La storia dell’energia

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Prof.ssa Carolina Sementa

Da sempre l'uomo ha dovuto utilizzare dell'energia per sopravvivere: dapprima quella muscolare per cacciare fino a quella nucleare per produrre elettricità. Fin dalla preistoria, e per gran parte della storia umana, le uniche fonti di energia utilizzabili dall'uomo furono la forza umana e animale per produrre un lavoro, nonché la combustione di legno, per la produzione di calore. L’uomo primitivo compì un sostanziale balzo in avanti dal momento in cui iniziò a disporre dell’energia termica offerta dal fuoco, ottenibile incendiando del legno con la scintilla prodotta dallo sfregamento di piccole pietre di selce.Da allora, la storia dell’uomo diviene inseparabile da quella dell’energia

Il fuoco produsse un maggior benessere, che portò a sua volta un sensibile incremento della popolazione; si assistette, così al passaggio da un’economia di raccolta ad una di allevamento ed agricoltura, due attività stanziali che permisero di gestire meglio l’energia solare. Nella lunga epoca dello schiavismo si riescono a realizzare vere e proprie "mega-macchine" ad altissima efficienza: si costruiscono edifici monumentali, le piramidi egizie, i templi greci, gli acquedotti romani. Anche gli animali hanno rappresentato nel corso della storia una fonte energetica insostituibile: energia chimica dalle loro carni ed energia muscolare per far funzionare mulini, aratri, mezzi di trasporto. Con il passare dei secoli e grazie alla straordinaria evoluzione delle sue capacità l’uomo costruì vere e proprie “macchine”, basate sulle fonti energetiche disponibili: i muscoli propri e di animali, l’acqua ed il vento, furono realizzati unicamente grazie a queste fonti primarie di energia, combinate tra loro.

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Nel Medioevo(476 – 1492 d.C.) il grande sistema energetico  muscolare va in crisi: il prezzo degli schiavi è proibitivo e una forte crisi demografica provoca una carenza di manodopera. Grazie al potere e alle ricchezze della Chiesa, i monasteri diventano i centri all'avanguardia nella cultura e nelle attività agricole e artigianali: qui vengono realizzate delle macchine per produrre e utilizzare energia a partire dalle tre fonti di energia disponibili: acqua (mulini), vento (mulini, velieri), trazione animale

L'enorme progresso tecnico-scientifico che si realizza nel Rinascimento (1492 – 1527 circa) e nei secoli successivi determina la trasformazione delle vecchie botteghe artigiane in piccole industrie. Servì più energia, sia meccanica che termica; alla prima spesso provvidero le ruote idrauliche, mentre per ottenere la seconda si utilizzarono come combustibili il legno ed il carbone vegetale. Il legno è utilizzato in modo massiccio: come combustibile, come materiale da costruzione e per la produzione degli inchiostri. I consumi sempre crescenti non consentono il rinnovamento delle risorse boschive.

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Il XVII secolo segnò un passaggio fondamentale nella storia dell’energia: in Inghilterra si assistette alla Rivoluzione Industriale, dando l’avvio ad un processo che avrebbe cambiato per sempre il sistema produttivo, il mercato e la distribuzione delle merci ed in sostanza la società e la storia: l’energia diventa non importante, ma indispensabile per il progresso. Alla base della meccanizzazione industriale vi fu l’invenzione della macchina a vapore, capace di trasformare l’energia termica del carbone – del quale l’Inghilterra disponeva di grandi riserve - in forza motrice. Così, per la prima volta, l’uomo non disponeva più solo di energia meccanica offerta dal lavoro fisico, ma grazie alla macchina a vapore, ebbe la possibilità di incrementare le produzioni.Ne trassero beneficio tutti i sistemi. Anche il sistema di trasporti risultò rinnovato: la prima nave mossa dal vapore risale al 1807 e la prima locomotiva al 1825.

Dal XV secolo in poi il carbon fossile cominciò ad essere utilizzato nelle fabbriche europee. Questo combustibile era già considerato una risorsa in Cina nel 1200, stando ai resoconti fatti da Marco Polo nel suo “Milione”. L'uso su grande scala inizia dopo il 1400, nelle fabbriche di armi del Belgio.

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La storia dell'energia sta però segnando una svolta: arrivano sulla scena i nuovi grandi protagonisti: il petrolio, i motori a scoppio, l'elettricità.

La Rivoluzione Industriale si estese ben presto al resto del Continente ed il fiorire delle industrie determinò una richiesta via via più consistente di carbone. Anche l’Italia venne in parte raggiunta dal rinnovamento produttivo: le prime industrie tessili che sorsero al Nord, trassero la loro energia dalle centrali idroelettriche delle vallate prealpine.

La prima automobile dotata di motore a scoppio risale al 1866. Nello stesso periodo nelle fabbriche serviva una maggiore disponibilità di energia meccanica per far fronte alle richieste del mercato. Furono questi i fattori che aprirono la strada, dapprima lentamente, poi in misura sempre più rilevante, ad un nuovo combustibile fossile: il petrolio.

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Nel corso del 1900 si è quindi assistito a un notevole incremento del consumo di energia , che è praticamente raddoppiato nei trent'anni dal 1973 al 2004. Il 1900 fu, quindi, un secolo affamato di energia, che servì ad alimentare le industrie, i trasporti ed anche uno stile di vita sempre più consumistico ed orientato al comfort. I Paesi più sviluppati poterono contare sulle centrali termoelettriche funzionanti a petrolio, risorsa apparentemente abbondante ed economica. Al termine del seconda guerra mondiale le esigenze energetiche diventano enormi, di dimensioni mai conosciute nella storia. L'energia è fornita essenzialmente dal petrolio, i cui giacimenti sono situati per lo più nei paesi meno sviluppati. Inizia quindi la corsa degli Stati più potenti per accaparrarsi questo bene così prezioso, fino ad arrivare ad oggi.

Questo liquido viscoso era conosciuto anche in epoche precedenti, ma solo ora diventa la fonte energetica più usata, come ancor oggi, per sostenere i trasporti e per produrre energia. Il petrolio comincia a prendere piede e diventa la principale fonte energetica mondiale . Alla fine della I guerra mondiale, soprattutto per far fronte alle esigenze industriali scaturite dal conflitto, grazie all’investimento delle compagnie petrolifere di enormi capitali in raffinerie, oleodotti e navi petrolifere.

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Negli anni ‘70 l’Occidente ricco ed industrializzato, dovette fare i conti con quello che verrà ricordato come lo “shock petrolifero”: alcuni Paesi produttori di petrolio, quelli che detengono ancora oggi i giacimenti più importanti di “oro nero”, diminuiscono la produzione di greggio. Improvvisamente il petrolio diventò un combustibile costoso ed il sistema economico entra, di nuovo, in crisi. Il mondo occidentale dovette prendere coscienza che il petrolio, sul quale aveva basato essenzialmente il proprio sviluppo, era una risorsa finita, costosa e, tra l’altro, molto dannosa all’ecosistema.

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ENERGIA E AMBIENTE La vita ed i suoi processi sono basati sulla trasformazione, l’utilizzazione, l’immagazzinamento e il trasferimento dell’energia. Le piante usano parte dell’energia solare per la crescita e lo sviluppo, mentre un’ altra parte viene immagazzinata. Gli animali che mangiano le piante, a loro volta, usano solo una parte di questa energia introdotta nel loro corpo per il proprio metabolismo, mentre l’energia residua viene immagazzinata.L’energia non viene usata solo dai viventi, ma anche da tutte le strutture che l’uomo ha realizzato per il miglioramento della qualità della vita.

E’ un dato di fatto che energia e progresso siano legati tra loro da un rapporto biunivoco: le risorse disponibili favoriscono il progresso e, contemporaneamente, l’innovazione tecnologica permette di sfruttare l’energia fruibile.

L’energia è dunque un bene indispensabile senza il quale non potremmo assolutamente esistere. Essa ci consente, non solo di mangiare, riscaldarci, ma anche di far progredire l’economia del nostro paese e di far sviluppare in modo altrettanto consistente la tecnologia. Le attività umane nelle moderne società richiedono un grande apporto di energia: l'istruzione nelle scuole, la sanità pubblica, i trasporti, la moderna agricoltura.

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In assenza di energia, le società industriali moderne non potrebbero sopravvivere. Lo sfruttamento sempre più evoluto delle diverse fonti energetiche è stato determinante nel progresso del genere umano; ma se ogni “evoluzione energetica” da un lato ha contribuito ad un sempre maggior benessere, dall’altro ha anche posto nuovi problemi, ambientali, sociali ed economici.

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Ogni tipo di sfruttamento delle fonti energetiche, infatti, ha conseguenze sull’ambiente, in quanto rappresenta sempre un consumo di risorse naturali, questo vale soprattutto per l’uso delle fonti non rinnovabili. I danni ambientali possono essere ulteriormente aggravati dalla liberazione di sostanze gassose, scorie radioattive o dall’impatto ambientale di alcune strutture. Il consumo di energia nel mondo aumenta velocemente a causa dello sviluppo economico e al crescente tenore di vita “ tecnologico” del nostro pianeta. Contemporaneamente all’aumento della richiesta di energia da parte della società aumentano anche gli sprechi che accelerano l’esaurimento delle fonti non rinnovabili, per cui necessita un loro uso più razionale.

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Fonti e forme di energiaCon il termine fonti energetiche si identificano tutti quei materiali o elementi naturali dai quali l'uomo, utilizzandoli direttamente o trasformandoli opportunamente, può trarre l'energia necessaria al funzionamento delle macchine. La classificazione più naturale è quella che divide le fonti in rinnovabili e non rinnovabili

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FONTI RINNOVABILI:destinate a durare per tempi lunghissimi, oppure in grado di rigenerarsi con continuità. Esse comprendono il vento, l’acqua, il sole, il calore geotermico, la legna da ardere; a questo gruppo appartengono anche le fonti cosiddette alternative, oggi ancora poco studiate e

utilizzate, ma che potrebbero divenire importanti per lo sfruttamento energetico futuro.

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FONTI NON RINNOVABILI: sono le fonti più soggette allo sfruttamento e quindi ad un loro prossimo esaurimento , costituite da sostanze come il petrolio, il carbone ed il metano. Esse, secondo la teoria più accreditata, sono ciò che resta di un enorme numero di organismi che in un passato molto lontano sono rimasti imprigionati nelle viscere della terra. Si tratta quindi di energia solare trasformata ed immagazzinata per milioni di anni e, poiché la formazione di queste sostanze richiede tempi lunghissimi, tali risorse sono destinate ad esaurirsi in un futuro che sembra essere non molto lontano. Il nucleare, infine, permette di produrre energia utilizzando l’uranio

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In Italia, le fonti utilizzate oggi per la produzione di energia elettrica sono in prevalenza energia proveniente dal petrolio, dal gas, dall’acqua e dal carbone.

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Le forme di energia si dividono in base al tipo di energia fornita.Le forme energetiche sono principalmente quattro: meccanica, termica, chimica ed elettrica, mentre le fonti sono molte di più, ma si possono dividere in due gruppi: rinnovabili e non rinnovabili. Ma per convertire queste fonti energetiche in energia vera occorre utilizzare dei convertitori .

L ’energia chimica è la capacità di alcune sostanze di combinarsi con altre sviluppando energia sotto forma di luce, calore, elettricità.Per esempio, la combustione è una reazione tra una sostanza, detta combustibile, e l’ossigeno dell’aria. Durante la combustione viene emessa energia sotto forma di calore e luce.

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Ad esempio, un tuffatore pronto sul trampolino al bordo di una vasca, nel momento dell’attesa, prima del tuffo, è carico di energia potenziale, che dipende dall’altezza del trampolino stesso: la sua energia cinetica è nulla. Al momento del tuffo, la sua energia potenziale diminuisce man mano che si avvicina al livello dell’acqua e, nel frattempo, aumenta la sua energia cinetica, che diventa massima al momento del contatto con l’acqua.

L'energia meccanica si manifesta sotto due diverse forme: energia cinetica ed energia potenziale.Energia Cinetica. È l'energia posseduta da un corpo in movimento.

Energia potenziale È l'energia che un corpo in quiete possiede e che può spendere in un determinato istante.

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L’energia elettrica è dovuta al movimento ordinato di cariche elettriche. Alcuni materiali, detti conduttori, hanno un elevato numero di elettroni che possono muoversi liberamente all’interno del conduttore

L'energia termica è energia contenuta in un corpo. Gli atomi e le molecole si muovono disordinatamente in funzione della temperatura del corpo, del liquido o del gas. L'energia termica è quindi una forma speciale di energia di movimento e quindi di energia cinetica.

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