimo impatto
ambientale, disponibile in abbondanza, che si può usare (e si usa) per
accumulare energia: è l’acqua. Se si scava un bacino sotterraneo (invece di
sbarrare una valle con una diga) e lo si riempie d’acqua dotandolo di una
condotta forzata in fondo, si crea un accumulo di energia potenziale
sfruttabile. Invece di accatastare blocchi di cemento o altri materiali
inerti, si solleva l’acqua e la si rimette nel bacino. Questo è il principio
delle
centrali idroelettriche a ciclo chiuso. 

Si potrebbe obiettare che l’acqua ha una densità minore di un blocco di
materiale solido, per cui viene istintivo pensare che i blocchi di Energy
Vault dovrebbero essere molto più compatti di un sistema idroelettrico
equivalente: ma un metro cubo d’acqua ha una massa di circa 1000 kg, mentre un
metro cubo di cemento ha una massa di circa
2500 kg, per cui in realtà una massa d’acqua equivalente a quella di una torre di
Energy Vault ha un volume due volte e mezza maggiore: non dieci o venti volte,
ma due e mezza.

Il guadagno in compattezza, insomma, non è sensazionale come si potrebbe
invece pensare. Blocchi di materiale più denso migliorerebbero questo
rapporto (in ferro sarebbero otto volte più compatti; in piombo oltre undici), ma sarebbero enormemente più costosi.

L’acqua non è soggetta a scheggiature da impatto; non è afflitta da
corrosione; non si deteriora per invecchiamento; non ha bisogno di essere
accatastata con precisione. Per contro, richiede un recipiente che la contenga
e impedisca perdite e infiltrazioni. Quel “recipiente” potrebbe danneggiarsi
in caso di eventi sismici, con costi di riparazione potenzialmente
altissimi. 

A parte tutto questo, dai dati emerge un fatto spesso trascurato: le masse da spostare per generare tramite gravità l’energia di cui abbiamo bisogno sono
enormi. Real Engineering ha pubblicato un bel video (in inglese) dedicato alla
centrale a ciclo chiuso di Turlough Hill, in Irlanda, in funzione da oltre 40 anni, che ha un dislivello di 286 metri e un bacino superiore di 2,3 milioni di metri cubi. Quando i suoi quattro generatori da 73 MW sono in funzione al massimo, attraverso le sue condotte scorrono oltre cento tonnellate d’acqua al secondo, e bastano cinque ore e mezza di funzionamento per prosciugare completamente il bacino.

—

C’è anche la questione dei costi. Secondo i
dati di Energy Vault, ci vuole appunto una torre da 120 metri per avere un accumulo di 35 MWh al
costo di circa 9,3 milioni di dollari. La batteria australiana di Hornsdale, da
129 MWh (3,7 volte maggiore), è costata 65 milioni di dollari; un impianto
equivalente di Energy Vault ne costerebbe (secondo l’azienda) circa 35 milioni.
Sarebbe decisamente conveniente rispetto alle batterie.

Ma se si fa il confronto con il costo di un
impianto idroelettrico a ciclo chiuso
le cose cambiano parecchio: un grande impianto da 24.000 MWh di accumulo come
quello di
Bath County, in Virginia, è costato 3,8 miliardi di dollari. Per farne uno analogo con
il sistema di Energy Vault servirebbero (stando ai dati dichiarati dall’azienda) 685 torri da 120 metri l’una,
al costo complessivo di 6,3 miliardi di dollari: quasi il doppio. C’è dunque
un motivo per cui il
95%
dell’accumulo energetico mondiale è basato sull’idroelettrico: costa meno.

Sempre stando ai dati di Energy Vault, per alimentare Lugano (67.000 abitanti,
40.700 abitazioni) per otto ore servirebbero
grosso modo da tredici a venti torri da 120 metri l’una. 

—

Dove sta quindi il vantaggio della soluzione di Energy Vault? Sembra costare
meno di un impianto a batterie, ma non sembra scalabile. È più modulare e adatto ai piccoli impianti?
Rende più facile ottenere approvazioni e permessi rispetto a un bacino
idroelettrico sotterraneo? Come si risolvono le obiezioni tecniche? 

Ne avevamo discusso informalmente nei commenti a
questo articolo
a ottobre scorso: proviamo a parlarne in dettaglio nei commenti qui sotto,
sulla scorta dei dati tecnici che ho raccolto. Ho contattato l’azienda per
chiedere un commento pubblicabile. 

Trovate analisi dettagliate in questo articolo su Quartz (2018, in inglese)

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Quanta superficie di pannelli solari servirebbe per dare energia al mondo? L’origine di un grafico molto diffuso

Quanta superficie di pannelli solari servirebbe per dare energia al mondo? L’origine di un grafico molto diffuso

Ultimo aggiornamento: 2018/07/22 17:00.


Da anni vedo circolare l’immagine che vedete qui sopra: rappresenterebbe la superficie di pannelli solari sufficiente a soddisfare l’intero fabbisogno di energia elettrica della Germania (D), dei 25 paesi dell’Unione Europea (EU-25) e del mondo intero (Welt).

Non ne avevo mai cercato la fonte, ma ieri ho letto un tweet che me l’ha fornita direttamente, citando l’autrice, Nadine May. È bastato questo e un minimo sforzo in Google per trovare il documento completo dal quale proviene il grafico: la versione in inglese si intitola Eco-balance of a Solar Electricity Transmission from North Africa to Europe, risale al 2005 ed è la tesi di laurea di Nadine May presso la facoltà di scienze fisiche e geologiche dell’Università Tecnica di Braunschweig.

Il grafico è a pagina 26 della tesi (Figura 12) ed ha una didascalia che ne chiarisce il senso: è un “theoretical space requirement”, ossia un requisito di superficie teorico qualora un impianto solare fosse collocato in quelle aree geografiche. Va quindi considerato come una spannometria: un esercizio matematico-scientifico per farsi un’idea delle grandezze in gioco e per rispondere a quelli che pensano che per alimentare il pianeta dovremmo tappezzare di pannelli tutto il deserto del Sahara o addirittura il mondo intero.

La tesi fornisce le cifre alla base del grafico: se il fabbisogno energetico mondiale è di 16.076 TWh/anno (dato riferito al 2004), per soddisfarlo sarebbe sufficiente una superficie di 254 km per 254 km; per soddisfare quello europeo servirebbe un’area di 110 km per 110 km; e per soddisfare quello tedesco ne servirebbe una da 45 per 45 km, secondo i calcoli di Nadine May.

Dalla lettura attenta della tesi emerge anche un altro dettaglio importante: non si tratta di pannelli fotovoltaici, ma di pannelli solari termici, ossia (sezione 2.2.1) di specchi che concentrano la luce solare su condotte contenenti un vettore termico fluido, il cui riscaldamento viene usato per generare vapore acqueo, che aziona una turbina che a sua volta genera corrente elettrica.

Questa stima pone anche la sfida tecnica non banale del trasporto di tutta questa energia elettrica dalle zone desertiche ai luoghi di consumo e forse non considera sufficientemente le sue implicazioni un po’ colonialiste, ma è comunque uno spunto di riflessione; un dato di massima dal quale partire. Il concetto di fondo è che quelle sono le superfici complessivamente necessarie: nulla vieta di distribuirle in giro per il mondo, più vicino a dove viene consumata l’energia, riducendo il problema della distribuzione.

Altre stime più recenti (2017) stimano un fabbisogno mondiale circa doppio (30.000 TWh/anno) e, nel caso del fotovoltaico, una superficie di 200.000 kmq, equivalente a un quadrato di 448 km di lato. Se portassimo gli otto miliardi di esseri umani del pianeta ai consumi energetici tedeschi, secondo queste stime servirebbe un quadrato di 1000 km di lato.

Insomma: dovremmo tappezzare di pannelli tutto il mondo? No. Nello scenario più ambizioso sarebbe sufficiente un quindicesimo dell’area desertica del pianeta, ossia il quadrato in basso a sinistra in questo grafico.

Fonte: Energy-age, 2017.

Certo, una serie di centrali solari che copra in tutto 200.000 o un milione di chilometri quadrati, con relativa rete di distribuzione planetaria, sarebbe un’opera ingegneristica ciclopica, ma non sarebbe la prima: con mezzi molto meno avanzati di quelli odierni l’umanità ha saputo costruire piramidi, creare i canali di Panama e Suez, costruire dighe immense e reti ferroviarie e stradali colossali; ha saputo organizzarsi per debellare malattie devastanti.

Costa? Ovviamente. Ma non dimentichiamoci che gli Stati Uniti, da soli, spendono in armi oltre 600 miliardi di dollari l’anno. Poi ci sono le spese militari del resto del mondo.

E non dimentichiamoci le parole attribuite a un protagonista di un altro progetto apparentemente impossibile e faraonico di cui ricorre in questi giorni il quarantanovesimo anniversario: Jim Lovell (Apollo 13).

“D’ora in poi viviamo in un mondo nel quale l’uomo ha camminato sulla Luna. Non è stato un miracolo; abbiamo semplicemente deciso di andarci.”

Sono troppo ottimista? Sicuramente. Una specie intelligente non spenderebbe oltre 600 miliardi di dollari l’anno in bombardieri, testate nucleari e stipendi per addestrare gente ad ammazzare più efficientemente il prossimo. Ma si può sempre sperare che prima o poi la specie maturi. E semplicemente decida di fare.

Documento di approfondimento: Concentrating Solar Power for the Mediterranean Region, DLR/Ministero Federale Tedesco per l’Ambiente (2005). Questo articolo vi arriva gratuitamente e senza pubblicità grazie alle donazioni dei lettori. Se vi è piaciuto, potete incoraggiarmi a scrivere ancora facendo una donazione anche voi, tramite Paypal (paypal.me/disinformatico), Bitcoin (3AN7DscEZN1x6CLR57e1fSA1LC3yQ387Pv) o altri metodi.

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Antibufala: manda una mail in meno per salvare il pianeta!

Antibufala: manda una mail in meno per salvare il pianeta!

Gira da tempo la notizia che inviare una mail comporti la produzione di 19 grammi di CO2 e che quindi mandare meno mail possa contribuire a contenere i cambiamenti climatici.

“Elimina le tue e-mail per salvare il pianeta!”, ha titolato Beppegrillo.it a maggio 2019. Euronews, invece, suggerisce che Cancellando le vecchie email potete contribuire a salvare il pianeta (aprile 2020). Anche il Financial Times ne parla (paywall), dicendo che se ogni inglese mandasse una mail in meno ogni giorno, si eviterebbe la produzione di oltre 16.000 tonnellate di CO2, pari alla produzione di oltre 80.000 voli aerei verso l’Europa. Ma è vero?

Tecnicamente sì, è vero: ma sarebbe un risparmio assolutamente trascurabile.

È vero che inviare una mail consuma energia e quindi produce CO2: consumano energia il computer o telefonino che la invia, l’antenna cellulare o Wi-Fi che la riceve e la inoltra, e tutti i dispositivi elettronici che la portano fino alla sua destinazione e gli enormi data center dove le mail vengono archiviate.

Ma le 16.000 tonnellate citate dal Financial Times sono, spiega la BBC, soltanto lo 0,0037% della produzione totale di CO2 nel Regno Unito. Percentuali analoghe si applicano agli altri paesi.

L’idea di rinunciare a una mail per salvare il mondo sembra provenire, o perlomeno è stata rilanciata, da un comunicato stampa di un’azienda di produzione di energia elettrica, la Ovo Energy, diffuso circa un anno fa. Il comunicato si basava su un calcolo spannometrico e aveva lo scopo di far parlare dell’argomento e dell’azienda, ma non informa correttamente sull’argomento.

Infatti non solo il risparmio sarebbe trascurabile, ma anche quel poco sarebbe in buona parte fittizio: il computer o telefonino consuma praticamente la stessa quantità di energia anche quando non invia mail, e lo stesso fanno tutti gli altri elementi della catena di trasmissione.

In altre parole, rinunciare a una mail non salva il pianeta: è solo un esempio di pseudoecologismo basato su comunicati stampa acchiappaclic.

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E-Cat, cauto ottimismo, cauto scetticismo

L’articolo è stato aggiornato dopo la pubblicazione iniziale. Ultimo aggiornamento: 2011/11/07.

Il 28 ottobre scorso a Bologna si è svolta una dimostrazione di un sistema E-Cat. Secondo i testimoni, l’apparato ha “funzionato continuamente per 5,5 ore producendo 479 kW” in media (2635 kWh totali) in modalità autonoma (autosostenuta) consumando piccole quantità di nichel e di idrogeno, senza inquinare e senza produrre scorie radioattive.

Se fosse vero, sarebbe una fonte di energia pulita che rivoluzionerebbe l’umanità. Proprio per questo bisogna essere molto cauti e severi nell’esigere conferme indipendenti e rigorose, che però finora non ci sono state: anzi, i dettagli del funzionamento e della struttura dell’apparato non vengono divulgati. Inoltre non è la prima volta che qualcuno annuncia di aver scoperto fonti energetiche altrettanto miracolose. Per cui, sulla base delle brutte esperienze del passato, resto cautamente scettico.

Sono scettico soprattutto perché c’è un dettaglio che mi rode. Magari ha una spiegazione logica, ma nel clima di reticenza e segretezza che circonda l’E-Cat mi suona sospetto. Il dettaglio è questo: il processo di generazione d’energia è stato innescato da un grosso generatore tradizionale, che però poi è rimasto acceso e collegato all’apparato E-Cat. Perché?

Ho letto i resoconti di alcuni dei presenti, nelle quali le spiegazioni di questo generatore sono perlomeno lacunose. La stima della potenza del generatore è di uno dei testimoni, Sterling D. Allan di Pure Energy Systems, in questo articolo, che include vari video. Daniele Passerini, su 22passi, dice che c’era un “gruppo elettrogeno da (mi è stato detto) 350 kW”.

Scrive inoltre Allan:

“L’energia per l’avvio (bobine resistive che fornivano calore alle camere di reazione) è stata fornita da un grande e rumoroso generatore (è quello che causa tutto il rumore) che si vede ed è grande quasi quanto il piccolo container nel quale era collocato l’impianto E-Cat da 1 MW. Una volta che le camere di reazione sono arrivate in temperatura, sono state mantenute dal calore prodotto dalla reazione. Non sono sicuro del motivo per cui hanno tenuto in funzione il generatore da quel momento in poi, ma ipotizzo che fosse per riserva o sicurezza. Sono certo che i tecnici che collaudavano il sistema si sono assicurati di quali fossero in ogni momento i livelli di potenza.”

“Ipotizzo”? “Sono certo che i tecnici…”? È un resoconto nel quale la fiducia è concessa, a mio avviso, un po’ troppo disinvoltamente e i controlli scarseggiano. Allan, rendendosi conto esplicitamente che la presenza del generatore “apparentemente connesso all’E-Cat con dei cavi” è un facile appiglio per gli scettici, ribatte così:

“È il cliente che dev’essere contento, e a quanto pare questo cliente era soddisfatto che quei cavi non contribuivano all’erogazione di 470 kW durante la modalità autoalimentata.”

C’era, infatti, un misterioso cliente che ha effettuato dei test di cui non si sa nulla (né del cliente, né dei test). Ma la sua soddisfazione è pura ipotesi (“a quanto pare”). I dati dell’esperimento, inoltre, non sono stati verificati indipendentemente dagli ospiti presenti: sono stati forniti dal supervisore del cliente, come spiega un altro dei presenti, Mats Lewan di Ny Teknik, qui:

“Né Ny Teknik né altri ospiti hanno avuto alcuna possibilità di verificare le misure effettuate. Gli invitati hanno potuto soltanto osservare l’impianto in funzione per alcuni brevi istanti.”

Il rapporto sui risultati è scritto in un inglese davvero scarso e con uno stile non molto professionale. Inoltre nell’abbondanza di dati manca ogni indicazione della potenza del generatore d’innesco e del motivo per il quale è rimasto acceso. Forse non è nulla, ma in questo clima di misteri suona strano.

Vorrei tanto che si trattasse davvero di una scoperta rivoluzionaria, perché ne abbiamo davvero bisogno, e mi auguro che il mio scetticismo venga smentito. Ma questo non è un modo credibile di presentare al mondo un’invenzione tanto straordinaria.

Suvvia: staccate il generatore, appendete l’E-Cat a una gru e fatelo funzionare sotto il controllo di esperti che abbiano pieno accesso. E fra gli esperti assicuratevi che ci sia un prestigiatore pratico di sedicenti macchine per il moto perpetuo, come James Randi. Allora l’E-Cat comincerà a essere credibile.

Aggiornamento 2011/11/07

Un lettore, Marco, mi segnala una risposta che Andrea Rossi, uno dei responsabili del progetto E-Cat, avrebbe dato nel suo blog (però trovo solo questa citazione su Greenme.it): “Il generatore di corrente ha una potenza di 300 kW ed è stato utilizzato non solo per alimentare le resistenze dei reattori prima di arrivare alla modalità autosufficienti, ma anche per alimentare i motori elettrici accessori: le pompe d’acqua e i dissipatori di calore e questo è il motivo per cui il generatore di corrente è stato acceso anche durante la modalità auto-sostenuta dei reattori”. Non è chiaro quanti di quei 300 kW di potenza massima siano stati usati. Però a questo punto sembra che l’impianto E-Cat debba includere anche un generatore da 300 kW, che inquina e contribuisce parecchio ai 479 kW erogati.

In teoria, se comunque l’E-Cat genera più energia di quanta se ne immette, potrebbe autoalimentarsi e fare a meno del generatore da 300 kW una volta a regime. Per sciogliere il dubbio di apporti d’energia occulti, bisognerebbe che l’E-Cat si autoalimentasse completamente. Così, oltretutto, sapremmo se dopo essersi autoalimentato avanza ancora dell’energia sfruttabile.

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Auto elettriche solari: 27 km/giorno di autonomia autocostruita?

Auto elettriche solari: 27 km/giorno di autonomia autocostruita?

A luglio scorso ho proposto ai lettori un quesito-divertissement: è fattibile un’auto elettrica che si carichi almeno in parte con pannelli solari montati a bordo? Ne è nata una discussione bellissima e ricca di spunti, alla quale aggiungo questo piccolo aggiornamento.

Uno dei progetti artigianali che ho citato in quell’articolo ha pubblicato un video nel quale mostra di produrre circa 17 miglia (27 km) con 12 ore di esposizione al sole. Non tantissimi, ma nel suo caso (una vecchissima Nissan LEAF d’occasione) fanno la differenza fra restare a piedi e invece tornare a casa, e sono comunque chilometri caricati gratuitamente (a parte la spesa iniziale dell’impianto) e a inquinamento zero.

Il suo sistema usa pannelli fotovoltaici sul tetto e sul cofano, che caricano delle batterie supplementari di accumulo, che a loro volta caricano la batteria di trazione della LEAF: la soluzione sulla quale convergevano i vostri commenti.

Sono sinceramente sorpreso che nonostante le inefficienze e l’artigianalità assoluta di questo esperimento (il blocco di ghiaccio come refrigerante è micidiale) si riescano a ottenere 27 km di autonomia (non so a quale velocità).

Mi sorprende anche che riesca a ottenere quell’autonomia da una superficie fotovoltaica così modesta, e mi piacerebbe molto capire quanto può essere costata questa apparecchiatura (al netto del nastro adesivo e dei secchi di ghiaccio).

Se avete idee in proposito, i commenti sono a vostra disposizione.

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