ENERGIAElemento fondamentale per la nostra

vita

ENERGIAL'energia è definita come la capacità di un corpo o di un sistema di compiere lavoro.

Quando l’energia passa da una forma all’altra succedono le cose, ovvero viene compiuto lavoro

Nel motore dell’automobile, per esempio, la benzina fornisce energia chimica, che, quando il motore viene avviato, viene convertita in energia meccanica, energia termica, energia elettrica ed energia acustica.

ENERGIA

L'energia è indispensabile per la sopravvivenza dell’uomo: da quella muscolare per svolgere le funzioni essenziali fino a quella sofisticatissima per produrre elettricità.

L'energia è alla base di tutti i fenomeni naturali, per gli animali i vegetali ed è alla base di tutti i principi fisici.

FORME DI ENERGIAL'energia esiste in varie forme, le principali

sono:

Energia meccanica

Energia chimica

Energia nucleare

Energia termica

Energia elettrica

ENERGIA MECCANICA

L’energia meccanica si differenzia in due gruppi: energia potenziale e energia cinetica.

L'energia potenziale è accumulata in oggetti che

potrebbero muoversi.

L’energia cinetica è quella posseduta dagli oggetti

che si muovono.

ENERGIA CHIMICAL'energia chimica è un'energia che varia a causa della

formazione o rottura di legami chimici di qualsiasi tipo.

Ad esempio un barile di petrolio contiene energia chimica potenziale che può essere utilizzata per alimentare un motore.

In una centrale elettrica, l'energia chimica potenziale del carbone, mediante combustione, genera calore che viene trasformato in energia elettrica.

Quest'energia fu la prima ad essere utilizzata dall’uomo primitivo per riscaldarsi e poi per cucinare.

ENERGIA NUCLEARE

Con energia nucleare si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici.

ENERGIA NUCLEARE

Fissione nucleareLa fissione nucleare è una reazione

nucleare in cui il nucleo viene diviso tramite il bombardamento con neutroni o altre particelle elementari in frammenti in un processo che libera energia. È la reazione nucleare comunemente utilizzata nei reattori nucleari.

ENERGIA NUCLEARE

Fusione nucleareLa fusione è il processo di reazione

nucleare col quale i nuclei di due o più atomi vengono compressi fino ad unirsi e generando un nucleo di un elemento di massa maggiore dei suoi costituenti. Il processo di fusione è il meccanismo che alimenta il Sole e le altre stelle

ENERGIA TERMICA

L'energia termica è la forma di energia posseduta da qualsiasi corpo che abbia una temperatura superiore allo zero assoluto

ENERGIA ELETTRICA

L'elettricità è una forma molto versatile di energia, che può essere convertita in molte altre forme, come la luce, il calore, il movimento etc.. .

ENERGIA ELETTRICA

Più di duemila anni fa i greci erano rimasti colpiti dalle caratteristiche dell'ambra, una resina prodotta da alcuni alberi e induritasi col tempo. Dopo averla strofinata con un panno di lana, essa acquista la proprietà di attrarre corpi leggeri (pezzetti di paglia, piccoli semi) che si trovano nelle sue immediate vicinanze.

La parola elettricità deriva dal greco elektron, che vuol dire appunto ambra.

FONTI DI ENERGIA ELETTRICA

Spesso con la locuzione "energia" + aggettivo si intende la fonte attraverso quale è possibile una produzione di corrente elettrica.

• Energia TermoElettrica• Energia Nucleare• Energia idraulica• Energia mareomotrice• Energia geotermica• Energia eolica• Energia solare

FONTI DI ENERGIA ELETTRICA

Si definiscono fonti primarie di energia quelle presenti in natura prima di avere subito una qualunque trasformazione. Sono fonti primarie le fonti energetiche esauribili (petrolio grezzo, gas naturale, carbone, materiali fissili) e le fonti di energia rinnovabili quali energia solare, eolica, idrica, biomasse, geotermica e ... l'intelligenza umana (risparmio energetico)

Si definiscono invece fonti secondarie quelle che derivano, in qualunque modo, da una trasformazione di quelle primarie: sono fonti secondarie, per esempio, la benzina (perché deriva dal trattamento del petrolio greggio), il gas di città (che deriva dal trattamento di gas naturali), l’energia elettrica (che deriva dalla trasformazione di energia meccanica o chimica), eccetera.

ENERGIA TERMOELETTRICA

Le centrali termoelettriche sono la tipologia di centrali più diffusa nel pianeta. Il principio di funzionamento di una centrale termoelettrica classica è abbastanza semplice.

Un elemento combustibile (derivati del petrolio, carbone o gas) viene bruciato in modo da sviluppare calore; questo calore viene trasmesso a una caldaia, nella quale circola acqua ad alta pressione che raggiungendo temperature elevate viene trasformata in vapore.

Il vapore viene convogliato verso delle macchine rotanti denominate turbine a vapore in cui viene generata energia meccanica. Collegati all'albero in rotazione di tali turbine vi sono gli alternatori i quali convertono l'energia meccanica di rotazione in energia elettrica.

ENERGIA TERMOELETTRICA

PetrolioOlio di pietra, dal latino petra e oleum, è un liquido denso, vischioso,

dall’odore caratteristico e di colore variante da giallo-bruno a nerastro. Il petrolio è costituito da una miscela di idrocarburi naturali liquidi (olio) e, in proporzione molto minore, gassosi (gas naturale) e solidi (bitumi e asfalti).

Il petrolio si concentra in rocce serbatoio, ossia in volumi circoscritti del sottosuolo dove particolari conformazioni delle rocce porose e delle sovrastanti rocce impermeabili, definite trappole, ne impediscono la dispersione verso la superficie.

Il disegno mostra un bacino dove si forma il petrolio: i resti di organismi animali e vegetali si depositano, l'ossigeno si disperde, il carbonio e l'idrogeno formano gli idrocarburi che danno origine alla roccia madre.Le alte pressioni e temperature permettono la formazione del petrolio che si accumula nella roccia serbatoio.

ENERGIA TERMOELETTRICA

Carbone

Minerale originato dalla carbonificazione di materiale vegetale, soprattutto legno, che si è accumulato in ambiente senza ossigeno e che è stato sepolto da una coltre sedimentaria.

Il carbone ha la proprietà di bruciare con reazione che produce notevole calore.

Il carbone è una materia prima molto economica perché ritenuta abbondante e non soggetta a mutazioni nell'andamento dei prezzi anche perché si trova praticamente in tutte le aree geografiche e quindi non risente delle tensioni socio-politiche come succede invece per il petrolio e in qualche misura per il gas naturale.

ENERGIA NUCLEARRENelle centrali nucleari si ottiene calore mediante

la fissione controllata di atomi di uranio. Nel nocciolo avvengono le reazioni nucleari, che

riscaldano a temperature anche notevoli gli elementi di combustibile, (l'uranio) che è impilato in cilindri molto lunghi e stretti.

Questi sono lambiti dall'acqua di raffreddamento del circuito primario, che raffreddandoli asporta il calore e si riscalda fino a diventare vapore che investe una turbina, collegata a un alternatore che produce energia elettrica.Nocciolo di un reattore

nucleare

ENERGIA NUCLEARRE

ENERGIA NUCLEARREUranio

L'uranio è un metallo bianco-argenteo, molto diffuso, che viene estratto dalla crosta terrestre; è molto pesante tossico, radioattivo e di poco più tenero dell'acciaio. Il suo isotopo U235 trova impiego come combustibile nei Reattori nucleari e nella realizzazione di armi nucleari essendo l'unico isotopo fissile esistente.

ENERGIA IDRAULICAL'energia idroelettrica è quel tipo di energia che

sfrutta la trasformazione dell'energia potenziale gravitazionale (posseduta da masse d'acqua in quota) in energia cinetica nel superamento di un dislivello, la quale energia cinetica viene trasformata, grazie ad un alternatore accoppiato ad una turbina, in energia elettrica.

ENERGIA IDRAULICAI greci e i romani furono le prime civiltà ad

utilizzare la potenza dell'acqua sfruttando questo tipo di energia rinnovabile solo per azionare semplici mulini per macinare il grano.

Si deve aspettare il Basso Medioevo e gli Arabi del Nord-Africa, per avere altri metodi di sfruttamento dell'acqua.

Questo tipo di energia fu sempre più utilizzato, sia per l'irrigazione dei campi, sia per la bonifica di vaste zone paludose che per realizzare lavori basilari come la macinazione dei cereali od il taglio del legname.

ENERGIA IDRAULICAUn progresso tecnico di enormi proporzioni si è

avuto alla fine dell'Ottocento, circa all'inizio della Seconda Rivoluzione Industriale con l'evoluzione della ruota idraulica in turbina.

ENERGIA IDRAULICAIn Italia lo sfruttamento dell’energia idraulica per la

produzione di energia elettrica ha rappresentato la base dell’elettrificazione del paese ed ancora oggi l’acqua rappresenta la fonte energetica rinnovabile più consistente e contribuisce a soddisfare circa il 15% della richiesta di energia elettrica nazionale.

ENERGIA MAREOMOTRICEL'energia mareomotrice è quella ricavata dagli

spostamenti d'acqua causati dalle maree, che in alcune zone del pianeta possono raggiungere anche i 20 metri di ampiezza verticale.

ENERGIA GEOTERMICAL'energia geotermica è una forma di energia sfruttabile che

deriva dal calore presente negli strati più profondi della crosta terrestre. Infatti penetrando in profondità nella superficie terrestre, la temperatura diventa gradualmente più elevata, aumentando mediamente di circa 30 °C per km nella crosta terrestre.

Il termine geotermia deriva dal greco "gê" e "thermòs" ed il significato letterale è calore della Terra.

ENERGIA EOLICAL'energia eolica è il prodotto della

conversione dell'energia cinetica del vento in altre forme di energia (elettrica o meccanica). Oggi viene per lo più convertita in energia elettrica tramite una centrale eolica, mentre in passato l'energia del vento veniva utilizzata immediatamente sul posto come energia motrice per applicazioni industriali e pre-industriali (come, ad esempio, nei mulini a vento). Prima tra tutte le energie rinnovabili per il rapporto costo/produzione, è stata la prima forma di energia rinnovabile scoperta dall'uomo dopo il fuoco.

ENERGIA EOLICANell’antichità il vento veniva utilizzato, mediante pale

cinghie e pulegge, per muovere direttamente semplici meccanismi di archeologia industriale. Oggi una moderna centrale eolica è costituita da una turbina a pale e da un alternatore che genera la corrente elettrica, l’unione delle due parti costituisce quello che generalmente viene detto generatore eolico.

ENERGIA SOLAREPer energia solare si intende l'energia,

termica o elettrica, prodotta sfruttando direttamente l'energia irraggiata dal Sole (fonte rinnovabile) verso la Terra.

L'energia solare può essere utilizzata per generare elettricità (fotovoltaico) o per generare calore (solare termico).

FOTOVOLTAICO

Cosa è un impianto fotovoltaico?Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico

che sfrutta l'energia solare per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico.

FOTOVOLTAICODi cosa stiamo parlando?

Il termine fotovoltaico è composto dalle parole foto = luce e volt = tensione cioè indica quel processo fisico per cui la radiazione luminosa proveniente dal sole quando colpisce la cella solare alcuni fotoni (particelle di energia che lo compongono) trasferiscono la loro energia agli elettroni che incominciando a muoversi in una direzione particolare creando corrente elettrica continua.

FOTOVOLTAICO

Le celle fotovoltaiche sono costituite di due sottili strati di silicio (semiconduttore). Il primo strato (n) tende a raccogliere elettroni (-), il secondo (p) raccoglie le cariche positive (+).  Nella zona di contatto si forma un campo elettrico dovuto alla diversità dei due materiali.

 Collegando i due strati con un circuito elettrico

esterno, si genera una corrente elettrica continua.

FOTOVOLTAICOPerché il silicio? Dopo l’ossigeno, il silicio,  è l’elemento più diffuso sulla

crosta terrestre (28%). Allo stato puro ha struttura cristallina simile a quella del diamante. Per ottenere il silicio si parte da sabbia di rocce silicee e quarzose. Dopo varie fasi si ottiene silicio metallurgico, usato per le cellule FV, che è un prodotto di scarto del silicio elettronico perché meno puro.

FOTOVOLTAICOStruttura di un impianto

SOLARE TERMICO

Gli impianti solari termici sono dispositivi che permettono di catturare l'energia solare, immagazzinarla e usarla per scopi termici (riscaldamento o acqua sanitaria calda) o per generare energia elettrica.

SOLARE TERMICOI componenti principali di un impianto Solare Termico sono:  pannelli solari serbatoio per l'accumulo di acqua calda centraline di regolazione e pompe di circolazione (negli impianti a

circolazione forzata) Il loro funzionamento prevede che il sistema di circolazione trasferisca il

calore prodotto dai pannelli solari verso il punto di accumulo o di utilizzo.Solitamente il vettore di calore (tipicamente un fluido) è rappresentato dall’acqua a cui solitamente viene aggiunta una soluzione antigelo per evitare il congelamento nei periodi freddi.

SOLARE TERMICOCentrale elettrica termica (Solare termodinamico)

Questo tipo di centrale attraverso dei pannelli solari convogliano la luce solare in un liquido che assorbe l'energia, si riscalda fino a giungere ad ebollizione. Una volta diventato gas viene convogliato in una turbina collegata a un alternatore che produce corrente elettrica.

Esiste una seconda tipologia di centrali che non utilizza pannelli solari ma specchi. Gli specchi vengono puntati verso un serbatoio posto alla sommità di una torre. La luce concentrata dagli specchi fa evaporare il liquido contenuto nel serbatoio che inviato alla turbina e all'alternatore per generare energia elettrica.

SOLARE TERMICOUn pò di Storia

Lo storico bizantino Zonaras narra, che, nella seconda guerra punica 213 a.C. durante l’assedio di Siracusa, su richiesta di Gerone II (tiranno di Siracusa dal 270 al 216 a.C. ) Archimede, distrusse la flotta romana del generale Marcello con l’ausilio dell’energia del sole.

Per mezzo di uno specchio concavo formato da centinaia di scudi metallici che riflettevano i raggi del sole, concentrò l’energia solare sulle navi nemiche per bruciare le vele e gli scafi lignei. Plutarco aggiunge che i Romani, spaventati dal fuoco che non veniva da una fonte visibile, credettero di stare lottando contro gli Dei.

SOLARE TERMICOAi nostri giorni questo principio viene usato per

realizzare le centrali solari a torre che sfruttano questo principio. Le buone idee non hanno tempo.

Centrale solare Eurelios di Adrano (CT)

SOLARE TERMICOUn po’ di Geografia Astronomica