Energie rinnovabili 1 LEZIONE ENERGIA Un po di

Energie rinnovabili

1^ LEZIONE «ENERGIA»

Un po’ di storia L’uomo, nel corso dei millenni, ha cercato molti modi diversi per utilizzare l’energia disponibile per soddisfare i propri bisogni e per migliorare le condizioni di vita; ha imparato anche a trasformare una forma di energia in un’ altra. Ad esempio ha utilizzato la forza dell’ acqua , dei venti , del sole per produrre energia elettrica che viene oggi utilizzata nelle nostre case. Usava il fuoco per cucinare il cibo , scaldarsi, illuminare, difendersi dagli animali feroci. Quando l’uomo diventò agricoltore, ha imparato ad usare la forza degli animali per lavorare i campi, per trasportare oggetti o persone. Con il passare degli anni, l uomo impara ad usare un’altra forma di energia: il vento. L’ energia del vento viene usata dagli uomini per far navigare le imbarcazioni. Con il tempo l’energia del vento è stata usata anche per muovere le pale dei primi mulini a vento. Le pale erano formate da una grande ruota a cui erano appesi dei secchi. La ruota veniva in parte immersa nell’acqua del fiume e girava spinta dalla forza della corrente. In questo modo l uomo impara ad usare anche l’energia idrica. Un’importante invenzione è stata la macchina a vapore capace di fare un lavoro usando il calore invece dell’ energia muscolare. L’utilizzo della macchina a vapore ha sostituito il lavoro di molte persone. Con il tempo la macchina a vapore è stata usata per i mezzi di trasporto come treni e navi. Il secolo dopo l’ uomo ha inventato il motore a scoppio che si accendeva per mezzo di una scintilla ed è stata utilizzato sulle prime automobili. Oggi nelle nostre case ci sono frigoriferi, congelatori, condizionatori, computer, televisori , telefoni e tanti altri elettrodomestici che per funzionare richiedono grandi quantità di energia elettrica. Sono aumentati i mezzi di trasporto: le automobili, i motorini che funzionano con la benzina. Per produrre l’energia necessaria usiamo soprattutto i combustibili fossili legna, gas, petrolio, carbone.

L’energia intorno a noi può assumere forme diverse: Energia Termica Energia cinetica L’energia che hanno tutti i corpi in movimento Energia Elettrica Energia Chimica L’energia che causa il riscaldamento di un corpo L’energia che fa accendere le lampadine e funzionare gli elettrodomestici L’energia che è contenuta alimenti carburanti batterie

Il termine energia deriva da due parole di origine greca: en-dentro ed ergon-lavoro Tutti noi abbiamo bisogno di energia per camminare, correre e giocare infatti le cellule del nostro corpo consumano energia anche di notte mentre dormiamo. L’energia è indispensabile a noi e a tutti gli altri esseri viventi.

Definizione di energia L’energia è la capacità di un corpo (di una macchina o di un sistema di corpi) di compiere un lavoro Le numerose fonti energetiche esistenti possono essere classificate in diversi modi Primarie Si trovano direttamente in natura Secondarie Derivano dalle primarie

Le numerose fonti energetiche esistenti possono essere classificate in diversi modi. Si dicono primarie se sono utilizzabili direttamente, così come si trovano in natura e sono: non rinnovabili (destinate ad esaurirsi) Petrolio: energia termica Uranio: energia nucleare Gas naturale (metano): energia termica Carbone: Energia termica rinnovabili (presenti in quantità illimitata) Vento: energia eolica Calore della terra: energia geotermica Sole: energia solare Acqua: energia idrica Legna: energia chimica

Il Petrolio COS'E' E COME SI FORMA? Il petrolio è un liquido oleoso che si trova nelle profondità del terreno. E' un combustibile fossile derivato dalla composizione di sostanze organiche di origine prevalentemente animale rimaste sepolte sotto la crosta terrestre da 100 milioni di anni. DOVE SI TROVA? Il petrolio, come molte altre materie prime, è distribuito sulla Terra in modo omogeneo. I paesi più ricchi di petrolio, sono quelli del medio oriente (IRAK, IRAN, ARABIA SAUDITA E KUWAIT), le due Americhe, (USA, MESSICO, VENEZUELA in particolare), l'Africa Settentrionale, l'Algeria, la Libia, la Russia. Molti altri paesi industrializzati, tra i quali l'Italia, non dispongono di giacimenti e devono quindi ricorrere all'importazione. Molti altri, pur disponendo di ricchi giacimenti preferiscono acquistare il petrolio all'estero e conservare le proprie risorse. Al contrario i paesi ricchi di petrolio sono in genere poco industrializzati. A causa di questi squilibri tra consumo e produzione, da quando è diventato la fonte energetica fondamentale per l'economia industriale, il petrolio è un bene assai prezioso ed è importante che tra i paesi produttori e consumatori vengano ricercate soluzioni di collaborazioni per scongiurare "CRISI PETROLIFERE" che creano gravi danni all'economia di molte aree. Inoltre, anche se "L'ERA DEL PETROLIO" durerà ancora diversi decenni, l'esaurimento delle risorse mondiali è una realtà che deve indurre tutti a riflettere e a modificare i propri comportamenti all'insegna del "risparmio energetico".

Come si estrae?

La raffinazione del Petrolio «DISTILLAZIONE FRAZIONATA»

Perché il petrolio è inquinante? Ogni fase di lavorazione del petrolio è potenzialmente inquinante: estrazione, trasporto e la raffinazione. Estrazione Fuoriuscite di petrolio in terra o in acqua. Incendi e calamità naturali , con seguente dispersone di petrolio Trasporto questo avviene tramite oleodotti, petroliere e su treni-cisterna. Quello più inquinante è la petroliera con la perdita di petrolio in mare. I fumi prodotti dalla raffinazione non sono altro che una miscela di fumi tossici. Si può considerare la seguente relazione: Petrolio = effetto serra. Infatti i fumi delle raffinerie e gli scarichi di motori che usano combustibile a base di petrolio raffinato incidono sull’aumento dei gas serra.

L GAS NATURALE La sua origine è simile a quella del petrolio, cioè deriva dalla fossilizzazione di organismi animali e vegetali in ambiente paludoso. Il gas naturale ha un elevato potere calorifico ed è molto abbondante in natura. Il metano viene estratto con trivellazioni come il petrolio e inviato per mezzo di enormi tubature, dette metanodotti, fino alle case.

TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DEL METANO Ci sono due modi per trasportare il gas metano dal luogo di produzione a quello di destinazione. Si può raffreddarlo e farlo diventare liquido, per poi trasportarlo con grandi navi fino al porto di destinazione. Oppure, e questo accade più di frequente, si può convogliare nei grandi tubi dei gasdotti, dove forti pressioni lo spingono velocemente per centinaia di chilometri. Solo il 35% del metano utilizzato in Italia proviene da giacimenti nazionali situati in Romagna, Abruzzo e Calabria. Per il resto, il metano che usiamo proviene da: Algeria (attraverso un gasdotto che passa sotto il Mediterraneo lungo 2. 500 chilometri), Russia (gasdotto transiberiano -774 chilometri), Olanda (825 chilometri) e Libia (mediante gasdotto e navi).

Pericolo! Anche se ha tutte le caratteristiche di una fonte energetica rispettosa dell’ambiente, il metano è pur sempre un gas altamente infiammabile e va utilizzato con cautela. L’estrazione, la lavorazione e il trasporto devono essere condotti con la massima attenzione, per evitare che si verifichino incendi ed esplosioni ai pozzi o ai depositi. Si tratta di incidenti rari, ma quando avvengono causano danni enormi, poiché provocano l’emissione in atmosfera di grandi quantità di anidride carbonica, ceneri e sostanze nocive. Prima che il metano arrivi nelle nostre case la sua pressione viene abbassata. Al gas metano, che è inodore, viene aggiunto mercaptano o tetraidrotiofene, sostanze che servono a dargli quel tipico odore un pò sgradevole. Senza di esse non potremmo accorgerci di una eventuale perdita, correndo gravi rischi.

IL CARBONE Il carbone si è formato in zone paludose, con clima umido e caldo, circa 300 anni fa, da piante sommerse dall’acqua. milioni di Quando le piante morivano, infatti, si depositavano sul fondo e ogni anno si aggiungevano altri resti di piante. Movimenti della crosta terrestre, frane o altri fenomeni simili hanno poi provocato il seppellimento di questo materiale. In assenza di ossigeno e sotto la pressione del materiale depositato, si è determinato un fenomeno di fossilizzazione del legno, che ha dato origine al carbone. Da esso si ricava quasi il doppio di energia che dalla legna. È una fonte di energia non rinnovabile: a questi ritmi di consumo si esaurirà in circa 300 anni. Di solito il carbone giace in profondità, ma a volte esso affiora e si può estrarre più facilmente. Fino alla metà del XX secolo in queste miniere si usavano esplosivi e macchine perforatrici, ma a partire dal 1950 circa questi metodi furono quasi del tutto abbandonati.

I TRE TIPI DI CARBONE: • • Esistono tre tipi di carbone: Torba , lignite, litantrace e antracite. La torba è il carbone più giovane risalente al Quaternario; La lignite non è ancora fossilizzata; Il litantrace è il carbone più importante che si estrae da giacimenti antichissimi, risalenti al periodo Carbonifero ; L'antracite è il carbone di più antica formazione. antitracite torba litantrace lignite

ESTRAZIONE DEL CARBONE

UTILIZZO DEL CARBONE È un combustibile pronto all'uso, l'inizio del suo massiccio sfruttamento è spesso associato alla Rivoluzione Industriale, ancor oggi il carbone rimane un combustibile assolutamente importante, e un quarto dell'elettricità di tutto il mondo viene prodotta usando il carbone. Negli Stati Uniti circa la metà dell'elettricità è generata dal carbone. In Italia la quota è del 10%. In passato era utilizzato anche per alimentare alcuni mezzi di trasporto, quali le locomotive e le navi a vapore e per riscaldamento degli edifici.

Inquinamento dovuto all’utilizzo del carbone Bruciando il carbone si producono gas come l'anidride carbonica, l'anidride solforosa e le polveri sottili. L'anidride carbonica è un gas che si libera da tutte le combustioni di materiale organico e dalla respirazione di tutti gli animali. Dopo la Rivoluzione industriale, con l'utilizzo dei combustibili fossili, la concentrazione di anidride carbonica nell'aria è aumentata enormemente. Il ciclo del carbonio prevede che l'anidride carbonica prodotta dagli animali venga assorbita e utilizzata dalle piante, attraverso la fotosintesi clorofilliana. L'aumento di questo gas ha sbilanciato l'equilibrio naturale, facendo sì che l'anidride carbonica si accumulasse nell'atmosfera e generasse l'effetto serra. L'anidride solforosa è generata dalla combustione di carbone, petrolio e gas, oltre che dalle eruzioni vulcaniche. Questo gas è pericoloso, perchè si fonde con il vapore acqueo presente nell'atmosfera e cade a terra trasformandosi in acido solforico. Questo è il fenomeno delle piogge acide, che causano l'inquinamento dei laghi e distrugge le foreste. Le polveri sottili sono minuscoli frammenti di sostanze organiche e inorganiche (tra cui le polveri di carbone). Sono tossiche e cancerogene, perchè riescono a raggiungere le parti più profonde dei polmoni.

Energia Nucleare L'energia nucleare viene prodotta in alcune centrali, ma in Italia non ce ne sono. Le centrali nucleari utilizzano un minerale radioattivo che si chiama uranio, capace di fornire una quantità di energia incredibile. Tutta la materia è formata da particelle chiamate atomi. In ogni atomo c'è un nucleo formato da neutroni e protoni tenuti insieme dall'energia nucleare. Gli atomi di uranio sono radioattivi, cioè i loro nuclei sono molto instabili e possono essere divisi facilmente, sprigionando energia nucleare. Gli scienziati hanno imparato a controllare questo processo, che si chiama fissione, all'interno di un reattore nucleare. Molti paesi non producono energia nucleare, perchè è estremamente pericolosa e può causare danni terribili all'ambiente. I rischi maggiori sono due: gli incidenti alle centrali; l'impossibilità di liberarsi in modo definitivo dalle scorie radioattive, che per centinaia di anni continuano ad essere estremamente tossiche.

ENERGIA BUONA O ENERGIA CATTIVA? I vantaggi offerti dall'energia nucleare sono molti, almeno per i Paesi che dispongono della tecnologia avanzata per realizzare le centrali; tuttavia la produzione di energia attraverso la fissione dell'atomo presenta degli inconvenienti gravissimi e di difficile soluzione. Vantaggi Svantaggi Valida alternativa alle fonti fossili per la produzione di energia. Smaltimento dei rifiuti radioattivi e delle scorie. Facilità di approvvigionamento energetico. Danni ambientali in caso di incidenti. Non produce CO 2. Impiego in ambiente militare (bomba atomica). Maggior stabilità politica. Localizzazione degli impianti.

2^ LEZIONE «ENERGIE ALTERNATIVE»

ENERGIA EOLICA è l’energia cinetica estratta dal vento, che è un fenomeno non costante in termini di potenza e direzione, legato alla morfologia del territorio e dell’ambiente; per questo è possibile localizzare gli impianti eolici solo in determinate zone, attraverso rilevamenti anemometrici atti a stabilire un quadro generale per l’installazione d’un sistema eolico. L’energia del vento viene convertita da turbine eoliche (rotori) in energia meccanica di rotazione ed utilizzata per produrre elettricità attraverso aerogeneratori. I rotori sono composti da 1 a 3 -4 pale in fibra di vetro, con una capacità rotante che può raggiungere i 200 km/h.

Energia Geotermica Con il termine energia geotermica si vuole intendere l’energia, sotto forma di calore, posseduta dalla Terra al suo interno. Nelle zone più profonde tale calore può raggiungere temperature fino ai 4000 °C. Il calore della terra è del tutto naturale, soprattutto di quantità molto elevata ed è sempre presente, non è intermittente ed è inesauribile. Per questo motivo l’energia geotermica è considerata una fonte rinnovabile di energia. In certe zone l’acqua e i gas scaldati nel sottosuolo salgono fino in superficie ad alta pressione sotto forma di geyser o soffioni e si possono usare per la produzione di energia elettrica. Tale fonte di energia naturale si può utilizzare soltanto in certi limitati contesti territoriali. In alcune particolari zone la caratteristica di aumentare la temperatura con l’aumentare della profondità tende ad accentuarsi e la temperatura del sottosuolo è leggermente più alta della media, a causa di fenomeni vulcanici o tettonici

ENERGIA SOLARE Si intende l’energia emanata dal sole e trasmessa sulla terra come radiazione elettromagnetica. L’utilizzo del sole come fonte energetica presenta dei pro e dei contro: si tratta di una fonte pulita, inesauribile ed abbondante che tuttavia è discontinua nel tempo. Inoltre le varie condizioni climatiche e la latitudine influenzano l’irraggiamento del sito (potenza istantanea che colpisce la superficie, misurata in k. W/m 2). La tecnologia Fotovoltaica consente di trasformare in maniera diretta l’energia associata alla radiazione solare in energia elettrica sfruttando il fenomeno fotoelettrico. La conversione energetica avviene in un dispositivo (cella fotovoltaica) costituito da un materiale semiconduttore (silicio), opportunamente trattato, all’interno del quale si crea un campo elettrico, che orienta le cariche elettriche generate dalla interazione della radiazione solare (fotoni) con la struttura elettronica del materiale semiconduttore, dando origine ad un flusso di corrente elettrica.

Diamante La centrale energetica di nuova generazione

Biomassa è un termine che riunisce un gran quantità di materiali, di natura estremamente eterogenea. Con alcune eccezioni, si può dire che è biomassa tutto ciò che ha matrice organica. Sono da escludere le plastiche ed i materiali fossili, che, pur rientrando nella chimica del carbonio, non hanno nulla a che vedere con la caratterizzazione che qui interessa dei materiali organici. La biomassa utilizzabile ai fini energetici consiste in tutti quei materiali organici che possono essere utilizzati direttamente combustibili ovvero trasformati in combustibili solidi, liquidi o gassosi. Le biomasse possono, quindi, essere costituite da: residui delle coltivazioni destinate all’alimentazione umana o animale o piante espressamente coltivate per scopi energetici. Altri importanti fonti di biomassa sono: residui dal campo forestale, scarti di attività industriali come i trucioli di legno, scarti delle aziende zootecniche o i rifiuti urbani.

ENERGIA IDROELETTRICA L’energia idroelettrica è l’energia prodotta dal movimento dell’acqua. La forza meccanica dell’acqua viene convertita in energia elettrica mediante una turbina idroelettrica accoppiata ad un generatore. Alla costruzione di una centrale idroelettrica nella maggior parte dei casi è legata la realizzazione di uno sbarramento, o diga, che consente di accumulare le acque rendendo disponibile l’energia potenziale. Produrre energia elettrica sfruttando l’energia potenziale dell’acqua, oltre a rendere disponibile una risorsa utile al progresso ed alla vita quotidiana di tutti, permette infatti di valorizzare il territorio e contribuisce a diminuire i processi di inquinamento ambientale. Il lago artificiale che si forma impreziosisce il territorio favorendo lo sviluppo di attività turistiche, sportive e produttive che possono coesistere con lo sfruttamento idroelettrico .

Energia prodotta dalle onde del mare Le Fonti alternative per la produzione di energia non sono solo Fotovoltaico, Eolico, Solare termico, Geotermica, Biomasse o Idroelettrica (prima in Italia tra le fonti verdi, secondo ultimo Rapporto GSE). Tra le tecnologie per lo produzione di energia rinnovabile c’è anche quella che sfrutta la forza del mare. Installazioni sperimentali e/o commerciali di questo tipo sono realizzate in tutto il mondo, da società singole o consorziate. I sistemi per sfruttare la forza del mare sono diversi: impianti maremotrici, da moto ondoso o termici. Gli impianti maremotrici sfruttano i dislivelli prodotti dalle maree per produrre energia elettrica attraverso turbine idrauliche. Gli impianti del moto ondoso sfruttano dall’effetto del vento sulla superficie del mare che, per sua natura, ha da un’alta densità energetica. Gli impianti a energia termica oceanica sfruttano la differenza di temperatura dell’acqua secondo varie possibili tecnologie. Gli impianti a correnti sottomarine si avvalgono di turbine ad asse orizzontale sommerse, che trasformano l’energia cinetica in energia elettrica.

Tecnologia CCS: « Carbon Capture and Storage» PROBLEMI APERTI La Commissione valuta che, senza la CCS, i costi del conseguimento di una riduzione in Europa del 30% dei gas serra nel 2030 senza la CCS potrebbero essere del 40% superiori. Il mancato avvio della CCS avrebbe notevoli impatti negativi sulla capacità dell'Europa di soddisfare il limite dei 2 °C, sulla competitività, ma anche sull'occupazione e avrebbe un impatto leggermente negativo anche sulla sicurezza dell'approvvigionamento. Per l’applicazione delle tecnologie CCS occorre affrontare e risolvere un insieme di problematiche legate a: • sviluppo e qualificazione delle tecnologie • economicità del processo di CCS che allo stato attuale è caratterizzato ancora da costi elevati; • aspetti legali e autorizzativi, dovuti al fatto che l’attuale regolamentazione ambientale e mineraria non contempla, di fatto, l’opzione delle CCS; • la percezione da parte dell’opinione pubblica del rischio associato ad una attività poco nota e non sempre di facile comprensione a livello di rischi e benefici, soprattutto in termini di possibili perdite di CO 2 dai serbatoi di confinamento.

Il decalogo del risparmio energetico 10 semplici regole per il risparmio energetico in casa. Chiudere il rubinetto della doccia quando ci si insapona Ricordarsi di spegnere gli elettrodomestici utilizzando l’interruttore on/off non lo stand-by Chiudere le finestre e le porte quando nella stanza sono accesi impianti di riscaldamento o condizionatori

Il decalogo del risparmio energetico 10 semplici regole per il risparmio energetico in casa. Spegnere sempre la luce quando non necessario e utilizzare lampadine e lampade a basso consumo energetico e a led Mantenere il frigorifero ad una temperatura mai inferiore ai 3 gradi, ricordarsi di pulirlo spesso e sbrinarlo Non coprire i termosifoni con pannelli, tende o indumenti

Il decalogo del risparmio energetico 10 semplici regole per il risparmio energetico in casa. Mantenere la temperatura dei termosifoni non superiore a 20 gradi. Non aprire continuamente lo sportello del forno quando è in funzione. Evitare di prendere l’auto utilizzando i mezzi pubblici e la bicicletta.

Il decalogo del risparmio energetico 10 semplici regole per il risparmio energetico in casa. Riciclare e fare la raccolta differenziata dei rifiuti

Quest’anno avrà luogo la 46ª edizione dell’Earth Day, la Giornata Mondiale della Terra, che si svolgerà tra il 22 e il 24 aprile 2016 in ben 192 Paesi del pianeta. Tale evento, che vuole essere un momento di unione per gli uomini e di promozione e salvaguardia della Terra, fu fortemente voluto dal senatore statunitense Gaylord Nelson e promosso ancor prima dal presidente John Fitzgerald Kennedy. Le Nazioni Unite celebrano l’Earth Day ogni anno, un mese e due giorni dopo l'equinozio di primavera, il 22 aprile. Nata il 22 aprile 1970 per sottolineare la necessità della conservazione delle risorse naturali della Terra. Come movimento universitario, nel tempo, la Giornata della Terra è divenuta un avvenimento educativo ed informativo. I gruppi ecologisti lo utilizzano come occasione per valutare le problematiche del pianeta: l'inquinamento di aria, acqua e suolo, la distruzione degli ecosistemi, le migliaia di piante e specie animali che scompaiono, e l'esaurimento delle risorse non rinnovabili. Si insiste in soluzioni che permettano di eliminare gli effetti negativi delle attività dell'uomo; queste soluzioni includono il riciclo dei materiali, la conservazione delle risorse naturali come il petrolio e i gas fossili, il divieto di utilizzare prodotti chimici dannosi, la cessazione della distruzione di habitat fondamentali come i boschi umidi e la protezione delle specie minacciate.

22 aprile 2016 «Earth Day» Visita alla Centrale Bivaro (Oratino)

Ci sono abbastanza risorse per soddisfare i bisogni di ogni uomo, ma non l’avidità di ogni uomo. (Gandhi)