pagina aggiornata il 17/11/2002

"...COP, chi era costui?"

COP è l'acronimo dell'inglese "Coefficient of Performance", ossia "Coefficiente di Prestazione".  Càpita ormai di incontrarlo spesso quando si parla di free-energy, mentre sinora era usato perlopiù solo da chi lavora con le pompe di calore (frigoriferi, condizionatori, ecc.). In sostanza, è un modo per misurare le prestazioni di un dispositivo.

Dunque, il COP indica l'efficienza? No!!!
Non si deve assolutamente confondere il COP con l'efficienza, perché sono due cose molto diverse.  Tuttavia, anche chi conosce la Fisica non sempre ha le idee chiare, e spesso le due cose sono citate a sproposito persino nei libri...  Siccome entrambi i concetti sono indispensabili per capire la free-energy, cercherò di illustrare la differenza senza formule, e con esempi pratici.

EFFICIENZA

Il concetto di efficienza o rendimento è abbastanza chiaro e intuibile.  Ogni dispositivo ha un input e un output, vale a dire un ingresso e una uscita:  per esempio, in un motore elettrico si immette un tot di energia elettrica e in uscita si ha un altro tot di energia meccanica.  Il rapporto tra le due energie dà appunto l'efficienza del motore.  L'efficienza di un qualunque dispositivo può essere dunque definita come l'energia utile totale all'uscita del dispositivo, diviso l'energia totale fornita all'ingresso.

Primo caso.  Un motore elettrico ha bisogno in ingresso di 1000 watt, e rende in uscita 800 watt sotto forma di energia meccanica:  i 200 watt mancanti sono stati dissipati (o se preferite "sprecati") sotto forma di calore, a causa della resistenza elettrica e degli attriti.  Dunque tale motore ha un efficienza o rendimento dell'80%, perché 800 / 1000 = 0.8, cioè appunto l'80%.
È appena il caso di ricordare che, secondo la termodinamica, nessun sistema inerte può mai avere una efficienza maggiore del 100%, poiché sarebbe violata la legge sulla conservazione dell'energia.

COP

Per spiegare il COP c'è bisogno del concetto di ambiente, cioè dello spazio fisico attorno al dispositivo, perchè il coefficiente di prestazione dà appunto la misura dell'efficienza energetica in rapporto all'ambiente.

Pensiamo un attimo ad una pompa di calore (in pratica ad un frigorifero o un condizionatore). È evidente che il suo funzionamento risente moltissimo della differenza di temperatura alla quale si trovano i due ambienti tra i quali il calore deve essere trasportato, perchè il lavoro da fare sarà diverso se attorno al dispositivo ci sono 10 o 40° centigradi.  Una definizione suona infatti così:
L'efficienza di una pompa di calore è misurata dal suo Coefficiente di Prestazione (COP), definito come rapporto tra la quantità di calore trasportato e la quantità di energia spesa per trasportarlo.  Ed infatti il COP tipico di una pompa di calore di solito è circa 3, ma può arrivare a valori relativamente molto alti (per esempio 10 o 15) in condizioni estremamente favorevoli, dipendendo dalla differenza delle temperature.  Nella figura a destra vedamo come con solo 1 kilowattora si possano "pompare" nella casa ben 3, attingendone 2 dall'ambiente.

Quanto sopra è abbastanza chiaro, spero, ma va bene per una pompa di calore o un motore.  Come interpretarlo quando il dispositivo, invece di consumare energia (come nel caso del frigorifero), la produce egli stesso?  Cosa significa per un generatore avere il COP, per esempio, superiore a 2 (scritto COP>2), oppure COP uguale a 5 (scritto COP=5) ?

Il coefficiente di prestazione (COP) di un generatore può essere definito come l'energia utile totale all'uscita, diviso la sola energia immessa dall'operatore per il suo funzionamento.
Viene specificato "dall'operatore" per escludere quella che in varia misura potrebbe entrare in gioco dall'ambiente circostante.

Secondo caso.  Un tale sta pedalando su una cyclette collegata ad una dinamo e un accumulatore, per produrre energia.  Lo sforzo che egli fa viene convertito in energia elettrica dalla dinamo, escluse le perdite per attrito, resistenza elettrica dei cavi, ecc., e nell'accumulatore potrebbe finire forse il 70% circa dello sforzo fatto.  Se il nostro uomo ha faticato per 1000 e ottiene 700, vuol dire che l'efficienza è stata dello 0.7, cioè il 70%, ma in tal caso anche il COP sarà eguale:  energia utile totale all'uscita, diviso solo l'energia immessa.  Ma se la dinamo fosse invece collegata ad una bicicletta, e l'uomo pedalasse in discesa?  In tal caso l'omino sfrutta l'energia gravitazionale, almeno finchè dura la discesa... ...e il suo COP può essere molto alto, o addirittura quasi infinito se la discesa è abbastanza ripida da vincere la resistenza della dinamo e l'uomo non pedala affatto.

Terzo caso.  Supponiamo di avere un generatore eolico, cioè una di quelle torri con grandi pale collegate ad una dinamo, capaci di produrre energia elettrica dal vento.  L'efficienza di un tale sistema nel convertire il vento in elettricità potrebbe essere, diciamo, del 40%.  Invece il suo COP è enorme, quasi infinito, e vediamo perché.  Se togliamo l'energia usata per la costruzione e quella per la manutenzione, constatiamo che il sistema produce tanta elettricità senza che nulla più sia necessario al suo ingresso:  l'energia gli viene dall'ambiente sotto forma di vento.  Ed ecco spiegato il COP altissimo:  l'operatore non fa più nulla o quasi, e ottiene lo stesso una gran quantità di energia!

I più rigorosi e ferrati potranno "farci le pulci" e criticare quest'ultimo esempio, precisando che in realtà l'energia cinetica del vento è una cosa, e lo sforzo fatto per costruire il generatore eolico è tutt'altro, ed è in parte vero.  Però qui si vuole soprattutto spiegare il COP nei generatori free-energy, e il concetto dell'energia che in qualche modo giunge dall'ambiente esterno è fondamentale.

Un normale generatore prende fuori di sé  l'energia che produce:  può essere energia chimica (p.e., del carburante in un gruppo elettrogeno), o cinetica (p.e., quella dell'acqua in una turbina idraulica), e così via.  Ma l'energia potrebbe anche trovarsi in una sorta di "serbatoio", pronta per essere "spillata", e il generatore funzionare in realtà come un rubinetto:  dunque l'energia consumata da questo dispositivo equivarrebbe a quella necessaria per "girare il rubinetto".  Come nella free-energy, appunto...

Il COP nella free-energy

Nei generatori free-energy - per esempio il MEG - si ottiene energia riuscendo in qualche modo ad "intercettare" un flusso che tutto permea nell'universo fisico.  Tali dispositivi, in vari modi, creano condizioni particolari dette di "asimmetria", per le quali questo misterioso campo irrompe nel sistema, come se avesse una sua "pressione" costante.

Nel caso del MEG, per esempio, il picco magnetico di rimbalzo che si produce nei suoi avvolgimenti per l'effetto Lenz, è prodotto dallo spazio stesso in cui si trova.  L'operatore immette per esempio 10 watt, e come conseguenza nel nucleo ne "irrompono" altri 90, sempre per esempio.  Tutto ciò avviene all'interno del MEG, prima dell'uscita.  Adesso poniamo il caso che, a causa delle resistenze interne e delle varie inefficienze, il dispositivo perda o "sprechi" metà dell'energia, e quindi all'uscita giunga solo il restante 50%...

Allora abbiamo:  10 watt forniti in ingresso al MEG, più 90 watt che questo di conseguenza estrae dallo spazio, che assieme fanno 100 watt, che in uscita diventano soli 50 watt, per le perdite.  Ed ecco svelato come si arriva al COP:  entrano 100 watt in tutto e ne escono 50, però l'operatore nel MEG ha messo in ingresso solo 10 watt:  dunque l'uscita utile è 5 volte maggiore.  Si dirà dunque che per tale MEG l'efficienza è del 50%, ma con un COP=5.

XmX                    

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