Macchine e fonti di energia:

l’utilizzo nella storia

La storia del consumo di energia è la storia della ricerca delle fonti, del loro possesso, della produzione industriale, dello sviluppo, dei mutamenti sociali e culturali, in definitiva la storia tout court.

CREDITS

CONOSCENZE SCIENTIFICHE COS’È L’ENERGIA ?

Nel linguaggio di tutti i giorni:

Energia è qualcosa di necessario per la vita, per la buona salute; sentirsi deboli, senza forze, si esprime col dire “mancare di energia”

La fisica fornisce invece la definizione:

Energia è l’attitudine di un corpo o di un sistema a compiere un lavoro

Entrambe le definizioni fanno trasparire la complessità del concetto.

FORZA MUSCOLARE DELL’UOMO

La sola forza muscolare dell’uomo, spesso ridotto in schiavitù, ha consentito di soddisfare le esigenze energetiche di molte società e realizzare imprese ricordate ancor oggi.

LE MACCHINE SEMPLICI

La forza dell’uomo e degli animali può essere esaltata con l’utilizzo di macchine. L’uso di macchine semplici, piano inclinato, vite, cuneo, ruota, leva (conosciute fin dall’antichità), ha consentito la costruzione di opere grandiose.

IL PIANO INCLINATO

Il piano inclinato consente di eseguire semplici esperienze ma molto utili per introdurre i concetti di:

• Forza

• Composizione di forze

• Lavoro

• Energia potenziale

• Energia cinetica

• Unità di misura dell’energia

IL BATTIPALO

Le macchine semplici erano costituite da un solo organo, ma potevano essere combinate tra di loro nelle macchine composte. Nel battipalo, insieme alla struttura di sostegno, più organi, ciascuno di per sé una macchina semplice, concorrono al suo funzionamento.

L’USO DEGLI ANIMALI

L’uso di animali addomesticati, cavallo, bue, consente di disporre di potenze maggiori di quelle dell’uomo. Il cavallo è stato largamente utilizzato per i trasporti e in guerra, i bovini nei lavori agricoli.

ENERGIA DAL VENTO - LA NAVIGAZIONE

Si attribuisce agli Egizi l’idea di sfruttare l’energia del vento utilizzando sulle barche la vela quadrata. I miglioramenti nella tecnica di utilizzo delle vele e nella costruzione degli scafi ne consentirono l’uso per esplorazioni e commerci fino a metà del XIX secolo.

IL MULINO A VENTO

Il mulino a vento, noto in Asia dal 650, viene introdotto nel Mediterraneo dagli Arabi. Solo nel XII secolo si diffuse in Europa divenendo la tipica macchina delle zone Atlantiche. I mulini a vento non raggiunsero però mai l’importanza e la diffusione dei mulini ad acqua.

ENERGIA DALL’ACQUA

La prima notizia di una ruota ad acqua risale al I secolo a.C. riportata da Antipatro di Tessalonica. La diffusione mostrata in figura si realizza solo tra il IV e il XVIII secolo.

MULINI AD ACQUA

Le ruote idrauliche furono utilizzate non solo nella macinazione del grano ma anche come “motori primari” in altre attività produttive. La realtà bolognese del 1600 rappresenta un tipico esempio di questo utilizzo e ben testimonia i mutamenti che la ruota ad acqua ha innescato in ogni campo.

LA RUOTA AD ACQUA - MODELLO DI SMEATON

John Smeaton (1742-1792), progettista e costruttore di ruote idrauliche, si pose il problema di capirne scientificamente i principi di funzionamento per migliorarne il rendimento. Smeaton costruì un modello in scala di ruota idraulica e ne sperimentò il funzionamento in laboratorio con misure rigorose.

CONOSCENZE SCIENTIFICHEL’ENERGIA MECCANICA

La forma di energia in gioco nelle trasformazioni studiate è definita energia meccanica. Espressioni fondamentali ne sono:

LAVORO = FORZA x SPOSTAMENTO

POTENZA = LAVORO : TEMPO

Il lavoro è il modo con il quale si trasmette l’energia meccanica.

La potenza è il lavoro sviluppato nell’unità di tempo.

L’unità di misura dell’energia e del lavoro è il Joule.

L’unità di misura della potenza è il Watt.

INNOVAZIONI TECNICHE

La ricerca della maggiore efficienza portò a continui miglioranti tecnici nella costruzione dei mulini. Queste macchine (motori primari) forniscono, a seconda della loro struttura, due tipi di moto: il moto rotatorio e il moto rettilineo alternativo. Quasi sempre il moto deve essere trasferito mediante dispositivi detti organi di trasmissione. L’innovazione tecnica studiò pulegge, cinghie, ingranaggi, catene, per ottenere i risultati richiesti.

LA CENTRALE IDROELETTRICA

Il principio di funzionamento delle ruote idrauliche a pale è stato comunque ripreso nella seconda metà dell’Ottocento con le turbine idrauliche, Francis (1852) prima e Pelton (1870) poi, che oggi azionano le dinamo delle centrali idroelettriche.

I mulini ad acqua, per quanto efficienti e ben costruiti, avevano alcuni svantaggi ineliminabili. Per ottenere grandi potenze era necessario costruire ruote molto grandi e resistenti e, soprattutto, dovevano essere realizzati nei posti dove erano presenti i corsi d’acqua.

AMBIENTE

Lo sfruttamento dell’acqua e del vento come fonti di energia non provocarono importanti e irreparabili danni ambientali (probabilmente dello stesso avviso non erano gli abitanti di Marly-la-Machine ove nel 1725 era stata posta la rumorosissima ruota idraulica che alimentava le fontane di Versailles ) ma il grande pregio di queste fonti è che sono rinnovabili .

CALORE E MOVIMENTO

Occorre attendere le conoscenze scientifiche del XVII secolo perché la tecnologia possa costruire macchine utili.

L’idea di costruire motori che sfruttassero l’energia termica e quindi il calore, era nota fin dall’antichità. E’ abbastanza semplice trasformare energia meccanica in calore, più complicata l’operazione inversa.

Erone di Alessandria (I secolo a.C.) ci riuscì con alcuni dispositivi quali l’eolipila e l’apertura delle porte del tempio.

LA NASCITA DELLA SCIENZA

Nei secoli XVI e XVII si affermò il metodo scientifico per lo studio dei fenomeni naturali. Le esperienze di Evangelista Torricelli sulla pressione atmosferica, le spettacolari esperienze di Otto von Guericke, fornirono le conoscenze propedeutiche per la realizzazione della macchina a vapore.

LA MACCHINA A VAPORE

Thomas Savery brevetta nel 1698 una macchina per sollevare l’acqua.

Thomas Newcomen nel 1712 costruisce una macchina che è il primo vero e proprio motore.

James Watt nel 1769 propone le innovazioni che renderanno matura la macchina a vapore.

All’inizio del secolo XVIII in Inghilterra maturarono le condizioni per una utilizzazione pratica del vapore. Non scienziati, ma tecnici, artigiani e ingegneri diedero il contributo decisivo per la realizzazione e lo sviluppo della macchina a vapore.

Nelle macchine a vapore la combustione avviene all’esterno (macchine esotermiche)

Pompa di SaveryPompa di Savery

Macchina a Macchina a pressione pressione atmosferica di atmosferica di NewcomenNewcomen

Macchina di WattMacchina di Watt

LA MACCHINA DI WATT

Il brevetto del 1769 e i successivi perfezionamenti portarono ad una vera e propria macchina a vapore che consentì il pieno sviluppo della Rivoluzione Industriale.

James Watt, esaminando un modello da riparare di macchina di Newcomen ne studiò i difetti e, con la collaborazione del chimico Black, indrodusse innovazioni decisive. L’idea fondamentale fu quella di fare avvenire la condensazione del vapore in un recipiente diverso e separato dal cilindro in modo da avere un recipiente, il condensatore, tenuto sempre freddo e un recipiente, il cilindro, sempre caldo.

INNOVAZIONI TECNICHE

Innumerevoli le innovazioni tecniche che i costruttori di macchine a vapore, in particolare Watt, introducono per via sperimentale. Nel complesso rapporto tra scienza e tecnica è certo infatti che la macchina a vapore è un esempio evidente di un caso in cui la realizzazione tecnica precede di molto la relativa teoria e fornisce anzi ad essa gli strumenti e gli stimoli per la sua nascita.

CONOSCENZE SCIENTIFICHELA SCIENZA E LA MACCHINA A VAPORE

Fondamentali sono i principi fissati dalla termodinamica che affermano:

Il primo principio, o principio della conservazione dell’energia: l’energia non si può creare né distruggere ma si conserva, anche se può manifestarsi in forme differenti.

Il secondo principio: il calore non può passare spontaneamente da un corpo freddo a uno caldo

La nascita della termodinamica nella prima metà dell’800, a partire dagli studi di Sadi Carnot chiarì il collegamento tra calore e lavoro.

Questi principi hanno grande rilevanza per le macchine che trasformano calore in lavoro. In particolare ci dicono che il lavoro può sempre e integralmente essere convertito in calore, ma ciò non si verifica per il passaggio inverso.

LA TURBINA A VAPORE

Oggi l’uso del vapore prodotto da combustibili fossili o da “combustibile” nucleare viene utilizzato per azionare le turbine delle centrali elettriche.

Il glorioso periodo della macchina a vapore, protagonista nella produzione industriale, nei trasporti (treni, navi) e quindi artefice dei cambiamenti dell’organizzazione del lavoro e dei rapporti sociali noti come Rivoluzione Industriale, si chiude verso la fine del XIX secolo per la concorrenza dei motori a combustione interna.

IL MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA

Agli italiani Barsanti e Matteucci (1854) va il merito di aver costruito il primo motore a combustione interna. Nel 1877 le innovazioni del tedesco Otto con un motore a quattro tempi ne migliorarono le prestazioni. Nel 1872 il tedesco Diesel realizza il motore che porta il suo nome.

Nella seconda metà del XIX secolo le accresciute capacità tecniche consentirono di realizzare un motore a combustione interna (endotermico). Esso sfrutta la combustione (scoppio) di una miscela di gas o liquido ed aria direttamente nel cilindro.

IL FUTURO DEL MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA

I problemi legati all’uso massiccio di petrolio, risorsa non rinnovabile, e lo scarico di inquinanti nell’aria, impongono però pensare a soluzioni nuove.

Il motore a combustione interna ha consentito di disporre di potenze elevate con macchine di peso e volume limitati. La realizzazione dell’automobile e soprattutto dell’aereo non sarebbero stati possibili con il motore a vapore.

I COMBUSTIBILI

I combustibili si classificano in base alla quantità di energia che sviluppano, cioè il “potere calorifico”. Queste fonti di energia non sono rinnovabili e non sono distribuite uniformemente sulla Terra.

I combustibili fossili, carbone, petrolio, metano, sono le principali fonti energetiche utilizzate attualmente. Il combustibile è un materiale che bruciando sviluppa grandi quantità di energia sotto forma di calore e di luce.

La combustione è una reazione chimica tra il carbonio contenuto nel combustibile e l’ossigeno (comburente). Nel linguaggio della chimica:

C + O2 = CO2 + Energia

L’ENERGIA ELETTRICA

Passaggio fondamentale avviene con la costruzione della pila (1799) da parte di Alessandro Volta. La disponibilità di una sorgente di corrente elettrica continua e stabile consentì lo studio e le applicazioni dell’energia elettrica.

La storia dell’elettricità, se trascuriamo le conoscenze empiriche del mondo greco relative all’elettrizzazione dell’ambra (ambra in greco si dice electron), inizia nel XVI secolo con le esperienze di numerosi ricercatori. Per circa due secoli lo studio dell’elettrostatica e del magnetismo, la costruzione di macchine elettrostatiche, la definizione di importanti concetti teorici, non si concretizzarono in dispositivi “utili”.

USI DELL’ENERGIA ELETTRICA

- Può essere trasformata in energia meccanica con i motori elettrici

- Può essere trasformata in energia radiante per l’illuminazione

- Può essere usata per le comunicazioni (telegrafo, telefono, radio, televisione, computer)

- Altri usi ancora in campo medico, galvanico, termico, per citarne alcuni

La principale caratteristica dell’elettricità è la sua grande versatilità. Può essere trasportata facilmente e si presta all’utilizzo in numerose applicazioni che contraddistinguono la vita oggi.

MOTORI E GENERATORI ELETTRICI

I dispositivi oggi usati sono:

- Dinamo e alternatori: sono generatori meccanici di corrente; trasformano cioè l’energia meccanica, trasmessa da una macchina motrice (turbina, motore a scoppio, ecc.) in energia elettrica.

- Motori elettrici: trasformano l’energia elettrica, fornita da un generatore, in energia meccanica di movimento.

Le macchine che consentono la trasformazione dell’energia meccanica in elettrica e viceversa sono, rispettivamente, i generatori e i motori elettrici. L’italiano Antonio Pacinotti costruì il primo dispositivo meccanico capace di generare corrente elettrica, la dinamo (1860).

INNOVAZIONI TECNICHE

Le innovazioni tecniche introdotte a partire dall’800 sono, in gran parte, quelle descritte e ancora caratterizzano la nostra vita. E’ da notare che spesso il rapporto tra scienza e tecnica è inverso a quello descritto per la macchina a vapore. Ad esempio nel XIX secolo le innovazioni dell’elettromagnetismo si possono considerare applicazioni della scienza.

In generale non è comunque corretto vedere le realizzazioni tecniche solo come la ricaduta pratica degli studi scientifici. Scienza e tecnica hanno a volte percorsi paralleli e separati, si influenzano reciprocamente ma non sono in un meccanico rapporto di subalternità.

CONOSCENZE SCIENTIFICHEL'ENERGIA ELETTRICA

La comprensione della natura dei fenomeni elettrici giunge solo quando, agli inizi del XX secolo, iniziò il fantastico periodo che portò alla comprensione dell'intima struttura della materia.

La scoperta della struttura atomica e dell'elettrone ha chiarito che i fenomeni elettrici sono il risultato del moto degli elettroni, particelle con carica elettrica negativa, nei materiali.

L'unità di misura dell'energia elettrica è il Joule,

Il Chilowattora, più pratico, spesso però lo sostituisce.

ENERGIA NUCLEARE

L’equazione implica che energia e massa sono equivalenti, la massa può essere trasformata in energia ma anche l’energia può essere trasformata in massa, cioè in materia. Si può affermare che la materia è energia congelata.

Poiché la velocità della luce vale circa 300.000 km/s, è evidente che da una piccolissima frazione di massa è possibile ottenere una enorme quantità di energia. Queste trasformazioni avvengono nelle reazioni nucleari come nella bomba atomica e nei reattori nucleari e sono alla base della produzione di energia all’interno delle stelle.

La reazione nucleare è un processo di trasformazione di un nucleo atomico in un nucleo di natura differente. A parità di massa, una reazione nucleare fornisce più di un milione di volte dell’energia prodotta in una reazione chimica di combustione.

Nel 1905 Albert Einstein enunciò la famosa equazione:

E = mc2

SECOLO XXSECOLO XX

LA FISSIONE NUCLEARE

Gli scienziati hanno scoperto che bombardando i nuclei degli atomi radioattivi con neutroni è possibile accelerare il processo (reazione a catena) liberando grandi quantità di energia. Fu Enrico Fermi, nel 1942 a Chicago, a realizzare il primo reattore nucleare. Nel 1945 furono fatte esplodere su Hiroshima e Nagasaki le prime bombe atomiche. Successivamente iniziò l’uso pacifico dell’energia atomica con la costruzione delle centrali elettronucleari.

In alcuni elementi naturali, detti radioattivi, la reazione nucleare avviene spontaneamente. Il nucleo dell’atomo di Uranio (isotopo 235) si disintegra formando elementi più leggeri, il processo è detto fissione (divisione del nucleo atomico) ed emette radiazioni pericolose.

LE CENTRALI ELETTRONUCLEARI

I problemi di pericolosità delle centrali sono legati all’emissione di radiazioni (in caso di incidenti) e allo smaltimento dei residui del processo (scorie radioattive).

Le centrali elettronucleari sfruttano i processi di fissione in modo controllato. Il calore prodotto dalla reazione genera vapor d’acqua che, attraverso un sistema turbina-alternatore, produce energia elettrica.

La centrale può essere:

- Reattore ad acqua in pressione

- Reattore ad acqua bollente

- Reattore veloce o autofertilizzante

LA FUSIONE NUCLEARE

La fusione libera enormi quantità di energia perché la massa del nucleo risultante è minore della massa dei nuclei iniziali. La differenza si trasforma in energia secondo l’equazione di Einstein. Le reazioni di fusione avvengono spontaneamente al centro delle stelle. Finora, sulla Terra, si è riusciti a innescare la reazione in modo incontrollato (bomba all’idrogeno). Nei laboratori si studia la possibilità di controllare il processo di fusione che potrebbe fornire energia in grande quantità e con impatto ambientale accettabile.

La reazione nucleare di fusione è la trasformazione in cui due o più nuclei leggeri si uniscono per formarne uno più pesante. Ad esempio nuclei dell’elemento Idrogeno si uniscono e formano un nucleo dell’elemento Elio.

AMBIENTE

La diffusione su larga scala degli standard di produzione e consumo tipici degli stili di vita occidentali unita comunque alla grande disparità tra gli abitanti della Terra, pone tre ordini di problemi:

1- Le risorse naturali, specie quelle energetiche, diventano sempre più scarse,

2- Si generano danni all’ecosistema estremamente elevati,

3- Si creano problemi sociali.

Il primo problema deriva dal fatto che la gran parte delle fonti di energia oggi usate non sono rinnovabili (combustibili fossili e nucleari).

Il secondo è legato ai cambiamenti globali del clima provocati da emissioni di gas in atmosfera. Gas che sono responsabili dell’effetto serra (diossido di carbonio), del buco dell’ozono (clorofluoro carburi), delle piogge acide (diossido di zolfo).

Il terzo è generato dai profondi squilibri tra i diversi popoli che favorisce emigrazioni, disordini e guerre.

Il nucleare pone il problema della pericolosità degli impianti e dello smaltimento delle scorie radioattive.

Le iniziative internazionali intraprese da alcuni anni sono culminate nel Protocollo di Kyoto (2005) con il quale 141 paesi si impegnano, tra l’altro, di ridurre le emissioni di gas serra.

IL FUTURO DELL’ENERGIA

L’energia è alla base di tutte le attività dell’uomo e contribuisce a migliorarne la qualità della vita. Fare rinunce è oggi impossibile anzi sempre più paesi raggiungeranno lo sviluppo di quelli occidentali. Per rendere possibile ciò la parola d’ordine è Futuro Sostenibile. Si realizza con:

- Il risparmio di energia attraverso un diverso stile di vita e con l’uso di dispositivi più efficienti: nei trasporti, nelle abitazioni, nell’industria.

- L’orientarsi sull’uso di fonti di energia rinnovabili. Le fonti tradizionali sono destinate ad esaurirsi e portano danni irreparabili all’ambiente. Il miglioramento dell’efficienza e una migliore diffusione dei sistemi eolici, solari e altri ancora, potrà essere, insieme alle fonti rinnovabili attuali (idroelettrica e geotermica) una alternativa e non più solo una “integrazione” all’attuale situazione energetica.

FONTI DI ENERGIA RINNOVABILI

Le fonti principali sono:

idroelettrica - geotermica - solare- eolica - biomassa

Il principali punti di forza sono quelli di non esaurirsi, di rendere accettabili le modifiche ambientali, ma anche di essere diffuse su tutta la superficie del pianeta e perciò il loro uso può risolvere i problemi sociali legati al possesso delle risorse esauribili. Tra gli aspetti negativi: la scarsa concentrazione dell’energia e la dipendenza dalle condizioni atmosferiche.

La risposta ai problemi legati all’esaurimento dei combustibili fossili ma anche a quelli sociali e ambientali connessi ad un loro uso distorto, può venire dal potenziamento delle fonti energetiche rinnovabili.

SECOLO XXSECOLO XX

LA GEOTERMIA

Perforando il sottosuolo fino ad incontrare queste sacche, si può estrarre il fluido geotermico, separarne il vapore dalla fase liquida e inviarlo in un sistema turbina-alternatore per produrre energia elettrica.

L’Italia è stato il primo paese a sfruttare l’energia geotermica per produrre elettricità nella zona di Larderello in Toscana.

L’interno della Terra è un enorme serbatoio di calore naturale, ma la gran parte di questa energia si trova in una forma dispersa ed a profondità troppo elevate per poter essere sfruttata industrialmente. In alcune zone il calore è però concentrato in spazi ristretti ed a profondità economicamente accessibili: i così detti serbatoi geotermici.

Questi si formano grazie a particolari condizioni geologiche e termodinamiche, come la presenza di acqua sotterranea riscaldata da una inclusione di magma caldo nella crosta terrestre

L’EOLICO

Gli aerogeneratori derivano dai tradizionali mulini a vento e sono costituiti essenzialmente da un rotore, formato da alcune pale fissate su un mozzo e progettate per sottrarre al vento parte della sua energia meccanica; il rotore tramite un moltiplicatore di giri aziona un albero veloce che alimenta un generatore elettrico.

Deturpazione del paesaggio, se installati in zone di pregio, e notevole rumorosità sono gli aspetti negativi di questi impianti.

Il vento è la fonte energetica rinnovabile che offre maggiori possibilità di competitività, nel medio termine, con le tradizionali fonti termoelettriche.

IL SOLARE

- Il solare termico - L’energia del Sole è convertita in calore attraverso i pannelli solari, che riscaldano, a temperatura relativamente bassa (inferiore a 100°C), l’acqua usata per usi igienici e per il riscaldamento. Questo impiego può avvenire solo su piccola scala, ma la sua diffusione può consentire notevoli risparmi.

- Il solare termo-elettrico - La luce solare viene concentrata tramite specchi su un fluido che, così riscaldato, produce vapore in uno scambiatore di calore. Il vapore con un sistema turbina-alternatore produce energia elettrica.

L’energia che dal Sole giunge alla Terra e che garantisce la vita di piante e animali, può essere sfruttata dall’uomo anche per soddisfare i suoi bisogni energetici. Le tecnologie che sfruttano direttamente questa risorsa sono:

- Il solare fotovoltaico - Alcune sostanze particolari e opportunamente trattate (semiconduttori) generano corrente elettrica per effetto fotovoltaico quando sono esposte alla luce solare. Questi sistemi non possiedono parti in movimento, non hanno bisogno di manutenzione e non fanno uso di acqua: possono essere installati in luoghi aridi o isolati. Il costo si sta abbassando con il diffondersi della tecnologia.

LE BIOMASSE

I prodotti vegetali (biomasse) possono fornire energia con la combustione, come si fa bruciando il legno, oppure con la gasificazione, oppure attraverso processi di fermentazione che producono gas o alcol (ad esempio alcol etilico) o biodiesel, utilizzabili come combustibili.

Ricordiamo che resti vegetali e animali accumulatisi per milioni di anni e trasformati da enormi pressioni e temperature hanno formato i depositi di combustibili fossili: carbone, gas naturale e petrolio.

La luce solare è utilizzata direttamente dalle piante attraverso la fotosintesi, in questo processo acqua e diossido di carbonio (anidride carbonica) vengono trasformati in composti a elevato contenuto energetico, quali zuccheri, amidi, cellulosa, lignina.

FONTI DI ENERGIA RINNOVABILI MINORI

- Le maree producono, soprattutto nei bacini oceanici, grandi variazioni del livello d’acqua. Sono state costruite centrali in cui l’acqua spostata dalle maree aziona turbine per la produzione di energia elettrica.

- Le onde possono essere fonte di energia mettendo in movimento turbine collegate a generatori elettrici ma finora non sono state sfruttate in questo senso a causa delle difficoltà tecniche e costi elevati.

- I gas prodotti da discariche o da fanghi di impianti di depurazione e biogas sono una fonte di energia da utilizzare per produrre energia elettrica e/o riscaldamento.

FONTI VIRTUALI DI ENERGIA

- La cogenerazione intesa come produzione combinata di energia elettrica o meccanica e calore.

- Il calore recuperabile nei fumi di scarico e da impianti termici, da impianti elettrici e da processi industriali.

- Forme di energia recuperabile in processi, in impianti produttivi e interventi in edilizia (illuminazione e riscaldamento).

La necessaria ricerca di fonti rinnovabili non deve far dimenticare che l’uso razionale dell’energia ed il suo risparmio rappresentano una fonte di energia.

La legge indica:

L’IDROGENO

Il suo uso può diventare strategico per la propulsione delle automobili così da risolvere i problemi di inquinamento. Le soluzioni tecniche allo studio sono due:

- Idrogeno usato come combustibile negli attuali motori a combustione interna,

- Idrogeno che alimenta batterie elettrochimiche (fuel cell) e successivo impiego di motore elettrico.

Purtroppo l’idrogeno non è una fonte energetica perché non è presente libero sulla Terra. E’ più propriamente definito “vettore energetico”. Il suo impiego diviene ecologicamente vantaggioso se prodotto sfruttando fonti rinnovabili. Ad esempio mediante elettrolisi dell’acqua usando l’energia elettrica di fonti eoliche o solari.

L’idrogeno è un combustibile pulito in quanto ha come unici prodotti di reazione acqua e energia.

2H2 + O2 = 2H2O + Energia

CONSUMO PRO CAPITE DI ENERGIA NELLA STORIA

Età preistorica: 2000 kcal Età contemporanea: 230000 kcalIl consumo energetico è aumentato in maniera vertiginosa.

Greci e Romani Medioevo 1700 1800 1900 2000

Uomo

Animali

Energiadall’acqua

Energia dal vento

Energiatermica dacombustibilifossiliCarbonePetrolioGas naturale

Energiaelettrica

Energianucleare

Fontiintegrative

_________ uomo, schiavi e macchine semplici____________________________]

_________ animali addomesticati e macchine semplici______________________ ____]

[____ruote ad acqua – mulini___________________________________________]

[_______ turbina ad acqua________

_____________ navigazione___________________________________________]

[___________________ mulini a vento____________________________]

[______ macchina a vapore________________]

[___ turbina a vapore____

[___ turbina a gas _

[_ motore a combustione interna_

[__________ comunicazione ___________

[______ motore elettrico_______

[___ illuminazione ________

[ reattori _ [_ eolica __ [_ solare __ [ biomassa_ [_ altre ____

FONTI DI ENERGIA E MACCHINE FONDAMENTALI

ANDREA ASSIRI

Consulente scientifico del Museo del Patrimonio Industriale

COSETTA BIGALLI

Sezione didattica del Museo del Patrimonio industriale