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ENERGIA .grarla K Un gigantesco progetto per sfruttare l'energia solare potrebbe dare agli Stati Uniti l'indipendenza dal petrolio estero e tagliare le emissioni di gas serra :glano erlmsn di Ken Zweibel, James Mason e Vasilis Fthenakis I y aumento continuo e inarrestabile del prezzo della benzina e del gasolio è una realtà che oggi colpisce anche gli Stati Uniti, la cui guerra in Medio Oriente è dovuta almeno in parte all'esigenza di proteggere gli interessi petroliferi all'estero. Poiché Cina, India e altre nazioni vanno aumentando rapidamente la loro domanda di combustibili fossili, in futuro la competizione per l'energia sia allargherà sempre più. Nel frattempo gli impianti che bruciano carbone, olio e gas naturale, con il traffico veicolare, continuano a immettere nell'atmosfera ogni anno milioni di tonnellate di sostanze inquinanti e di gas serra, compromettendo la salute del pianeta. Scienziati, ingegneri, economisti e politici hanno avanzato nu- IN SINTESI merose proposte per ridurre l'uso di combustibili fossili e le relative emissioni. Ma questi tentativi non sono sufficienti: gli Stati Uni- • Una massiccia conversione ti hanno bisogno di un piano di ampia portata per potersi affranca- degli impianti a carbone, re dal petrolio importato. Le nostre ricerche ci hanno convinto che la petrolio, gas naturale risposta più logica sia un massiccio passaggio all'energia solare. e nucleare in impianti Il suo potenziale è evidente: l'energia della luce solare che inve- a energia solare potrebbe ste la Terra in 40 minuti è pari al consumo mondiale di energia in un fornire il 69 per cento anno. In questo senso, gli Stati Uniti sono particolarmente fortunati: dell'elettricità e il 35 per nel solo sud-ovest del paese ci sono circa 650.000 chilometri quadra- cento dell'energia degli ti di territorio adatti alla costruzione di impianti solari, un'area che Stati Uniti entro il 2050. riceve più di 1,3 milioni di terawattora di radiazione solare all'anno. • Il progetto richiede la Convertirne in elettricità anche solo il 2,5 per cento significherebbe realizzazione di una grande soddisfare il consumo di energia totale della nazione nel 2006. distesa di celle fotovoltaiche Per passare all'energia solare, ampie aree del territorio statuniten- nel sud-ovest del paese. se dovrebbero essere coperte da pannelli fotovoltaici e pannelli per L'energia in più prodotta di giorno potrebbe essere il solare termico. Inoltre bisognerebbe realizzare un'infrastruttura a immagazzinata in aria corrente continua per distribuire quell'energia in modo efficiente in compressa in caverne tutta la nazione. sotterranee, disponibile La tecnologia è pronta. In queste pagine presentiamo un progetto per la notte. di ampio respiro per lo sfruttamento di questa fonte rinnovabile che • Sarà inoltre necessario potrebbe fornire il 69 per cento dell'elettricità degli Stati Uniti e il 35 costruire centrali per cento della sua energia totale (inclusi i trasporti, quindi) entro il solari a concentrazione, 2050. Secondo le nostre stime, questa energia potrebbe essere ven- e una nuova infrastruttura duta agli utenti finali a prezzi paragonabili a quelli attuali, che sono a corrente continua di circa 6 centesimi al chilowattora. Sviluppando anche l'energia eo- per distribuire l'elettricità lica, quella derivata dalle biomasse e quella geotermica, entro il 2100 solare in tutto il paese. le fonti rinnovabili potrebbero fornire il 100 per cento dell'elettricità • Ma il finanziamento degli Stati Uniti e il 90 per cento del fabbisogno energetico totale. del progetto richiede Per completare il piano entro il 2050, si dovrebbero investire più sovvenzioni per 420 di 400 miliardi di dollari nei prossimi quarant'anni: un investimen- miliardi di dollari tra to cospicuo, ma che sarebbe più che compensato. Gli impianti so- il 2011 e il 2050. lari consumano infatti una quantità di combustibili minima o nul- 44 LE SCIENZE 475 marzo 2008 www.lescienze.it LE SCIENZE 45 la, risparmiando così, nel corso degli anni, miliar- Stati Uniti, 2050 d.C. 2007 nnro di e miliardi di dollari. L'infrastruttura sostituireb- TECNOLOGIA ELEMENTO CRITICO PROGRESSI NECESSARI be 300 grandi centrali a carbone e 300 impianti an- FOTOVOLTAICO Area destinata 26 kmq 80.000 kmq Politiche per lo sviluppo di grandi aree pubbliche cora più grandi a gas naturale, e tutti i combustibili L'energia solare fornisce... che consumano. Non servirebbe più importare pe- Efficienza di conversione 10% 14% Materiali più trasparenti per migliorare la trasmissione della luce; strati drogati trolio, riducendo quindi in modo sostanziale il defi- 69% 35% modulo a film sottile più densi per aumentare la tensione; moduli più ampi per ridurre l'area inattiva cit della bilancia commerciale degli Stati Uniti e fa- Costo d'installazione 4$/W 1,20$/W Progressi nell'efficienza del modulo; progressi per la produzione su larga scala L cilitando la distensione in Medio Oriente e altrove. dell'elettricità Idell'energia totale Prezzo dell'elettricità 0,16$/kWh 0,05$/kWh Dipende dal costo d'installazione Poiché le tecnologie solari producono un inquinamento quasi nullo, il piano ridurrebbe le emis- CL ntro il 2050, grandi distese di celle fotovoltaiche nel sud-ovest Capacità totale 0,5 GW 2940 GW Piano nazionale per l'energia basato sull'energia solare sioni di gas serra delle centrali di 1,7 miliardi di del paese fornirebbero elettricità al posto delle centrali tonnellate all'anno, mentre la diffusione di veico- a combustibili fossili, promuovendo anche un'ampia diffusione ENERGIA Volume O 15 miliardi di m3 Sviluppo del sito in accordo con l'industria del gas naturale li ibridi ricaricabili collegandosi alla rete elettrica di veicoli elettrici. L'energia in eccesso sarebbe immagazzinata IMMAGAllINATA COME Costo d'installazione 5,80$/W 3,90$/W Economie di scala; diminuzione dei prezzi dell'elettricità fotovoltaica eviterebbe altri 1,9 miliardi di tonnellate dovute ai sotto forma di aria compressa conservata in caverne sotterranee. ARIA COMPRESSA Prezzo dell'elettricità 0,20$/kWh 0,09$/kWh Dipende dall'abbassamento del costo d'installazione veicoli a benzina. Nel 2050, le emissioni di anidride L'elettricità sarebbe prodotta anche da grandi schiere di celle che (con elettricità carbonica degli Stati Uniti diminuirebbero del 62 concentrano la luce solare per riscaldare l'acqua, e sarebbe fotovoltaica) Capacità totale 0,1 GW 558 GW Piano nazionale per l'energia per cento rispetto al 2005, rallentando significati- distribuita in tutta la nazione da nuove linee ad alta tensione in vamente il riscaldamento globale. corrente continua. Le tecnologie e gli elementi critici per il ENERGIA SOLARE Area destinata 26 kmq 40.000 kmq Politiche per lo sviluppo di ampie aree pubbliche successo di questo progetto sono elencati qui a lato, insieme alla A CONCENTRAZIONE Efficienza di conversione 13% 17% Fluidi che trasferiscono il calore in modo più efficiente Gli impianti fotovoltaici data entro cui le tecnologie devono essere disponibili prima del Costo d'installazione 5,30$/W 3,70$/W Sistemi di stoccaggio termico a serbatoio singolo; economie di scala Negli ultimi anni il costo di produzione di cel- 2050.11 piano abbatterebbe il consumo di combustibili fossili del le e moduli fotovoltaici si è molto ridotto. Esistono paese e le relative emissioni di gas serra (in basso). Prezzo dell'elettricità 0,18$/kWh 0,09$/kWh Dipende dall'abbassamento del costo d'installazione diversi tipi di celle, ma i moduli meno costosi sono Le stime presentate presumono una crescita della domanda Capacità totale 0,5 GW 558 GW Piano nazionale per l'energia sottili pellicole in tellururo di cadmio. Per forni- dell'uno per cento all'anno, e tengono conto solo dei miglioramenti re elettricità a 6 centesimi di dollaro al chilowatto- nelle tecnologie solari che potrebbero essere raggiunti entro il CORRENTE Lunghezza 800 chilometri da 160.000 a Nuova rete ad alta tensione dal sud-ovest al resto del paese ra entro il 2020, i film sottili a tellururo di cadmio 2020, senza ulteriori progressi oltre tale data. CONTINUA 800.000 chilometri dovrebbero convertire energia con un'efficienza del 14 per cento e i sistemi dovrebbero essere in- _A stallati a un dollaro e 20 centesimi per watt di ca- pacità, ma i moduli attuali hanno un'efficienza del 10 per cento e un sistema installato costa circa 4 O DI COMBUSTIBILI DEGLI STATI UNITI dollari per watt. Un progresso è indispensabile, ma • 2007 la tecnologia sta avanzando velocemente: negli 2050 (secondo il piano energetico attuale) ultimi 12 mesi l'efficienza dei sistemi commercia- • 2050 (secondo il grande piano solare) li è salita dal 9 al 10 per cento. Inoltre, via via che i moduli migliorano, installare sul tetto pannelli fo- PETROLIO tovoltaici sarà sempre più conveniente, riducendo Miliardi di barili la domanda di elettricità durante il giorno. Nel nostro progetto, entro il 2050 il fotovoltaico fornirà circa 3000 gigawatt, o miliardi di watt, GAS NATURALE di potenza, che richiedono l'installazione di cir- Migliaia di miliardi ca 8000 chilometri quadrati di pannelli. Sembra di metri cubi un'area enorme, ma le installazioni già realizzate indicano che la superficie necessaria per ogni megawatt (milioni di watt, MW) di energia solare pro- CARBONE dotta nel sud-ovest degli Stati Uniti è inferiore a Miliardi di tonnellate quella necessaria per un impianto equivalente a carbone, tenuto conto anche delle miniere di estrazione. Gli studi del National Renewable Energy La- boratory indicano che nel sud-ovest c'è terreno a EMISSIONI DEGLI STATI UNITI sufficienza, anche senza occupare aree di interes- se ambientale, centri abitati o terreni difficoltosi. ANIDRIDE CARBONICA La natura innocua degli impianti fotovoltaici, con- Miliardi di tonnellate siderando anche il consumo di acqua nullo, ridurrebbe al minimo le preoccupazioni ambientali. 46 LE SCIENZE 4114ipay~ amm aildria Per il 2100 Il principale sviluppo necessario, quindi, è au- gia sotto forma di aria compressa è circa la metà di farebbe un'enorme lente d'ingrandimento (si veda mentare l'efficienza di conversione del modulo fi- quello delle batterie al piombo. Questi impianti ag- Il Sole concentrato, di Massimo Falchetta, Augu- *" le fonti no al 14 per cento, un obiettivo assolutamente pra- giungerebbero due o tre centesimi per chilowatto- sto Maccari e Mauro Vignolini, in «Le Scienze» n. -11111flior rinnovabili ticabile. L'efficienza dei moduli commerciali non ra alla generazione fotovoltaica, portando il costo 459, novembre 2006). Il fluido ad alta temperatu- raggiungerà mai quella delle celle solari realizza- totale, al 2020, a 8-9 centesimi per chilowattora. ra passa attraverso uno scambiatore di calore, pro- potrebbero te in laboratorio, ma le celle a tellururo di cadmio L'elettricità prodotta dagli impianti fotovoltaici ducendo vapore che può far girare una turbina. Per -~t4 generare del National Renewable Energy Laboratory arriva- installati nel sud-ovest sarebbe inviata su linee di l'immagazzinare l'energia, la conduttura percorre Una risorsa no già al 16,5 per cento. trasmissione ad alta tensione in corrente continua un enorme serbatoio isolato riempito di sali fusi, in il 100 per cento abbondante fino agli impianti di stoccaggio in aria compressa grado di conservare il calore in modo efficiente. Il Caverne pressurizzate dell'elettricità in tutto il paese. Le turbine potrebbero così gene- calore trasferito durante il giorno è estratto di not- La radiazione solare non manca negli Stati Uniti, Il grande limite dell'energia solare è che generare elettricità dovunque e per tutto l'anno. te, producendo vapore. Per quanto lentamente, pe- soprattutto negli stati del sud-ovest. 1120.000 e oltre il 90 ra poca elettricità se il cielo è nuvoloso, e non ne Il nocciolo del problema è trovare siti adeguati, rò, i sali fusi si raffreddano, e l'energia immagazzi- chilometri quadrati di schiere di pannelli solari per cento genera affatto di notte. Pertanto durante le ore so- ma una mappa realizzata dall'industria del gas na- nata dovrebbe essere utilizzata entro un giorno. (cerchi biancN necessari per il grande Radiazione totale media giornaliera dell'energia leggiate va prodotta energia in più, da conserva- turale e dall'Electric Power Research Institute mo- Negli Stati Uniti, nove impianti di energia solare piano solare potrebbero essere distribuiti (chilowattora per metro quadrato al giorno) re per le ore notturne. Purtroppo la maggior parte stra che esistono formazioni geologiche adatte nel concentrata con una capacità totale di 354 MW ge- in vari modi: un'opzione è quella mostrata I I I 'NEW I III I degli Stati Uniti dei sistemi di stoccaggio dell'energia, come le bat- 75 per cento del territorio degli Stati Uniti, spes- nerano elettricità in modo affidabile già da anni, e nella mappa. 8 7 6 5 4 3 2 terie, è costosa o inefficiente. Un'alternativa pra- so relativamente vicine alle città. In effetti un si- un nuovo impianto da 64 MW è operativo dal 2007 ticabile è l'immagazzinamento dell'energia me- stema di stoccaggio dell'energia ad aria compressa in Nevada. Questi impianti, però, non hanno siste- diante aria compressa: l'elettricità generata dagli sarebbe simile al sistema di distribuzione del gas mi di conservazione del calore. La prima installa- 2015. L'efficienza operativa aumenterebbe anche se VANTAGGI impianti fotovoltaici comprime l'aria, pompan- naturale nazionale, che immagazzina 220 miliar- zione commerciale che ne prevede uno è in via di si trovasse un modo per aumentare la temperatura •Taglio della dipendenza dalle dola in spazi sotterranei, come caverne o minie- di di metri cubi di gas in 400 serbatoi sotterranei. costruzione in Spagna, e altre sono allo studio in dei fluidi dello scambiatore di calore. Si sta cercan- importazioni di petrolio dal 60 re abbandonate. L'aria compressa è rilasciata, a ri- Entro il 2050, il nostro progetto richiederebbe solo tutto il mondo. Per il nostro progetto, occorrereb- do anche una strada per usare i sali fusi come flui- per cento a zero chiesta, per muovere una turbina che genera elet- circa 15 miliardi di metri cubi di capacità di stoc- be una capacità di stoccaggio di 16 ore, in modo da di di trasferimento del calore, consentendo a una tricità, con l'ausilio della combustione di piccole caggio, con aria in pressione a 75 atmosfere. poter erogare elettricità sull'arco delle 24 ore. centrale di operare con un solo scambiatore di ca- •Alleggerimento delle tensioni globali quantità di gas naturale. Le turbine bruciano solo Gli impianti esistenti dimostrano la validità del lore invece di due, riducendo le perdite di calore e e calo dei costi militari Sale rovente il 40 per cento del gas naturale che consumereb- solare a concentrazione, ma i costi devono dimi- gli investimenti necessari. Alcuni sali, inoltre, sono E • Imponente riduzione del deficit della bero senza l'ausilio dell'aria compressa, e la tecno- Un'altra tecnologia in grado di fornire forse un nuire. A questo potranno contribuire le economie corrosivi perciò occorrono tubature resistenti. bilancia commerciale logia di recupero del calore ridurrebbe la percen- quinto dell'energia solare nel nostro scenario è il di scala e la ricerca: un rapporto del 2006 ha con- Il solare a concentrazione e il fotovoltaico rap- tuale fino al 30 per cento. cosiddetto solare termodinamico a concentrazione: cluso che se fossero costruiti impianti per 4 GW di presentano cammini tecnologici differenti. Nessu- •Abbattimento delle emissioni di gas ta-} Secondo studi dell'Electric Power Research In- lunghi specchi metallici concentrano la luce su una potenza il solare a concentrazione potrebbe fornire no dei due è pienamente sviluppato; per questo il serra N stitute, il costo dell'immagazzinamento dell'ener- conduttura riempita di fluido, riscaldandola come elettricità a 10 centesimi per kVVh o meno entro il nostro progetto contempla il loro impiego su lar- •Aumento dell'occupazione firf -~1~1~1•Olit Il fotovoltaico Schiera di celle mi fotovoltaiche Elettricità immessa - er é nella rete Elemento di giunzione . Nel 2050 grandi distese di pannelli fotovoltaici •.0 •• • , 4.010 copriranno 78.000 chilometri quadrati di " territorio altrimenti abbandonato nel sud-ovest 111 •mnEle4riki"w.iZn"o"1S973%.,.- degli Stati Uniti. Somiglierebbero all'impianto th da 4,6 megawatt della Tucson Electric Power di il e e e r i I 119. i e I Ir1.0.~ Springerville, in Arizona, operativo dal 2000 (a sinistra). In questi impianti, le celle fotovoltaiche Corrente li flusso vengono interconnesse in un modulo, e i moduli — di elettroni —9 sono cablati a formare una schiera (a destra). genera corrente Strato conduttore La corrente continua proveniente da ciascuna trasparente "110911111 schiera fluisce verso un trasformatore che la Solfuro di cadmio semiconduttore ,•A#•s. invia alla rete attraverso linee ad alta tensione. Giunzione In una cella a film sottile (nel riquadro), Tellururo di cadmio l'energia dei fotoni che arrivano si trasferisce semiconduttore •-1 •• • • agli elettroni liberi nello strato di tellururo di Metallo conduttore Condizionatore Vetro cadmio; questi superano la giunzione, e e trasformatore di linea elettrica fluiscono verso lo strato conduttore superiore e poi attorno allo strato conduttore posteriore, generando un flusso di corrente. 48 LE SCIENZE 475 marzo 2008 www.lescienze.it LE SCIENZE 49 Opzioni per il futuro energetico dell'Europa —11Mr a sfida imposta dai cambiamenti climatici sta L'Europa si candida a Lprovocando una revisione delle politiche energetiche volgere un ruolo di primo di molti paesi, con un ruolo sempre più marcato delle fonti rinnovabili. E il nuovo trend viene registrato anche piano nella transizione dagli osservatori più rigorosi. È interessante vedere, per Ile fonti rinnovabili esempio, come l'International Energy Agency (IEA), solitamente molto cauta nelle sue analisi, anno dopo anno abbia innalzato le valutazioni sulla possibile temperatura e quindi di modulare la produzione in penetrazione delle rinnovabili e dell'efficienza relazione alla domanda. energetica. Nello scenario «spinto» illustrato nell'ultimo Dopo una lunga assenza dalla scena mondiale seguita World Energy Outlook si ipotizza che nel 2030 il 29 per all'exploit californiano della fine degli anni ottanta (354 cento della domanda elettrica possa venire coperta dalle MW con concentratori cilindro-parabolici), si assiste ora fonti rinnovabili. Nell'ipotesi poi che si debba soddisfare a un notevole risveglio anche in Europa, con la Spagna il vincolo di concentrazione in atmosfera della CO2 di lanciata nella realizzazione di impianti per 500 MW e con 450 parti per milione, indicato nelle trattative progetti per 2000 MW. In Italia il progetto Archimede da internazionali sui cambiamenti climatici, l'AIE valuta una 5 MW, sviluppato da ENEL in collaborazione con ENEA, > possibile copertura di elettricità verde del 40 per cento. prevede collettori a concentrazione integrati con una Peraltro le rinnovabili stanno già vivendo un periodo di centrale a ciclo combinato esistente, che grazie all'uso rapidissima evoluzione, con tassi di crescita del 30-50 di sali fusi dovrebbe consentire alte temperature e lo per cento all'anno per eolico e fotovoltaico. sfruttamento di accumulo termico. Nell'ultimo decennio la potenza eolica installata è sempre Per sviluppare questa tecnologia solare occorre disporre risultata superiore all'incremento della potenza nucleare. di ampi spazi e di un'elevata insolazione diretta. Se Nel 2007 si sono aggiunti 20 gigawatt (GW), con una negli Stati Unti sono gli Stati del sud-ovest a garantire crescita record negli Stati Uniti, dove i 5,6 GW installati queste condizioni, l'Europa può contare su superfici hanno rappresentato un terzo della nuova potenza molto più ridotte, prevalentemente in Italia e in Spagna. elettrica. Gli scenari al 2020 indicano una possibile La sfida per ottenere grandi numeri con questa penetrazione eolica compresa tra 230 e 1070 GW in tecnologia è quindi rappresentata dai paesi del Nord relazione alle politiche adottate, mentre per la metà del Africa. Secondo uno studio commissionato dal Ministero secolo si potrebbero avere 3000 GW con una copertura In prima linea nella corsa c'è la Germania, che nel 2007 UN FUTURO TRA VENTO E SOLE. dell'Ambiente tedesco, Trans-Mediterranean pari a un terzo della domanda elettrica mondiale. è passata da 73 a 87 terawattora rinnovabili (dall'i 1,9 Se fino a oggi è stata l'energia eolica Interconnection for Concentrating Solar Power, a partire Ancora più impressionante la crescita della produzione al 14,3 per cento dei consumi elettrici), riuscendo a a trainare il cammino delle dal 2020 potrebbero essere trasferiti in Europa di celle fotovoltaiche, che nel 2007 ha raggiunto i 3,8 creare un'industria con 235.000 addetti. rinnovabili, fotovoltaico e solare attraverso cavi ad alta tensione a corrente continua GW (+50 per cento) con una progressione che, secondo Ma su quali fonti potremo contare in Europa? Se fino al termodinamico (qui a fianco, una 60 terawattora all'anno per arrivare a 700 nel 2050. Per l'autorevole rivista «Photon», dovrebbe portare a 2025-2030 il vento farà la parte del leone, nei decenni foto dell'impianto spagnolo di favorire le interconnessioni è allo studio la realizzazione superare la soglia dei 20 gigawatt all'anno entro il successivi saranno le tecnologie solari a imporsi. Sandicar la Mayor, presso Siviglia) dell'anello mediterraneo "Medring", che collegherà con 2011.1Irapporto Solar Generation predisposto nel 2007 Ma per garantire percentuali così elevate occorrerà sono le fonti candidate a guidare la linee ad altissima tensione a corrente continua i paesi dall'associazione di categoria del fotovoltaico, Epia, e da affrontare il problema della gestione della rete. Se è transizione verso un domani senza del Sud del Mediterraneo con l'Europa. Greenpeace ipotizza uno scenario con 241 GW di picco vero infatti che già oggi in tre Lànder tedeschi oltre il 30 combustibili fossili. Un'occasione Un'ulteriore spinta in questo senso viene dalla proposta di di fotovoltaico al 2020 e una produzione pari a un per cento dei consumi è soddisfatto dal vento e che per l'Europa, oggi leader nello Direttiva della Commissione Europea sugli obiettivi verdi quarto della domanda elettrica mondiale nel 2040. percentuali elevate si registrano anche in alcune regioni sviluppo delle fonti rinnovabili. al 2020, resa pubblica lo scorso 23 gennaio.Vi si prevede Nell'ultimo decennio l'Europa è stata il fulcro di questa spagnole e in Danimarca, la gestione della domanda infatti la possibilità di conteggiare nel raggiungimento dei accelerazione e si propone come riferimento anche per diventerà sempre più problematica in presenza di target nazionali anche l'importazione di elettricità il prossimo, come dimostra l'attuale accesa discussione percentuali elevate di rinnovabili. rinnovabile da paesi extraeuropei, un'opzione che favorirà sulle modalità di raggiungimento dell'obiettivo di Per questo, sul lungo periodo si stanno immaginando un'accelerazione dell'interconnessione tra i Balcani, coprire il 20 per cento dei consumi con le rinnovabili soluzioni che svincolino la contemporaneità tra la l'Africa e l'Europa continentale. entro il 2020. Una sfida che è destinata a rivoluzionare generazione da fonti discontinue e i consumi. La Insomma, le rinnovabili si apprestano ad avere un ruolo di le strategie energetiche con uno spostamento di ingenti produzione di idrogeno e la creazione di un'economia primo piano nella fase di decarbonizzazione dei sistemi risorse economiche verso le fonti pulite. Basti pensare basata su questa risorsa risponde a questa esigenza energetici che caratterizzerà i prossimi decenni, e che per soddisfare questo impegno occorrerà triplicare Ma ci sono altre possibilità. Una delle soluzioni l'Europa si candida ad avere un ruolo di primo piano in la quota di energia verde (in soli 13 anni) e che un terzo considerate, per esempio, è il solare a concentrazione, questa transizione. dell'elettricità dovrà essere generato dalle rinnovabili. che può consentire di accumulare calore ad alta Gianni Sfivestrini è direttore scientifico del Kyoto Club 50 LE SCIENZE 475 marzo 2008 www.lescienze.it LE SCIENZE 51 ga scala peri! 2020, in modo da lasciare a entram- CHE COSA la rete di trasmissione a corrente continua, che po- al 2050, abbiamo scelto la prudenza: non abbiamo combustibili fossili anno dopo anno. Inoltre l'inve- GLI AUTORI be le tecnologie il tempo di maturare. Via via che SERVE trebbe espandersi attraverso i terreni federali del- infatti previsto progressi tecnologici o economici stimento nel solare aumenterebbe la sicurezza del- KEN ZWEIBEL, JAMES MASON le installazioni si moltiplicheranno, sarà possibile le autostrade interstatali, minimizzando l'occupa- successivi al 2020. E abbiamo ipotizzato che la do- l'energia nazionale, riducendo gli investimenti nel — e VASILIS FTHENAKIS hanno iniziato valutare i pro e i contro sia dal punto di vista inge- Sovvenzioni per 420 miliardi zione di nuovo suolo e gli ostacoli burocratici. L'in- manda cresca dell'uno per cento all'anno (mentre settore bellico e diminuendo i costi sociali dell'in- a collaborare una decina di anni fa gneristico sia da quello economico. di dollari complessivi fino al 2050 frastruttura raggiungerebbe mercati importanti a è noto che i consumi elettrici degli Stati Uniti sono quinamento e del riscaldamento globale, dai pro- lavorando a un progetto di studi sul Phoenix, Las Vegas, Los Angeles e San Diego ver- altissimi, e potrebbero essere ridotti sensibilmente blemi di salute fino alla tutela ambientale delle co- ciclo di vita del fotovoltaico. Zweibel Corrente sì, ma continua n Una leadership politica in grado di so ovest, e San Antonio, Dallas, Houston, New Or- con un piano di efficienza energetica). ste e dei terreni coltivabili. è presidente della PrimeStar Solar raccogliere le sovvenzioni, di Golden, in Colorado, e ha diretto Un sistema di produzione e distribuzione di possibilmente con una carbon tax leans, Birmingham, in Alabama, Tampa, in Florida, In questo scenario, entro il 2050 gli impianti a Paradossalmente, il grande piano solare ridur- per 15 anni il laboratorio nazionale energia solare sarebbe diverso da quello attuale e Atlanta verso est. energia solare forniranno il 69 per cento dell'elet- rebbe i consumi energetici. Anche con un aumen- per le energie rinnovabili Thin-Film anche dal punto di vista geografico: ora le centra- • Una nuova rete di trasmissione ad Costruire 1,5 GW di potenza fotovoltaica e di tricità e il 35 per cento dell'energia primaria degli to della domanda dell'uno per cento all'anno, i 29 PV Partnership. Mason è direttore li a carbone, petrolio, gas naturale e nucleare so- alta tensione in corrente continua in 1,5 GW di potenza solare a concentrazione all'an- Stati Uniti. Questi valori comprendono il fabbiso- petawattora (PWh = 1012 chilowattora) consumati della Solar Energy Campaign e no sparse un po' dappertutto, ma comunque ab- grado di produrre reddito, costruita no nei primi cinque anni stimolerebbe molti pro- gno di 450 milioni di veicoli ibridi che si ricariche- nel 2006 scenderebbero a 27 nel 2050. Il calo sa- dell'Hydrogen Research Institute di da soggetti privati Farmingdale, nello Stato di New York. bastanza vicino a dove è consumata l'energia. La duttori ad adeguarsi. Nei cinque anni successivi, si rebbero connettendosi alla rete, e che dovrebbero rebbe dovuto al fatto che oggi una notevole quan- Fthenakis è a capo del Photovoltaic maggior parte della produzione solare, invece, si dovrebbero costruire ogni anno impianti per 5 GW sostituire quelli a benzina, promuovendo una svol- tità di energia viene consumata nel processo di Environmental Research Center del collocherebbe nel sud-ovest degli Stati Uniti. La di potenza per ciascuna tecnologia, consentendo ai ta che consentirebbe di ridurre la dipendenza dal- estrazione e lavorazione dei combustibili fossili, e Brookhaven National Laboratory e rete a corrente alternata esistente non è abbastan- produttori di ottimizzare le linee di produzione. Co- le importazioni di petrolio e mitigare gli effetti del- ulteriore energia viene sprecata nella loro combu- direttore del Center for Lite Cycle za robusta per trasferire la potenza da lì fino agli me risultato, il costo dell'elettricità ricavata dal sole emissioni di gas serra. Inoltre si creerebbero cir- stione e nel controllo delle loro emissioni. Analysis della Columbia University. utenti finali: sulle lunghe distanze disperderebbe lare scenderebbe sotto i 6 centesimi per kVVh. È un ca tre milioni di nuovi posti di lavoro - la maggior Per raggiungere gli obiettivi al 2050 occorrono gran parte dell'energia. Pertanto occorrerebbe co- programma realistico: dal 1972 al 1987 negli Sta- parte dei quali nella produzione di componenti per circa 120.000 chilometri quadrati di territorio per struire una nuova infrastruttura di trasmissione ad ti Uniti sono stati costruiti ogni anno più di 5 GW gli impianti solari - che supererebbero di gran lun- fotovoltaico e solare a concentrazione. Si tratta di alta tensione in corrente continua (HVDC, da high di centrali nucleari. Inoltre gli impianti solari pos- ga quelli persi dall'industria per la lavorazione dei una superficie molto vasta, ma che costituisce co- voltage direct current). sono essere realizzati e installati molto più velo- combustibili fossili. L'enorme diminuzione dell'im- munque solo il 19 per cento dei territori disponibi- Studi dell'Oak Ridge National Laboratory indi- cemente delle centrali convenzionali, in virtù del portazione di greggio influirebbe sulla bilancia dei li nel sud-ovest. La maggior parte di quest'area non cano che su lunga distanza le linee HVDC disper- loro disegno semplice e della relativa assenza di pagamenti per il commercio estero per circa 300 ha alcun valore per uno sfruttamento alternativo, dono una quantità di energia inferiore delle linee complicazioni ambientali e di sicurezza. miliardi di dollari all'anno, assumendo per il petro- per esempio agricolo. E non subirebbe alcun inqui- a corrente alternata. L'infrastruttura distribuirebbe lio un prezzo di 60 dollari al barile (ma i prezzi me- namento. Abbiamo ipotizzato che nel 2050 solo il Secondo stadio: dal 2020 al 2050 l'energia dalle centrali solari in tutte le direzioni. Le di nel 2007 sono stati più alti). 10 per cento della capacità solare sia ricavata da linee terminerebbero nelle centrali di conversione, È importante che gli incentivi rimangano effet- Una volta installati, gli impianti a energia sola- impianti fotovoltaici distribuiti su edifici o terreni dove la corrente sarebbe trasformata in corrente al- tivi fino al 2020, in modo da permettere alla cresci- re avranno bisogno di manutenzione e di ripara- privati. Ma via via che i prezzi scenderanno in se- ternata e inviata a lungo le linee di distribuzione ta di autosostenersi dopo questa data. Nell'estende- zioni, ma il prezzo della luce solare rimarrà sempre guito alla produzione in serie, questi impianti po- regionale. Il sistema a corrente alternata ha supe- re il nostro modello di attuazione del progetto fino pari a zero, il che raddoppierebbe il risparmio sui trebbero avere un ruolo più rilevante. rato i suoi limiti di capacità, provocando numerosi blackout; le linee a corrente continua, invece, sono Lo stoccaggio Elettricità più economiche da costruire e richiedono una su- Elettricità dal parco verso la rete perficie più limitata rispetto a linee a corrente al- sotterraneo fotovoltaico Generatore ternata equivalenti. Attualmente negli Stati Uniti Camera di combustione' sono operativi circa 800 chilometri di linee HVDC L'elettricità in più prodotta durante il giorno alimentata a gas natura Calore in uscita che hanno dato prova di affidabilità ed efficienza. dagli impianti fotovoltaici sarebbe inviata Unità di recupero tramite linee di corrente a siti di stoccaggio (aria preriscaldata) Primo stadio: da oggi al 2020 ad aria compressa vicini alle città, che orre di raffreddamento L'attuazione del grande piano solare prevede durante la notte produrrebbero elettricità da dell'acqua due stadi distinti. Il primo, da oggi al 2020, deve destinare al consumo. La tecnologia è già Compressori Turbina a rendere il solare competitivo a livello di produzio- disponibile: l'impianto PowerSouthEnerg l: bassa Motore pressione ne in serie. Ciò richiederà un intervento del gover- di Mcintosh, in Alabama (a sinistra), è Turbina I oelleir ad alta no, che dovrà concedere prestiti a trent'anni, ac- operativo dal 1991 (la conduttura in bianc , • • pressione quistare questo tipo di energia e fornire sussidi fi- in basso a destra invia l'aria nel sottosuolo). nanziari per sostenere i prezzi. Il pacchetto di aiu- In questi progetti, l'elettricità entrante ti annuale dovrebbe aumentare costantemente dal alimenta motori e compressori che 2011 al 2020, quando le tecnologie solari dovreb- pressurizzano l'aria e la inviano in cav bero poter competere con le loro forze. Il totale vuote, miniere o falde acquifere (a destra). delle sovvenzioni dovrebbe arrivare a 420 miliardi Una volta rilasciata, l'aria viene riscaldat di dollari (spiegheremo poi come reperirli). bruciando piccole quantità di gas natural Per il 2020 dovrebbero essere stati costruiti cir- i gas ad alta temperatura in espansione ca 84 GW di impianti per fotovoltaico e solare a muovono turbine che generano elettricità concentrazione. In parallelo dovrà essere costruita 52 LE SCIENZE 475 marzo 2008 www.lescienze.it LE SCIENZE 53 420 miliardi 2050 e oltre pompe per il calore geotermico per il riscaldamen- gerisce che per spingere i produttori di energia ad n Letture La cifra di 420 miliardi di dollari è considerevo- km Benché non sia possibile fare proiezioni esat- to e il condizionamento degli edifici. I sistemi so- adottare sistemi di sequestro del carbonio e di im- le, ma la spesa annua sarebbe inferiore sia all'at- di dollari te a cinquant'anni o più, abbiamo comunque im- lari richiederebbero circa 780.000 chilometri qua- magazzinamento dell'energia, in modo da ridurre The Terawatt Challenge for Thin Film tuale programma Farm Price Support sia ai sussi- sono una cifra maginato, a titolo di esercizio, un scenario al 2100 drati di territorio: ancora una volta, un'estensione le emissioni di anidride carbonica, servirebbe una Photovoltaic. Zweibel K., in Thin Film di fiscali per costruire l'infrastruttura nazionale di Solar Ce//s: Fabrication, Characterization per dimostrare il notevole potenziale dell'energia inferiore a quella della superficie adatta e disponi- tassa da 40 a 90 dollari per tonnellata di carbo- telecomunicazioni ad alta velocità negli ultimi 35 cospicua, ma and Applications, a cura di Poortmans J. solare. Per quell'anno le proiezioni basate sul no- bile nel sud-ovest. ne. L'imposta equivarrebbe a un aumento del prez- anni. E affrancherebbe gli Stati Uniti dai proble- e Arkhipov V., John Wiley & Sons, 2006. comunque stro piano indicano una domanda energetica tota- Nel 2100 questa gamma di fonti rinnovabili po- zo dell'elettricità di 1-2 centesimi per chilowatto- mi politici e finanziari causati ai conflitti energeti- le (trasporti compresi) di 40 PWh, a fronte di una trebbe generare il 100 per cento di tutta l'elettricità ra. Ma il nostro piano è meno costoso. I 420 mi- Energy Autonomy: The Economic, ci internazionali. inferiore capacità di generare energia elettrica sette volte e più del 90 per cento dell'energia primaria com- liardi di dollari potrebbero essere raccolti con una Social and Technological Case for Senza sussidi, il grande piano solare non è rea- Renewable Energy. Scheer H., ai sussidi maggiore di quella attuale. plessiva degli Stati Uniti. In primavera e in esta- tassa di 0,5 centesimi per chilowattora. Poiché og- lizzabile. Altri paesi hanno raggiunto la stessa con- Earthscan Publications, 2007. Abbiamo effettuato una stima prudente del- te, l'infrastruttura solare produrrebbe abbastanza gi negli Stati Uniti l'elettricità è venduta a un prez- clusione: il Giappone sta già costruendo un'ampia all'agricoltura la capacità degli impianti solari necessaria nelle idrogeno da soddisfare più del 90 per cento del- zo compreso tra 6 e 10 centesimi per chilowattora, Center for Life Cycle Analysis, Columbia infrastruttura solare con un piano di incentivi, e la peggiori condizioni di esposizione solare nel sud- la domanda di combustibili del traffico veicolare e aggiungerne 0,5 sembra ragionevole. University: www.cica.columbia.edu. Germania è impegnata in un programma naziona- ovest registrate storicamente, che sono quelle de- sostituire la piccola fornitura di gas naturale usata Il Congresso potrebbe concedere incentivi fi- le. L'investimento è alto, ma è importante ricorda- The National Solar Radiation Data gli inverni 1982-1983 e 1992-1993. E ancora una come ausilio delle turbine ad aria compressa. Altri nanziari adottando un piano nazionale per le ener- re che la fonte energetica, la radiazione solare, è Base. National Renewable Energy volta non abbiamo ipotizzato progressi tecnologi- 180 miliardi di litri di biocarburanti coprirebbero il gie rinnovabili, più o meno come è accaduto per gratuita. Non comporta costi per il controllo del- Laboratory, 2007. http://rredc.nrel. ci o abbattimenti dei costi oltre il 2020, benché sia resto dell'energia necessaria ai trasporti. Le emis- il Farm Price Support, il programma di sussidi al- gov/solar/old_data/nsrdb. l'inquinamento come l'energia ricavata dal carbo- difficile dubitare che nei prossimi 80 anni le ricer- sioni di anidride carbonica sarebbero inferiori del l'agricoltura che è stato giustificato da esigenze di ne, dal petrolio o dal nucleare, ma solo un limitato che non migliorino i costi, l'efficienza di conver- 92 per cento rispetto ai livelli del 2005. sicurezza nazionale. Un programma di sussidi per The U.S. Department of Energy Solar costo aggiuntivo per il gas naturale nei sistemi di America lnitiative: wwwl.eere.energy. sione e lo stoccaggio dell'energia solare. i prezzi del solare assicurerebbe il futuro energe- compressione dell'aria, che tuttavia potrebbe esse- Chi paga il conto? gov/solar/solar_america. Basandoci su questi presupposti, la domanda di tico della nazione, vitale per il benessere a lungo re anch'esso sostituito da idrogeno e biocarburan- energia degli Stati Uniti potrebbe essere soddisfat- Il nostro non è un piano di austerità, perché tie- termine del paese. I sussidi potrebbero essere con- ti. Aggiungendo il risparmio sui combustibili, nei ta con le seguenti capacità: 2,9 terawatt (TW) di ne conto di un incremento della domanda dell'uno cessi gradualmente tra il 2011 e il 2020; con un pe- prossimi decenni il costo del solare sarà estrema- potenza fotovoltaica immessa direttamente nel- per cento all'anno, in grado di garantire uno stile riodo di restituzione standard di trent'anni, termi- mente vantaggioso. Ma non possiamo aspettare fi- la rete e altri 7,5 TW dedicati allo stoccaggio ad di vita simile a quello attuale con i miglioramenti nerebbero tra il 2041 e il 2050. Le società di di- no ad allora per metterci all'opera. aria compressa; 2,3 TW di potenza di solare a con- previsti nella produzione e nel consumo di energia. stribuzione di corrente HVDC non avrebbero biso- I critici hanno sollevato alcune obiezioni. Per centrazione; 1,3 TW di impianti fotovoltaici distri- Forse il problema maggiore è come reperire i 420 gno di sussidi, poiché potrebbero finanziare la co- esempio che i limiti dei materiali potrebbero buiti. La fornitura sarebbe completata con 1 TW di miliardi di dollari necessari a pagare questo rin- struzione di linee di tensione e centrali di conver- ostacolare un'installazione su ampia sca- parchi eolici, 0,2 TW di impianti per l'energia geo- novamento dell'infrastruttura energetica del paese. sione come fanno ora per le linee a corrente alter- la. Con un rapido sviluppo, non si pos- termica e 0,25 TW di produzione di combustibi- Una delle idee più comuni è l'applicazione di una nata, cioè con il reddito proveniente dalla fornitu- sono escludere problemi temporanei li da biomasse. Il modello comprende 0,5 TW di carbon tax. L'International Energy Agency sug- ra di elettricità. di approvvigionamento, ma esistono Tubatura diversi tipi di celle, che usano diffe- 'empita renti combinazioni di materiali. Inol- Il solare i glicole- tilenico tre i progressi nelle lavorazioni e nel a concentrazione riciclaggio stanno riducendo la quan- El r, tità di materiali necessari per produr- =.nn-• -- -" —.r.- --ti-C-ii--,- "-_. .-_'t_'_l_ ."--1-i" -".-"—--s,M.n d 1 Gli impianti fotovoltaici nel sud-ovest degli Stati re le celle. E nel lungo periodo le vecchie - — ------J- ----_"_--_j__----— -------2' •:•—"-------- Uniti sarebbero completati da grandi impianti celle solari saranno riciclate industrialmen- Scambiatore di per il solare a concentrazione. La centrale di te in nuove celle, trasformando il quadro del no- % Kramer Junction nel deserto del Mojave (a Elettricità stro sistema di fornitura dell'energia dai combusti- la rete sinistra), in California, è operativa dal 1989. Gli bili esauribili ai materiali riciclabili. pecchi metallici parabolici concentrano la luce L'ostacolo principale all'attuazione di un siste- solare su una conduttura, riscaldando un fluido, FIUSSO di acqua ma di energie rinnovabili per gli Stati Uniti non è 'super-riscaldat come il glicole etilenico, che vi scorre all'interno né tecnologico né finanziario. È l'assenza di una (a destra). Gli specchi si orientano per seguire il consapevolezza diffusa che l'energia solare è un'al- Sole. Le tubature riscaldate corrono lungo un Ritorno ternativa praticabile, in grado di sostenere anche il del flusso percorso secondario all'interno di uno d'acqua traffico veicolare. Gli analisti più lungimiranti do- scambiatore di calore che contiene acqua, vrebbero cercare di convincere l'opinione pubbli- trasformandola in vapore che muove una ca, gli esponenti politici e i responsabili delle isti- turbina. I futuri impianti potrebbero anche tuzioni scientifiche dell'incredibile potenziale del- inviare il fluido riscaldato attraverso un serbatoio l'energia solare. Quando questo potenziale sarà sta- Progetto futuro: Turbina a riempito di sali fusi, in grado di conservare serbatoio per to compreso, siamo convinti che il desiderio di au- ,....,111111 lo stoccaggio il calore che può essere usato in seguito, per tosufficienza energetica e la necessità di ridurre le del calore a sali fusi -N., Genera' esempio di notte, per lo scambiatore di calore. emissioni di anidride carbonica ci spingeranno ad adottare un piano solare nazionale. • 54 LE SCIENZE 475 marzo 2008 www.lescienze.it LE SCIENZE 55 FISIOLOGIA • • fl • \ • • di Ingo R. Titze A giudicare dalle dimensioni, come strumento musicale il nostro sistema vocale non è un granché. E allora come fa a produrre tanti magnifici suoni? IN SINTESI e un fabbricante di strumenti musicali deci- ciale nella generazione dei suoni da parte degli desse di esibirlo accanto ai tradizionali stru- esseri umani. Queste ricerche ci consentono ora di • Malgrado le piccole dimensioni, Smenti dell'orchestra, il sistema fonatorio descrivere come fanno i grandi cantanti a produr- il sistema vocale umano produce umano non farebbe una grande impressione. Per re suoni straordinari. suoni belli e variati quanto quelli dimensioni, per esempio, la «scatola» in cui viene I limiti strutturali e funzionali dell'apparato di molti strumenti musicali. prodotta la voce (la laringe) finirebbe nello stesso vocale umano sono evidenti in ognuna delle sue • Tutti gli strumenti hanno una gruppo dell'ottavino, quello dei più piccoli dispo- parti. Per fare musica uno strumento ha bisogno sorgente sonora, un risonatore sitivi meccanici usati per fare musica. Eppure un di tre componenti essenziali: una fonte sonora che rinforza i suoni fondamentali cantante esperto non sfigura accanto ai vari stru- che vibri, generando una frequenza fondamenta- e un radiatore che trasmette il menti costruiti dall'uomo presi uno alla volta; e se le, quella che noi percepiamo come altezza della suono agli ascoltatori. la cava bene anche con l'orchestra al gran comple- nota, insieme ad altre frequenze, più alte, che defi- • La sorgente sonora umana è to. Recenti indagini sul modo in cui la nostra voce niscono il timbro, o colore, del suono; uno o più costituita dalle complesse pliche riesce a produrre nel canto una notevole gamma di risonatori che rinforzano la fondamentale incre- vocali vibranti della laringe; suoni hanno rivelato una sorprendente complessità mentando l'intensità della relativa vibrazione; e il risonatore sono le vie aeree nel comportamento dei singoli elementi che com- una superficie o un orifizio che trasmette il suo- al di sopra della laringe, che pongono il sistema fonatorio, e nelle loro modali- no all'aria libera circostante e, in ultima analisi, rinforzano il suono; e il radiatore tà di interazione. all'orecchio di chi ascolta. è dato dalla forma del tratto Per più di mezzo secolo le capacità musica- Nel caso, per esempio, della tromba, le labbra vocale (l'insieme delle vie aeree). li della voce sono state spiegate con una teoria del suonatore vibrano mentre l'aria spinta dai pol- • La voce umana è in grado dell'acustica vocale detta «lineare», nella quale la moni passa rapidamente fra esse verso un boc- di creare una notevolissima fonte del suono e l'elemento risonante (o amplifi- chino a forma di coppa generando una frequenza SORPRENDENTEMENTE FLESSIBILE. gamma di suoni perché si basa catore) funzionano in maniera indipendente. Oggi fondamentale insieme a parecchie frequenze più La voce umana produce suoni su effetti non lineari, in cui piccoli segnali in ingresso producono però si è compreso che le interazioni non lineari alte, che vengono percepite come armoniche della altrettanto ricchi e complessi di quelli segnali sorprendentemente forti - in cui sorgente e risonatore si rinforzano reci- fondamentale. I tubi metallici (il canneggio) fan- degli strumenti musicali, ma usando in uscita. procamente - hanno un ruolo imprevisto e cru- no da risonatori, e l'apertura conica della campa- componenti assai più piccoli. 56 LE SCIENZE 475 marzo 2008 www.lescienze.it na irradia il suono. I trombettisti alterano la fre- Come gli strumenti producono la musica L'AUTORE quenza fondamentale cambiando la tensione delle labbra e premendo i pistoni per modificare la lunghezza effettiva del canneggio. Oppure prendiamo VIOLINO Quasi tutti gli strumenti musicali, sia quelli IL SISTEMA VOCALE UMANO il violino: le corde vibrano a creare le note, l'aria costruiti dall'uomo sia quelli biologici, condividono della cavità centrale e la tavola superiore in legno Bischeri —1111~ tre elementi di base: 1 una sorgente sonora che sono l'elemento risonante, e le effe - le aperture neall vibra creando una determinata frequenza della tavola armonica - contribuiscono a inviare il fondamentale (percepita come altezza del suono) suono nell'aria. e le relative frequenze armoniche (multipli interi Un cantante, invece, usa le pliche vocali, che fa della frequenza base), che definiscono il timbro vibrare soffiandovi l'aria attraverso, per generare le o colore del suono); *p un risonatore che rinforza frequenze sonore. Le pliche vocali sono due piccoli o amplifica la frequenza fondamentale e le sue INGO R. TITZE, tra i massimi esperti fasci di tessuto specializzato, spesso chiamati anche armoniche; .• un radiatore che trasferisce mondiali nello studio scientifico «corde vocali», che sporgono a mo' di sacchetti Tastiera il suono all'aria libera e poi all'orecchio della voce umana, ha pubblicato oltre 50 lavori sull'argomento. dalle pareti della laringe, e generano le frequenze dell'ascoltatore. Attualmente ha l'incarico di fondamentali oscillando rapidamente tra le pare- University of Iowa Foundation ti e il centro della glottide (lo spazio compreso tra Distinguished Professor nel le pliche). Il vestibolo, un tratto delle vie aeree che 1 FONTE SONORA (corde) O (RtrAatDtoIA vToOcRaEle) Dipartimento di patologia del si trova immediatamente sopra la laringe, funzio- linguaggio e audiologia Cavità orale dell'Università dell'Iowa ed è na come il bocchino della tromba per accoppiare il direttore del National Center for suono alla parte restante del risonatore, detta tratto 42 RISONATORE (tavola armonica) Voice and Speech (www.ncus.org) di Faringe (gola) vocale. Le labbra irradiano il suono verso l'esterno, Denver. Titze, che ha conseguito il come la campana della tromba. Ph.D. in fisica alla Brigham Young Se un fabbricante di strumenti musicali esami- A RISONATORE University nel 1972, canta e insegna nasse le vostre corde vocali - grandi, tutte insieme, Ponticello Laringe (vestibolo laringeo, ovvero la zona canto in vari stili, fra cui lirico, delle vie aeree che si trova Broadway e pop. quanto l'unghia di un pollice - non avrebbe una O RADIATORE (effe) subito al di sopra della laringe) gran fiducia nelle loro capacità di produrre suoni 1 musicali degni di un'orchestra. Oltre a essere pic- SORGENTEVOCALE (pliche vocali della laringe) cole, un'immediata obiezione sarebbe che appaio- no troppo molli e spugnose per sostenere la vibra- Trachea zione e creare note di diverse altezze. Tuttavia, se è vero che le pliche sono piccine, le vie aeree sono in grado di produrre un risonanza sufficiente a rinforzare il suono della laringe in , damente alla posizione originaria dopo la Bloccando la corda con un dito a una delle estremi- di bloccare la corda vocale con un dito per ridur- misura . Ma anche di questo un fabbricante di stru- deformazione. Il parametro che misura l'ela- tà si può quindi selezionare una diversa frequenza. ne la lunghezza effettiva, noi usiamo i muscoli per menti musicali faticherebbe a convincersi: il tubo sticità è la rigidezza (o, inversamente, la flessi- Se la lunghezza di una corda vibrante viene dimez- spostarne le estremità. Ma per incrementare la fre- che contiene l'aria si estende in genere per appena bilità) oppure la tensione: un'ancia presenta rigi- zata senza cambiarne la tensione, per esempio, la quenza è meglio allungare o accorciare le pliche 15-20 centimetri sopra la laringe, e 12-15 centime- dezza a flessione, una corda vibra quando è in frequenza di vibrazione raddoppia. Per ottenere vocali? Si possono sostenere entrambe le tesi: se tri sotto di essa: non più della lunghezza dell'otta- tensione. In generale, la rigidezza o la tensione di una più ampia gamma di variazione della frequen- le pliche vocali si allungano, vibreranno a una fre- vino. Gli strumenti musicali che producono suoni una fonte sonora determina le frequenze del suo- za, in genere un singolo strumento usa più corde. quenza più bassa, ma se ne aumenta la tensione la LINEARE/ di altezza simile a quelli prodotti dalla voce umano in ragione proporzionale alla sua radice qua- Gli strumenti a corda, dunque, hanno tre mec- loro frequenza di vibrazione aumenterà. NON LINEARE na (tromba, trombone, fagotto) sono tipicamente drata. Quindi, per farsi che una corda d'acciaio di canismi distinti per modificare la frequenza del La formula che in fisica descrive la frequenza di dotati di un canneggio assai più lungo; la campana lunghezza determinata raddoppi la sua frequenza suono: alterare la lunghezza di una corda, cam- una corda in tensione fissata a entrambi i capi dice Gli scienziati che hanno studiato la e i Morti di una tromba, per esempio, se raddrizzati (producendo una nota all'ottava superiore), biso- biarne la tensione o passare a un'altra corda. Chi che per ottenere il massimo incremento della fre- voce erano soliti spiegare le arrivano intorno ai due metri, e quelli del trombone prestazioni del sistema vocale gna quadruplicarne la tensione. Questo requisi- suona gli strumenti a corda tipicamente regola la quenza si deve incrementare la tensione riducendo a circa tre. umano in termini di effetti lineari, in to, alquanto stringente, può essere un serio limi- tensione facendo ruotare i bischeri attorno a cui al tempo stesso la lunghezza. Una simile risposta cui i valori in uscita di una funzione te per la gamma di frequenze che si può ottenere sono avvolte le corde; la tensione tra le due estre- richiede un materiale insolito, perché nella maggior Le sorgenti sonore sono proporzionali a quelli in entrata mediante l'alterazione della rigidezza o della ten- mità delle corde rimane costante. I musicisti non parte dei materiali la tensione (o lo sforzo di tensio- (e quindi possono essere Per capire come ha fatto la natura a sviluppa- rappresentati, per esempio, con una sione di una fonte sonora. possono quasi mai manipolare simultaneamente la ne) può aumentare solo quando sono sottoposti ad STEVEN TYLER, il cantante solista re pliche vocali capaci di prestazioni del tutto ina- linea retta). Più di recente i Per fortuna i musicisti possono modificare la lunghezza e la tensione delle corde. allungamento. Si pensi a un elastico: se lo si tira, si degli Aerosmith, è famoso per la sua spettate consideriamo anzitutto alcuni dei normali ricercatori sono giunti alla frequenza di vibrazione di una sorgente sonora Nel suonare le pliche vocali umane, invece, i tende. Se si tratta di cambiare frequenza, insomma, capacità di gridare senza perdere requisiti delle sorgenti sonore. Perché un'ancia o conclusione che il sistema vocale aumentando o riducendo la lunghezza effettiva cantanti devono fare una cosa che nessun altro lunghezza e tensione sono in competizione. l'intonazione. Tyler riesce a creare umano presenta un comportamento una corda sia in grado di sostenere una vibrazio- dell'elemento oscillante. Per esempio in una corda strumento a corde può fare: variare contempora- La natura ha affrontato questi problemi realiz- quei suoni estremi sfruttando non lineare. In un sistema non ne, è necessario che sia costituita da un materiale lineare, modesti cambiamenti in vibrazione le frequenze sono inversamente pro- neamente la lunghezza e la tensione delle corde zando le pliche vocali in un materiale a tre com- intensamente gli effetti non lineari adeguatamente elastico, in modo da tornare rapi- possono dar luogo a effetti rilevanti. porzionali alla lunghezza del segmento che vibra. per cambiare la frequenza dei suoni emessi. Invece ponenti che esibisce proprietà insolite rispetto alle nelle sue vocalizzazioni. 58 LE SCIENZE 475 marzo 2008 www.lescienze.it LE SCIENZE 59 Come funzionano le pliche vocali necessaria ci vuole un tessuto cedevole e flessibile, ti) che competono per giungere a una posizione ALTRO CHE che risponda al flusso d'aria generando onde non dominante: una gara che può dar luogo a inattesi CONTRABBASSO La sorgente sonora umana — le pliche (o corde) vocali — ha una complessa struttura che ci permette di dissimili da quelle che il vento forma sulla superfi- salti di altezza o a suoni aspri o rozzi. generare una gamma di frequenze di diverse ottave. Il nucleo di ognuna delle due pliche è un legamento cie dell'oceano. Per i toni bassi, e per un volume sonoro da In genere tendiamo a pensare che simile a una corda (si veda la sezione trasversale). Il legamento è circondato da muscoli contrattili, sopra i E infatti le pliche hanno un terzo strato, una moderato a forte, il cantante attiva i muscoli del- Io strumento musicale umano sia costituito da tutto il corpo, il che quali c'è una membrana mucosa altamente flessibile. Ciascuno dei componenti conferisce all'insieme una membrana mucosa che si estende su muscolo e le pliche vocali e mette in vibrazione tutti e tre lo renderebbe paragonabile, per specifica capacità. Lo sforzo di tensione del legamento cresce rapidamente con l'allungamento (dovuto ai legamento per realizzare questa funzione di trasfe- gli strati. Le pliche vocali sono corte, ed è in larga dimensioni, a un contrabbasso. muscoli che spostano le cartilagini collegate alle pliche), contribuendo alla produzione delle frequenze più rimento energetico. Questa mucosa, un sottilissimo misura lo sforzo muscolare a determinare l'altezza Ma la maggior parte del nostro acute. I muscoli sono in grado di accrescere lo sforzo di tensione contraendosi, e ampliando ulteriormente la strato di pelle (epitelio) che ricopre una sostanza della nota. In questo caso, tanto la mucosa che il corpo (per esempio il torace, gamma di frequenze. La superficie molle e cedevole della membrana esterna, che oscilla simile a un fluido, è facilmente deformabile, e può legamento sono rilassati, e servono principalmen- la schiena, il ventre, le natiche o le gambe) non contribuisce affatto come una bandiera al vento quando l'aria proveniente dai polmoni passa sopra di essa, sostenere una cosiddetta «onda di superficie». I miei te a propagare le onde superficiali richieste per al suono: che viene generato trasmette la forza vibrazionale delle pliche all'aria generando le onde sonore. colleghi e io abbiamo dimostrato matematicamen- un'oscillazione autosostenuta. Quando il volume esclusivamente dall'apparato vocale te che quest'onda generata dalla corrente d'aria di suono deve essere ridotto, a queste altezze, il e dalle vie aeree. sostiene la vibrazione. È a questo movimento, in muscolo non vibra, ed è usato solo per regolare LARINGE VISTA DALLA BOCCA cui il tessuto sembra ripiegarsi su se stesso come un la lunghezza della plica vocale. A determinare la nastro, con l'estremità superiore a toccare la base, frequenza è l'elasticità combinata della mucosa e Flusso dell'aria che si deve il termine «pliche vocali». del legamento. Pliche Per ottenere i suoni acuti, il cantante allunga le vocali Suonatori di pliche pliche vocali. È solo lo sforzo sostenuto dal lega- Ma come si fa a far suonare questo triplice mento, in questo caso, a dettare la frequenza, men- LARINGE sistema in una gamma di diverse ottave in modo tre la mucosa conduce l'onda di superficie. Non è da produrre un'unica frequenza? Solo con gran- difficile immaginare quanto sia complicato il siste- Legamento de esperienza e destrezza. Durante le vocalizzazio- ma di controllo e innervazione dei muscoli laringei Pliche vocali Muscolo ni, gli effetti caotici sono sempre in agguato, con necessario alla regolazione fine delle tensioni per Membrana molteplici frequenze naturali (liberamente vibran- produrre la frequenza desiderata al giusto volume. I mucosa Come il tratto vocale delle vie aeree amplifica il suono SEZIONE Glottide TRASVERSALE DI UNA PLICA Negli esseri umani il vestibolo laringeo (la parte delle vie aeree che colonna d'aria immobile contenuta nel vestibolo. L'inerzia della colonna VOCALE precede la laringe) sfrutta un processo di retroazione energetica detto d'aria stazionaria fa salire la pressione dell'aria nella glottide prima che i reattanza d'inerzia per far risuonare, o amplificare, i suoni creati dalle polmoni comincino ad accelerare la massa d'aria verso l'alto, il che pliche vocali. Le speciali condizioni realizzate dal cantante nel vestibolo aumenta ancora la separazione delle pliche Quando la reazione Corde complesse corde degli strumenti tradizionali. Uno dei com- forniscono un'ulteriore «spinta», precisamente calibrata nel tempo, a elastica delle pliche comincia a riportarle l'una verso l'altra, a chiudere la ponenti è un legamento dall'aspetto simile a una La biologia ha trovato anche una seconda via per ciascun ciclo di apertura e chiusura delle pliche, che ne rinforza la glottide, il flusso d'aria dai polmoni viene interrotto, mentre la colonna cordicella, che poi è il motivo per cui le pliche aumentare la gamma di altezze delle pliche voca- vibrazione e dà luogo a onde sonore di maggior potenza. d'aria esce (3). Queste risposte lasciano un vuoto parziale nella glottide, vocali sono popolarmente chiamate «corde». Prove li. In essa è coinvolto un materiale la cui tensione La spinta giunge nel momento in cui il moto della colonna d'aria nel che ha l'effetto di chiudere con maggior forza le pliche l'una contro l'altra biomeccaniche hanno accertato che in esso lo sfor- cresce quando si accorcia: il tessuto muscolare. La vestibolo è in ritardo rispetto al movimento delle pliche vocali. Quando le (4). Così la reattanza d'inerzia — un'azione di trazione e spinta — dell'aria zo cresce in maniera non lineare anche in seguito contrazione interna delle fibre muscolari è in grado pliche si separano all'inizio di un'oscillazione (1), l'aria spinta dai polmoni nel vestibolo laringeo incrementa le oscillazioni delle pliche vocali, a un modesto aumento della lunghezza: può risul- di aumentare lo sforzo tra i due punti estremi delle fluisce nella rima glottidea compresa tra le pliche e preme contro la amplificandone la risonanza. tare praticamente floscio quando è corto, ma teso pliche mentre la plica stessa, invece, si accorcia. in modo impressionante una volta allungato. Sti- Circa il 90 per cento del volume della plica FASE DI APERTURA DELLA GLOTTIDE FASE DI CHIUSURA DELLA GLOTTIDE randone la lunghezza da 1 ad appena 1,6 centime- vocale è costituito da tessuto muscolare. In sostan- tri, per esempio, può aumentarne lo sforzo interno za la natura ha risolto il problema dell'altezza dei Colonna d'aria mobile LA STAR DI BROADWAY Ethel Nierman di un fattore 30, il che darebbe un incremento di suoni in larga misura con la crescita di un gruppo Colonna d'aria cantava in modalità belting frequenza di oltre 5 a 1 (la proporzionalità, come di corde unite fianco a fianco come in un lamina- stazionaria con grande precisione di enunciazione sopra ricordato, è relativa alla radice quadrata). to, in cui alcuni strati hanno proprietà contrattili e e intonazione, in modo che il pubblico Tuttavia, il fatto che la lunghezza aumenta del altri no. Ma come si fa a mantenere in vibrazione Vestibolo Pressione Pressione laringeo in aumento in caduta riusciva a sentirla senza bisogno 60 per cento abbassa il tasso di vibrazione, ripor- questo complesso tessuto, visto che non è possi- di amplificazione. Nell'emissione tando il reale rapporto tra le frequenze a un valore bile sfregarlo con un arco o pizzicarlo ripetuta- — Laringe vocale detta belting, per le voci prossimo a 3 a 1; circa un'ottava e mezzo, in ter- mente dentro la laringe? L'unica fonte di energia Chiusura Pliche vocali delle pliche femminili, la voce prende risonanza mini musicali. La maggior parte di noi parla e can- disponibile per deformare le pliche e provocarne la Apertura dall'inertanza non lineare del tratto ta in una gamma di frequenza di questo genere, vibrazione è l'aria che fluisce dai polmoni. Da soli, Glottide delle pliche Flusso d'aria vocale e finisce per somigliare ma ci sono cantanti che riescono a coprire anche muscolo e legamento sarebbero troppo rigidi per Flusso d'aria in caduta fortemente a una voce cantante quattro o cinque ottave, cosa che gli scienziati produrre quelle vibrazioni quando l'aria ne percor- in aumento Alta pressione maschile standard. continuano a considerare straordinaria. re la superficie. Perché l'aria provochi l'oscillazione 60 LE SCIENZE 475 marzo 2008 www.lescienze.it LE SCIENZE 61 tratta di un'interazione non lineare tra i diversi ele- Bocche grandi e bocche piccole La bocca come megafono menti del sistema. Invece di rinforzare ogni armo- Per un risonatore tubolare come il tratto vocale, le nica con una specifica risonanza del tubo (come per I vari stili di canto si basano su differenti forme frequenze di certe note e di certi sovrattoni risonanti esempio nei tubi d'organo di dimensioni diverse, del tratto vocale per trarre vantaggio in modo otti- possono essere proiettate all'esterno con maggior efficacia MEGAFONO Pliche vocali ciascuno dei quali fa risuonare determinate armo- male dalla reattanza d'inerzia. Nel produrre vocali se il tubo adotta una forma appropriata. Per produrre note niche), il nostro breve tratto vocale rinforza interi come la «a» o la «e» aperta, per cui la forma del trat- acute potenti, spesso i cantanti aprono la bocca il più Misr. Vestibolo gruppi di armoniche simultaneamente mediante un to vocale si avvicina a quella di un megafono - la Trachea della laringe Bocca possibile. Questa configurazione, detta «a megafono», processo di retroazione energetica. Il tratto voca- ridotta sezione trasversale all'altezza della glottide assomiglia a una tromba, in cui le pliche vocali prendono la le è in grado di immagazzinare energia acustica in si accoppia a un'ampia apertura della bocca - la funzione del complesso di «labbra e bocchino» mentre la una parte del ciclo di vibrazione e restituirla alla reattanza d'inerzia si riscontra a frequenze più alte, bocca fa da «padiglione». Certe altre note e altri sovrattoni sorgente sonora in un momento diverso e più van- che possono arrivare a 800 o 900 hertz negli uomi- invece sono più efficaci se il tratto MEGAFONO INVERTITO taggioso. In pratica, il tratto vocale dà una «spinta» ni e al 20 per cento in più nelle donne. Almeno due , vocale assume una forma a a ciascun ciclo di oscillazione delle pliche vocali in delle frequenze armoniche della sorgente sonora Pliche vocali megafono invertito (con -411f modo da accrescere l'ampiezza dei moti vibrazio- possono andare incontro a reattanza d'inerzia per la bocca più chiusa). nali. Se pensiamo a quel che avviene con un'alta- note di notevole altezza, e parecchie di più per le Vestibolo lena, queste spinte cicliche assomigliano a quelle LUCIANO PAVAROTTI, famoso per la note più basse. Ciò significa che, per i cantanti, una della laringe Bocca IitceP che, applicate di volta in volta al momento giusto, brillantezza e l'intensità del tono della strategia per ottenere note alte di grande potenza fanno aumentare di molto l'ampiezza delle oscilla- voce, produceva le sue ricche è aprire la bocca il più possibile. Quando il tratto zioni dell'altalena, ovvero la distanza percorsa. risonanze vocali grazie alla vocale prende questa forma a megafono, la sua Il più efficace adattamento temporale delle sintonizzazione fine della reattanza forma si avvicina a quella di una tromba troncata spinte si verifica quando il movimento della colon- d'inerzia, un meccanismo di (senza ritorti né valvole, ma dotata di campana, o muscoli laringei esterni alle pliche vocali coordina- molte delle frequenze prodotte dalla fonte sonora, na d'aria nel tubo è ritardato rispetto al movimen- retroazione non lineare, nella gola. padiglione). Un approccio alternativo, per rinforzano con precisione le variazioni di lunghezza della a tutte le altezze a cui questa può essere suonata. to delle pliche vocali. Gli scienziati dicono che in re le vibrazioni delle pliche vocali con la reattan- plica vocale. Nel corso di queste complesse mani- La parsimonia della natura, per quanto riguarda questo caso la colonna d'aria presenta reattanza za d'inerzia è l'adozione della cosiddetta forma a polazioni, la qualità della voce può cambiare in le dimensioni, impedisce un simile accoppiamen- d'inerzia (cioè reagisce con lentezza o in ritardo megafono invertito, in cui il vestibolo della laringe, maniera improvvisa, un fenomeno noto come salto to. Dato che le leggi della fisica stabiliscono che alla pressione applicata). La reattanza d'inerzia il «bocchino,» è tenuto stretto, la faringe è espansa di registro. A causarlo è in gran parte l'uso ecces- tutti i suoni stazionari (continui) sono composti contribuisce profondamente a sostenere le oscilla- il più possibile e la bocca è tenuta alquanto chiusa. sivo o insufficiente del muscolo della plica vocale di frequenze sorgenti armonicamente spaziate - il zioni delle pliche vocali indotte dal flusso. Questa è più o meno la configurazione adottata nel per regolare la tensione. I cantanti usano i salti di che vuol dire che tutte le frequenze sorgenti sono Quando le pliche vocali cominciano a separarsi verbalizzare vocali come la «o» o la «u». registro per presentare due suoni a contrasto, come multipli interi (2:1, 3:1, 4:1...) della fondamentale all'inizio di un ciclo di vibrazione, l'aria provenien- La tecnica a megafono invertito è ideale per le nello yodel. Ma se un cantante cambia registro - spesso il risonatore deve essere davvero grande te dai polmoni fluisce nella glottide e comincia a cantanti classiche quando vogliono cantare al cen- involontariamente l'effetto può essere imbarazzan- per accogliere l'ampia spaziatura delle frequenze. È premere contro la colonna d'aria stazionaria che si tro della propria estensione vocale e per i loro col- te, perché fa pensare a una mancanza di controllo questa legge a impone che il canneggio delle trom- trova appena sopra, nel vestibolo laringeo. Data la leghi maschi quando cantano nella parte alta della del suo strumento. be sia lungo tra 1,2 e 1,8 metri, quello dei tromboni necessità di accelerare la colonna d'aria per acco- propria gamma. Lo studio del canto classico preve- n • Letture tra 2,7 e 3,9 e quello dei corni inglesi tra 3,6 e 5,1. modare il nuovo flusso d'aria, la pressione dentro e de la ricerca di altre regioni in cui il tratto vocale La risonanza delle vie aeree La lunghezza totale delle vie aeree umane al sopra la glottide sale, aumentando ancora la sepa- possa fornire reattanza d'inerzia per le frequenze Negli strumenti musicali è soprattutto il risona- di sopra delle pliche vocali è di circa 17 centime- razione tra le pliche. Quando la reazione elastica The Physics of Small-Amplitude emesse dalla fonte sonora, a tutte le altezze e per Oscillation of the Vocal Folds. Titze tore a determinare le dimensioni dello strumento, tri. Le frequenze più basse che possono dar luogo riporta indietro di colpo le pliche dalle pareti a molte vocali diverse. Dello studio fa parte anche I.R., in «Journal of the Acoustical ma i cantanti devono arrangiarsi con un risonato- a risonanza sono intorno ai 500 hertz, valore che chiudere la glottide, il flusso d'aria si ferma. A cau- Society of America», Vol. 83, n. 4, pp. l'ottenere lo «squillo» della voce, che si consegue re di proporzioni lillipuziane. Eppure il risonatore si dimezza quando vengono cantate determinate sa dell'inerzia, però, la colonna d'aria continua a 1536-1552, 1988. combinando un vestibolo ristretto con un'am- umano offre prestazioni di tutto rispetto. vocali come la «u» o la «i» italiane. Poiché il tratto muoversi verso l'alto, lasciando un parziale vuoto pia faringe. I maestri di canto usano termini come In uno strumento, tavole armoniche, piastre vocale è un tubo risonante praticamente chiuso a dentro e sopra la glottide, che finisce per spingere Acoustic Systems in Biology. Fletcher «copertura» o «proiezione» della voce per descrivere N.H., Oxford University Press, 1992. vibranti, timpani, tubi metallici conici o cilindrici una delle estremità, le sue frequenze di risonanza ancor più le pliche vocali a chiudersi l'una sull'al- il processo di scelta della giusta vocale per una data servono tipicamente a rafforzare e amplificare le sono limitate ai multipli dispari (1, 3, 5...) della fre- tra. In tal modo, come una spinta data al momen- altezza della nota, in modo che la maggior parte Vocal Tract Area Functions from frequenze prodotte dalla fonte sonora. Nel violi- quenza di risonanza inferiore. Questo breve tubo, to giusto a un bambino in altalena, la reattanza Magnetic Resonance Imaging. Story delle frequenze prodotte dalla sorgente sonora vada no, per esempio, le corde passano sopra un ponti- di conseguenza, può far risuonare simultaneamen- d'inerzia dell'aria nel tratto vocale incrementa cia- B., Titze I. e Hoffman E., in «Journal of incontro a reattanza d'inerzia. JOAN SUTHERLAND sapeva per istinto cello congiunto alla tavola armonica superiore, la te solo le armoniche dispari di una frequenza della scuna delle oscillazioni delle pliche vocali con una the Acoustical Society of America», Vol. I vari stili di canto si basano su ciò che la realtà 100, n. 1, pp. 537-554,1996. che determinate vocali non possono cui forma accuratamente sagomata le permette di sorgente pari a 500 hertz (1500, 2500, 3500...). E, duplice azione di trazione e spinta. biologica mette a disposizione per realizzare uno essere usate nel cantare certe note. entrare in vibrazione solidale, amplificandole, con dal momento che il tratto vocale non può modi- Peraltro il tratto vocale non si comporta auto- Principles of Voice Production. Titze I. strumento acusticamente efficiente. I ricercatori Il soprano australiano modificava molte delle stesse frequenze naturali che possono ficare la propria lunghezza con valvole o coulisse maticamente in questo modo inerziale in tutte le (reprint), National Center for Voice and che studiano il sistema vocale umano e le inattese alcune vocali nel canto operistico essere prodotte dalle corde. La massa d'aria com- (se non per pochi centimetri, sporgendo le labbra o sue forme. Il cantante deve regolare la forma del Speech, 2000. www.ncvs.org. modalità del suo funzionamento stanno compren- (anche a costo di pronunciare presa tra le tavole superiori e inferiori è anch'essa abbassando la laringe), sembrerebbe proprio che il tratto vocale (selezionando attentamente le vocali dendo sempre meglio il modo in cui i cantanti più The Physics of Musical Instruments. male le parole) per meglio adattarle in grado di oscillare alle stesse frequenze naturali. nostro risonatore possa fare ben poco. «cantabili» favorevoli) ottenendo il verificarsi della esperti esercitano la propria arte. Gli uni e gli altri Seconda edizione (quinta ristampa alle note da emettere. In molti strumenti delle famiglie dei legni e degli Anche qui, gli studi più recenti indicano che la reattanza d'inerzia per la maggior parte della sua corretta). Fletcher N.H. e Rossing T.D., trarranno importanti benefici da un'ulteriore coo- ottoni, il canneggio è fatto in modo da adattarsi a riscossa arriva con gli effetti non lineari. Stavolta si gamma vocale, il che non è affatto facile. Springer, 2005. perazione e dallo studio in comune. • 62 LE SCIENZE 475 marzo 2008 www.lescienze.it LE SCIENZE 63