ENERGIA
di Nicola
Labanca
Nicola Labanca
Alcuni aspetti chiave della sua costruzione sociale. [1] Parte Prima.
Sono un fisico che si occupa di questioni energetiche da
circa trent’anni. Durante la mia formazione, i miei insegnanti non si sono mai
soffermati a spiegare come i principi fisici dell’energia e i costrutti teorici
associati trovassero impiego in specifici contesti socio‑tecnici. La presenza di un ampio divario tra
l’applicazione dei principi di conservazione e degradazione dell’energia nello
studio delle macchine a vapore e l’applicazione degli stessi principi, per
esempio, allo studio del metabolismo umano o all’organizzazione della domanda e
dell’offerta di energia non è mai stata né discussa, né presentata come
semplice possibilità. A distanza di trent’anni, ritengo che la presenza di
questo divario e la nozione di costruzione sociale applicata al concetto di
energia risulti ancora piuttosto esotica nella maggior parte delle università
tecniche e delle organizzazioni di ricerca che si occupano di scienza e
tecnologia.
Ho iniziato a leggere di storia e filosofia della scienza e della tecnica principalmente spinto dalle mie difficoltà a capire come i principi della
termodinamica fossero impiegati nel campo delle politiche energetiche e dalla
mia delusione per il modo in cui questi concetti e principi mi fossero stati
presentati come fatti incontrovertibili durante i miei studi. L’intuizione
principale che ho tratto dalle mie indagini è che, come accade con la
costruzione di un’abitazione, le costruzioni sociali che si realizzano con il
contributo della scienza e della tecnica possono essere estremamente solide e
concrete. Una costruzione sociale non implica che gli artefatti, le tecniche e
gli assetti organizzativi che ne derivano siano fatti immaginari. Riconoscere
che i sistemi energetici che alimentano le nostre attività sono una costruzione
sociale significa semplicemente riconoscere che la loro costruzione non è
inevitabile e può avvenire in un numero infinito di modi. Questo semplice fatto
implica che esistono sempre alternative ai vincoli generati dal modo in cui i
concetti di energia vengono resi operativi all’interno delle società. Per
esempio, si dà per scontato che le risorse energetiche siano scarse, che le
società dipendano da tali risorse e che le politiche energetiche debbano essere
progettate per aiutare le società a ottimizzare questa inevitabile dipendenza.
Questa logica, pur essendo evitabile, spinge gran parte della corsa a espandere
la cosiddetta “green economy”.
Per quanto possa sembrare strano, esistono ancora società in cui le persone
vivono senza fare uso di energia e senza i vincoli organizzativi che le
applicazioni pratiche di questo concetto comportano. Riconoscere la costruzione
sociale che avviene attorno a questo concetto significa comprendere che più ci
atteniamo a esso, organizzando le nostre vite intorno ai principi di
conservazione e degradazione dell’energia, più queste idee teoriche diventano
reali e più diventa difficile sfuggire ai vincoli che esse generano. Per esprimere
chiaramente la mia tesi: credo che i principi della termodinamica utilizzati
per organizzare le società contemporanee non rappresentino un fatto della
natura e credo, inoltre, che la loro applicazione trasformi di fatto persone e
società in motori che devono necessariamente consumare risorse di disponibilità
limitata. Cercherò di affrontare questa questione discutendo alcune dinamiche
chiave che si sviluppano attorno al tema dell’energia a tre livelli distinti:
1). Al
livello delle definizioni e procedure tecniche stabilite da esperti
quali scienziati, ingegneri, analisti energetici, etc. che impiegano i principi
della termodinamica per studiare i sistemi socioeconomici e sviluppare
politiche di intervento in ambito energetico.
2). Al
livello delle interazioni sociali che coinvolgono tecnologie per
l’energia, esperti e società in genere.
3). A
livello culturale per ciò che concerne alcune metafore che circolano tra
diverse discipline scientifiche e nella società contribuendo a costituire le
lenti attraverso cui osserviamo il mondo.
Prima di
fare ciò, è però opportuno precisare ulteriormente che le dinamiche che intendo
discutere non mettono in discussione le leggi della termodinamica come
stabilite e verificate da tecnici e scienziati nei loro laboratori. Piuttosto,
esse riguardano il modo in cui queste leggi vengono impiegate per organizzare
le attività umane fuori dai laboratori e il modo in cui queste dinamiche
vengono generate attraverso le interazioni tra laboratori e società nel suo
complesso. Un’altra premessa che è necessario fare è che, a dispetto del suo
ruolo fondamentale nel campo delle scienze e dell’organizzazione sociale,
nessun sembra tuttavia in grado di poter stabilire cosa l’energia sia,
vincitori di premi Nobel inclusi. Richard Feynman ha per esempio dichiarato che
“non sappiamo cosa sia l’energia”, che il concetto di energia “non spiega i
meccanismi o le ragioni che portano alle diverse formule”, che “non è possibile
stabilire che l’energia arrivi a noi in quantità di ammontare definito”[2] In modo simile, Percy Williams
Bridgman fa notare che “il concetto di energia non ha nessun significato al di
là di uno specifico processo di trasformazione” [3].
Per quanto le leggi della termodinamica siano rigorosamente valide all’interno
dei laboratori, l’energia non è qualcosa di cui possiamo avere esperienza
diretta. Il concetto di energia si riferisce soltanto a specifici processi di
trasformazione. Questo è un punto cruciale che bisogna tenere bene a mente
quando questo concetto viene impiegato per pianificare politiche di intervento
sulle società. Quando per esempio i policymakers ci dicono che abbiamo
bisogno di più energia, dobbiamo tenere bene a mente che essi intendono in
realtà che abbiamo bisogno di più materie prime (ad esempio petrolio greggio,
gas naturale, carbone, minerali, etc.) per generare specifici processi
standardizzati di trasformazione (ad esempio, attraverso motori a combustione,
turbine a gas, pannelli solari, pale eoliche, etc.). L’energia non può essere
considerata un’essenza o una sostanza che preesiste ai processi cui viene
riferita. Ad esempio, l’espressione
“l’equivalente energetico di un barile di petrolio” è priva di significato se
non si specifica in quale modo quel petrolio venga utilizzato. Mario Giampietro
e i coautori di un interessante articolo [4] hanno
bene illustrato questo aspetto. Uno stesso barile di petrolio può avere un
equivalente energetico diverso a seconda che venga (a) bruciato come carburante
in un trattore o, ad esempio, (b) scagliato contro una porta chiusa per
abbatterla, oppure (c) usato come contrappeso per tenere ferma una tenda
esposta al vento. L’energia non è una “cosa” in sé. Diversi processi possono
essere attivati usando la stessa sostanza materiale, e quantità di energia
differenti risultano da ciascuno di essi. Salvo rare eccezioni in cui si entra
nel dettaglio della questione, le stime aggregate di consumo energetico di una
nazione che vengono prodotte dagli analisti dicono generalmente assai poco dei
processi di trasformazione che li determino e delle risorse che vengono realmente
consumate. Queste stime risultano spesso dalla somma di consumi generati
attraverso processi assai eterogenei (per esempio processi di trasformazione di
gas naturale, di petrolio combustibile, di risorse rinnovabili), ma sommare i
chilowattora o le tonnellate di petrolio equivalente consumati da questi
processi è un poco come sommare pere e mele. Da queste stime si capisce
generalmente assai poco di quanto accade realmente in un paese. Va inoltre
rilevato che il tracciamento di tutti i processi di trasformazione che si
presume siano alla base di una data attività o del funzionamento di una data
tecnologia e la successiva stima di tutti i consumi associati risulta essere un
compito assai complesso, spesso impossibile. Come vedremo nel prossimo paragrafo,
questa questione viene generalmente risolta attraverso una serie di accordi e
negoziazioni tra gli esperti coinvolti nelle valutazioni. Le procedure alla
base di queste negoziazioni costituiscono parte della costruzione sociale che
avviene attorno al concetto di energia quando applicato alla vita reale e che
vorrei discutere in questo testo.
Negoziati
energetici a livello tecnico
Come
anticipato, la costruzione sociale che si realizza attorno al concetto di
energia riguarda innanzi tutto una serie di accordi stabiliti al livello
tecnico delle procedure definite da esperti quali scienziati, ingegneri e
analisti coinvolti nelle stime di consumo.
Un primo
tipo di accordo che è necessario stabilire riguarda come uscire dal cosiddetto dilemma
della produzione congiunta, nel caso in cui un dato input energetico generi
simultaneamente più output. In tali casi non esiste infatti un criterio
oggettivo per stabilire come ripartire un dato input tra i vari output. Per
esempio, una pecora utilizza una certa quantità di energia per produrre
contemporaneamente latte e lana. L’ammontare di energia che serve per produrre
il manto della pecora può essere soltanto concordato convenzionalmente da
esperti che definiscono la quota di energia assegnata alla produzione di latte
piuttosto che a quella della lana. Questo tipo di situazione non è affatto
raro. I modi in cui quantità e costi energetici vengono ripartiti tra diversi
output sono infatti sempre, almeno in parte, arbitrari. Le società possono
usare gli stessi input materiali ed energetici per molteplici scopi, così come
esseri umani e animali impiegano l’energia che assumono attraverso il cibo per
una miriade di funzioni fisiche. Ogni volta che scienziati, ricercatori o
analisti energetici stimano come dati input energetici siano collegati a vari
output - per esempio, nel caso di industrie che utilizzano determinati input
energetici per produrre beni differenti, o di famiglie che impiegano lo stesso
gas per cucinare e riscaldare l’acqua sanitaria e l’ambiente domestico - sono
sempre costretti a stipulare criteri convenzionali di ripartizione. Un secondo
tipo di costruzione sociale che si verifica a livello delle valutazioni
tecniche dei quantitativi di energia deriva dal cosiddetto problema del
troncamento.
Se il dilemma della produzione congiunta riguarda input che producono
simultaneamente più output, il problema del troncamento riguarda il numero di
input, e la quantità di energia consumata da questi input, da associare alla
produzione di un medesimo output.
Nella letteratura sull’energetica del lavoro umano, l’articolo di Giampietro et
al. precedentemente menzionato fornisce un esempio chiarificatore nel caso del
calcolo dell’energia consumata da un uomo durante un’ora di lavoro dedicata a
svolgere una qualsivoglia attività. Il flusso energetico “incorporato” in
un’ora di lavoro può infatti includere (i) l’energia metabolica del lavoratore
impiegata durante l’attività svolta, (ii) l’energia metabolica complessiva nelle
24 ore (contrariamente a una macchina, gli input energetici da fornire a una
persona perché lavori non sono infatti limitabili a quelli impiegati durante il
lavoro), (iii) l’energia metabolica del lavoratore e dei suoi familiari (anche i
familiari contribuiscono infatti a sostenere il lavoratore e le sue all’attività
lavorative), (iv) tutta l’energia necessaria per produrre il cibo che alimenta
il lavoratore (i consumi energetici in questione riguardano infatti anche
l’energia spesa per produrre quanto il lavoratore mangia), (v) una quota di
tutta l’energia consumata durante le attività di svago (anche le attività di
svago contribuiscono infatti a rendere il lavoratore abile alle sue attività
lavorative) (vi) persino una quota
dell’energia solare impiegata dalla biosfera per fornire i servizi ambientali
indispensabili alla sopravvivenza umana, inclusi il cibo consumato dal
lavoratore.
Giampietro
et al. fanno notare che, a seconda delle ipotesi adottate, le valutazioni
disponibili e “scientificamente rigorose” dell’equivalente energetico di un’ora
di lavoro variano di un fattore 100,000 (da 0,2 MJ a oltre 20 GJ), una
variazione enorme. La quantificazione degli input energetici necessari per
produrre un dato output dipende infatti pesantemente da confini arbitrariamente
stabiliti per definire i processi da considerare. In generale, tutte le
valutazioni energetiche riguardanti funzioni e output prodotti e riprodotti,
necessitano di standard e accordi convenzionali stabiliti da comunità di
esperti per poter mantenere un qualche significato e una qualche utilità. La
separazione fra input e output che tali valutazioni presuppongono è infatti
completamente artificiale e introduce inevitabilmente elementi di arbitrarietà
nei processi di attribuzione associati. È quindi assolutamente importante che
tutti si attengano alle convenzioni stabilite perché le diverse valutazioni
ottenute possano risultare confrontabili. Vale tuttavia la pena entrare nella
questione in maggior dettaglio.
Quanti
output sto producendo quando guido la mia auto da casa al lavoro? Questi output
potrebbero essere rappresentati dai chilometri percorsi, dal rilassamento (o
dallo stress) prodotto sul mio corpo durante la guida, dal numero di parole da
me pronunciate mentre parlo al telefono durante la guida e da una infinità di
altre attività che potrebbero essere imputate a me o alla mia auto durante il
viaggio. In sintesi, abbiamo quindi a che fare non solo con un problema di
attribuzione di singoli input energetici a diversi output (vd. dilemma della
produzione congiunta) e con un problema di identificazione di tutti gli input
da associare a singoli output (vd. problema del troncamento), ma anche con un
più generale problema di arbitrarietà nella definizione degli output che
riguarda tutte le attività umane e che viene generalmente risolto da analisti e
scienziati mediante accordi, standard e convenzioni. Va poi rilevato che la
separazione artificialmente creata tra input e output induce spesso ricercatori
e scienziati a ritenere che particolari input energetici e tecnologici possano
essere sostituiti da altri input senza cambiarne gli output. È sulla base di
questo assunto che si presume, ad esempio, che tecnologie più inquinanti o con
alto consumo energetico possano essere sostituite da tecnologie meno inquinanti
e più efficienti senza modificare né limitare i nostri stili di vita. Per fare
un esempio, la Commissione Europea ha condotto una serie di studi preliminari
che hanno stimato in una prima fase gli impatti energetici della sostituzione
sul mercato dell’UE di lampade a incandescenza con lampade compatte a
fluorescenza (le cosiddette CFL) e successivamente la sostituzione di CFL con
lampade a LED [5] . Sulla base di questi
studi, sono stati prodotti e approvati regolamenti e direttive [6] che hanno poi portato in due fasi
successive alla progressiva eliminazione dal mercato europeo delle lampade a
incandescenza e di una vasta gamma di CFL. Gli studi in questione calcolavano i
risparmi energetici generati dalla sostituzione in massa delle vecchie
tecnologie stimando il risparmio generato dalla sostituzione di ogni lampada a
incandescenza installata nella EU con una CFL e dalla sostituzione su larga
scala di CFL con lampade a LED. Queste stime di risparmio sono tutte state
basate sull’assunto che le CFL prima, e le lampade a LED poi, sarebbero tutte
state usate allo stesso modo che le lampade a incandescenza che avrebbero
sostituito (vale a dire si è assunto che questi input tecnologici potessero
essere sostituiti senza cambiarne gli output). Sfortunatamente la sostituzione
di questi input tecnologici ha cambiato anche gli output determinando la
moltiplicazione di nuovi e imprevisti usi delle nuove tecnologie [7] che hanno generato una vasta gamma di
consumi aggiuntivi, facendo sì che l’applicazione dei regolamenti europei
disattendesse in larga misura le stime di risparmio energetico che gli studi
preliminari avevano previsto [8].
Input e
output non sono infatti in genere indipendenti, ma co-evolvono in maniera
inattesa producendo effetti che possono risultare sia positivi, sia negativi.
La sostituzione tecnologica su larga scala attiva spesso cambiamenti imprevisti
che possono disattendere ogni previsione di impatto energetico. Tali previsioni
non possono infatti che basarsi su assunti che riducono le attività umane o un
numero limitato di opzioni disponibili. Sebbene necessari per la gestione di
risorse naturali su larga scala, questi assunti non possono che trascurare
completamente opzioni e stili di vita non standard che non dipendono dai
processi di trasformazione energetica oggi dominanti. Avrò modo di ritornare su
questa importante questione nei prossimi paragrafi.
Note
[1] Questo testo è una libera traduzione del seguente articolo realizzata dal suo stesso autore nell’Ottobre del 2025:Labanca, N. (2024). Some key aspects at stake in the social construction of energy. Conspiratio, Fall 2024, p. 188-201
[2] Feynman, R. (1964). The
Feynman Lectures on Physics. Volume I, 4-1
[3] Bridgman, P.W.
(1961). The Nature of Thermodynamics. Oxford University Press.
[4] Si veda Giampietro,
M., Mayumi, K. (2008). Complex Systems Thinking and Renewable
Energy Systems. In: Pimentel, D. (eds) Biofuels, Solar and Wind as
Renewable Energy Systems. Springer, Dordrecht.
https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8654-0_8 ma anche
Patterson, M. G.
(1996). What is energy efficiency? Concepts, indicators and
methodological issues, 24(5) 377-390 doi:10.1016/0301-4215(96)00017-1
[5] Un esempio di questi studi è
rappresentato da VITO, “Preparatory
Studies for Eco-design Requirements of EuPs: Project Report Lot
19: Domestic lighting,” 2009.
[6] Si veda https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2009/244/2016-02-27/eng e https://www.eceee.org/all-news/news/eu-commission-adopts-regulation-to-ban-fluorescent-lighting-by-september-2023/?ref=metacheles.de
[7] Lampade a LED hanno
per esempio iniziato ad essere impiegate per far crescere piante, illuminare
manifesti, purificare acque e aria, allestire luminarie durante i periodi
natalizi, etc.
[8] Su questo punto si
veda per esempio Schleich, J., Mills, B., Dütschke, E. (2014). A
brighter future? Quantifying the rebound effect in energy efficient lighting. Energy
Policy, Volume 72, Pages 35-42, ISSN 0301-4215