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L’UOMO

E LE FONTI

DI ENERGIA

Un#esempio#di#disinformazione

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Trivella:/strumento)utilizzato)per)perforare)il)suolo)in)profondità

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Oggetto/della/presentazione! Questa)presentazione)si)propone)di)analizzare)le)fonti)primarie)di)energia)fossili)e)rinnovabili e)i)loro)contributi)attuali)nel)bilancio)energetico)globale

! In)secondo)luogo,)la)presentazione)intende)analizzare)le)fonti)di)energia)che)il)genere)umano)ha)usato)nel)corso)dei)millenni,)ed)usa)attualmente,)per)soddisfare)i)propri)fabbisogni)energetici

! Infine)saranno)esaminate)le)prospettive)future)di)tutte)le)fonti)energetiche

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L’energia/motore/della/vitaL’energia)è)il)motore)della)vita)sulla)terraNessun)essere)vivente)può)esistere)senza)energiaÈ)noto)che)l’essere)umano)consuma)energia)anche)quando)è)a)riposo)(metabolismo)basale)In)media,)un)adulto)a)riposo)consuma)circa)20E25)Kilocalorie)al)giorno)per)kg)di)peso)corporeo.Per)un)uomo)di)75)kg)ciò)corrisponde)a)circa)1500E1800)Kilocalorie)giornaliere

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Attività/umanee/fonti/di/energia

Ogni)attività)umana)richiede)la)disponibilità)di)energia" Viaggiare)e)trasportare)merci" Costruire)ponti,)strade,)palazzi," Produrre)beni)di)consumo)(automobili,)elettrodomestici,)" Comunicare" Coltivare)la)terra" Condizionare)e)illuminare)gli)ambienti" Conservare)e)cucinare)i)prodotti)alimentariSono)esempi)di)attività)che)necessitano)di)energia)per)

poter)essere)svolte

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Classificazione#delle#fonti#di#energiaSi)definiscono)Fonti)Primarie)di)energia) le)fonti)direttamente)disponibili) in)natura,)ossia)non)derivanti)da)altre)fonti)di)energiaLe)fonti)primarie)sono)consumate)direttamente)o)sono)trasformate)in)prodotti)derivati)(es.)benzina)dal)petrolio))oppure)in)altre)forme)di)energia)(es.)elettricità)dal)metano)nelle) centrali)termoelettriche)Il)consumo)annuale) di)fonti)primarie)(consumo)primario))misura)la)disponibilità) di)energia)di)una)Nazione

Le)fonti)primarie)si)possono)classificare)in" Combustibili) fossili" Fonti)rinnovabiliAnalizziamo)in)dettaglio) le)2)categorie

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Combustibili#fossiliSono i seguenti

PetrolioCarboneGas naturale (metano)

In aggiunta, una nuova fonte ha acquisito importanza crescente negli ultimi anni:

Rocce e sabbie bituminose (shale oil, shale gas )Le risorse stimate di shale oil e gas sarebbero immense ma la tecnologia di sfruttamento (fracking) comporta pesanti impatti ambientali

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Fonti#rinnovabiliSono)fonti)di)energia)derivanti)da)processi)naturali)che)non)comportano)il)consumo)di)combustibili)fossiliSono)inesauribili,)ossia)non)si)esauriranno) in)tempi)comparabili)con)quelli)di)esistenza)del)genere)umanoIl)loro)utilizzo)non)contribuisce)alla)crescita)della)CO2nell’atmosfera

Sono)anche)denominate)FER)(Fonti)di)Energia)Rinnovabili)

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Principali#Fonti#RinnovabiliSolare)termica)(a)bassa)temperatura)Solare)termodinamica)(ad)alta)temperatura)Solare)fotovoltaicaEolicaIdroelettricaGeotermicaBiomasse)(legna,)rifiuti/residui)agricoli,)boschivi,)“pellets”)ecc))e)loro)derivati)(biocombustibili)Biogas)(di)discarica,)dai)processi)di)depurazione)e)di)fermentazione)anaerobica)di)materiale)organico)animale)e)vegetale)

Altre/fonti/(maree,/moto/ondoso/ecc)/per/ora/sono/poco/rilevanti

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Origine#delle#FEREolicaSolare termicaSolare termodinamicaSolare fotovoltaicaIdroelettricaBiomasseProvengono tutte dall’energia irradiata dal sole e assorbita dalla TerraGeotermia è di provenienza endogena terrestreBiogas poiché deriva da processi di fermentazione anaerobica di materie organiche, indirettamente viene dall’energia solare

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Energia/umanaEnergia/animaleEnergia/ idraulica/come/fonte/di/energia/meccanicaEnergia/eolica/per/ i/trasporti/marittimi/e/come/fonte/di/energia/meccanica

Tali fonti hanno avuto grande importanza nel passato,ma ora il loro ruolo è modesto, anche se in alcuni casisono tuttora in uso

Fonti#Rinnovabili#considerate#obsolete

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E#l’idrogeno?L’IDROGENO NON È

una fonte primaria rinnovabileNon esiste un processo naturale che lo generi in

quantità significativeE NON È NEANCHE

una fonte primaria fossileNon esistono giacimenti di idrogeno

MA ALLORA COS’È?È un “Vettore Energetico”

Può essere usato per stoccare/trasportare energia prodotta anche da fonti rinnovabili

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Impianti#per#lo#sfruttamento#delle#FER

Nelle/prossime/trasparenzevedremo/lo/schema/di/principio

di/alcuni/impianti/per/lo/sfruttamentodelle/energie/rinnovabili

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EOLICO

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Una#pala#del#generatore

Lunghezza///////////30/m/circaPeso/////////////////////5500/kg

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SOLARE TERMICO

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SOLARE FOTOVOLTAICO

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IDROELETTRICO

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GEOTERMIA

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BIOMASSE

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BIOGAS

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Le/fonti/di/energianella/storia/del/Genere/Umano

Quali/fonti/di/energia/usavano/i/nostri/antenati?

Per/rispondere/a/questa/domanda/prenderemo/in/considerazione/i/diversi/settori/che/costituiscono/la/civiltà/umana

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Viaggiare#e#trasportare#merci

" Per)via)di)terraI)nostri)antenati)usavano)2)fonti)di)energia:! Le)gambe,) ossia)energia) umana,! Buoi,) muli,) asini,) cavalli,) ecc.)ossia)energia) animale

" Per)mareSi)usavano)2)fonti)di)energia:! I)rematori,)ossia)ancora)energia)umana,! Le)vele,)ossia)energia)eolica

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Costruire#ponti,#strade,#edifici#ecc

Per)le)attività)costruttive)si)usavano:! Gli)schiavi,)i)prigionieri)di)guerra,) le)frange)più)modeste)della)popolazione,)ossia)energia)umana

! Animali)vari)per)movimentare)in)cantiere)carichi)pesanti,)ossia)energia)animale

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Produrre#beni#durevoli#e#di#consumoLa)produzione)di)beni)durevoli)e)di)consumo)avveniva)ovviamente)su)base)artigianaleTessuti,)attrezzi)da)lavoro,)utensili,)vasellame,)oggetti)di)arredamento)ecc.)venivano)prodotti)da)operai)e)artigiani,)ossia)con)energia)umanaPer)macinare)cereali)e)olive)si)usavano:! mulini)azionati)dall’acqua)o)dal)vento,)ossia)energia)idraulica)(ruote)idrauliche))o)eolica

! macine)azionate)da)schiavi)o)animali, ossia energia)umana)o)animale

I)mulini)ad)acqua)e)a)vento)erano)usati)in)generale)per)produrre)energia)meccanica.)Nel)Medioevo)tali)macchine)arrivavano)a)potenze)di)1E2)kW

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Macina#a#clessidra#per#i#cereali

Ostia/Antica/– locale/delle/macine

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Coltivare#la#terra

Tutte)le)attività)relative)al)ciclo)di)produzione)dei)prodotti)agricoli)venivano)svolte)dai)contadini)con)l’ausilio) degli)animaliSfortunatamente) per)i)nostri)antenati,)non)esistevano)ancora)motozappe,)trattori,)mietitrebbiaQuindi) le)energie)usate)erano,)ancora)una)volta! Energia)umana! Energia)animale

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L’energia#termicaTutte)le)fonti)di)energia) finora)elencate)possono)essere)genericamente)definite)“meccaniche”Tuttavia)i)nostri)antenati)avevano)bisogno)anche)di)calore,)ossia)energia) termica,)ad)esempio)per:"Fondere)e)lavorare) i)metalli"Riscaldare)e)illuminare)gli)ambienti"Cuocere) terrecotte,)ceramiche,)mattoni)ecc"Lavorare) il)vetro"Cucinare"Altre)applicazioni)

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Fonti#di#energia#termica#(1/2)Con)quali)fonti)di)energia) i)nostri)antenati)producevano)calore)e)luce?La)risposta)è)semplice!Legna!Carbone) di)legna!Scarti)agricoli!Residui)boschivi!Deiezioni)essiccate)di)erbivori)(sterco)!Oli,)cere,)grassi)animali)e)vegetali)per) l’illuminazioneTutti)questi)materiali)oggi)sono)denominati) “Biomasse”

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Fonti#di#energia#termica#(2/2)Il)carbone)di)legna)era)prodotto)a)partire)dalla)legna)(carbonaie))quindi)non)era)un)combustibile)alternativoLo)sterco)di)erbivori)fu)estensivamente)usato)in)molte)regioni)del)mondo:!Sterco)di)bisonti)negli)USA)(“legna)di)bufalo”))nell’800!Sterco)di)lama)in)Sudamerica!Sterco)di)yak)in)Tibet!Sterco)di)mucche,)buoi)ecc.)in)Asia)e)in)India,)dove)viene)usato)ancora)oggi

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RiassumendoI/nostri/antenati,/per/soddisfare/il/fabbisogno/di/energia,/usavano/le/fonti/seguenti:!Energia)umana!Energia)animale!Energia)eolica!Energia) idraulica

!Legna)e)biomasse

Energie/meccaniche

Energia/termica

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Una#caratteristica#comuneTali)fonti)di)energia,)sebbene)molto)diverse)tra)loro,)hanno) tutte)una)caratteristica)che)le)accomuna

Sono)tutte)energie…

RinnovabiliQuindi)il)modello)di)civiltà)dei)nostri)antenati)era)basato)interamente)su)energie) rinnovabili

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Combustibili#fossili:#il#carboneIl)carbone)è)noto)fin)dall’antichità!I)cinesi)lo)usavano)2000)anni) fa)per)produrre) ferro! nel)Nord)Europa)era) in)uso)già)dal)XIII)secoloIl)suo)uso)massiccio)iniziò)verso)la)fine)del)XVI)secolo)in)Inghilterra,)dove)la)deforestazione)aveva)provocato)una)grave)carenza)di)legnameIl)trattamento)termico)del)carbone)(carbon)coke))lo)rese)adatto)all’utilizzo)negli)altiforni,)mentre) il)gas)di)risulta)veniva)usato)per) l’illuminazione)(gas)illuminante)Nel)XIX)secolo)divenne)il)combustibile)di)base)per) le)macchine)a)vapore

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Combustibili#fossili:#il#petrolioAnche)il)petrolio)era)noto)fin)dall’antichità,)ma)era)usato)per)scopi)diversi)dalla)combustione,)ad)esempio! Cure)mediche)(!)! Impermeabilizzazione)di)scafi,)eccIl)primo)pozzo)petrolifero)entrò)in)produzione) il)27)agosto)1859)negli)USA)a)Titusville (Pennsylvania)

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Combustibili#fossili:#il#metanoIl)metano,)come)il)petrolio)e)il)carbone)è)noto)fin)dall’antichità.)Un)manoscritto)del)347)a.C.)dello)storico)cinese)Chang)Qu)parla)di)uno)“strano)gas”)che)può)essere)usato)per) illuminareNell’era)moderna,)fu)riscoperto)da)Alessandro)Volta)che)lo)definì)“aria) infiammabile)di)palude”Il)suo)utilizzo)come)gas)illuminante)iniziò)negli)USA)verso)la)fine)del)XIX)secoloIn)Europa)si)diffuse)più)tardi,)nel)secondo)dopoguerra

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Consumi mondiali di energia

Quanta&energia&si&consuma&nel&mondo&in&un&anno?

Come&si&ripartisce&il&consumo&tra&le&varie&fonti&primarie,&fossili&e&rinnovabili?

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L’unita#di#misura#TepPer confrontare tra di loro le differenti fonti di energia è stata ideata una nuova unità di misura

Tep (Tonnellata equivalente di petrolio)Una Tep equivale all’energia contenuta in una tonnellata di petrolio, ossia 10 milioni di KcalorieUna Tep corrisponde a (circolare MISE 18/12/2014)1,5 tonnellate di carbone (antracite)4 tonnellate di lignite1200 m3 di metano (a 20°C e 1 atmosfera)

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Consumi mondiali di energiaNel 2014 i consumi mondiali di fonti primarie di energia sono stati pari a (fonte: sito della BP)

12,9 miliardi di TepNel 2005 i consumi furono pari a

10,9 miliardi di TepQuindi in 10 anni i consumi sono cresciuti del 18%Il grafico della pagina seguente mostra l’andamentodei consumi negli ultimi 10 anni

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Consumi mondiali di energia negli ultimi 10 anniMTep

39Fonte:)sito)della)BP

Ripartizione percentuale dei consumi tra fonti primarie nel mondo per l’anno 2014 (fonte: sito BP)

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Fossili vs rinnovabili nel mondo

Nel 2014 i contributi delle varie fonti di energia nel mondo sono stati i seguenti

combustibili fossili 86,3%

nucleare 4,44%idroelettrico 6,8%

altre rinnovabili 2,45%Fonte: BP statistical review of World energy, June 2015

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Una#fonte#alternativa#di#dati#statistici

La/International/Energy/Agency/(IEA),/organismo/affiliato/all’OECD,/fornisce/dati/un/po’/diversi/(Mtep,/riferiti/al/2013)

Consumi/mondiali 13541Ripartiti)come)segue:!Combustibili)fossili 11088!Nucleare 646!Idroelettrico 326!Altre)rinnovabili 1543Le)differenze)sono)dovute)essenzialmente)a)diverse)modalità)di)calcolo)dell’equivalenza)energetica)delle)varie)fonti

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Riassumendo! Nel)2013)nel)mondo)sono)state)consumate)circa))13E13,5)miliardi)di)Tep

! Per)la)BP l’85% circa)è)stato)coperto)dai)combustibili)fossili.)

! Per)l’IEA il)contributo)dei)combustibili)fossili)è)stato)pari)all’82% circa

! Per)entrambe) le)organizzazioni)il)resto)è)stato)coperto)da:)nucleare,)idroelettrico)e)altre)rinnovabili

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E#L’ITALIA?

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Consumi energetici e ripartizione per fontiNel 2014 in Italia, secondo quanto comunicato ufficialmente dal MISE, sono state consumate 166 MTEP (consumi primari) ripartite tra le varie fonti primarie come segue

0

10

20

30

40

50

6057,3 50,7

13,7

09,6

34,7MTEP

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3/obiettivi/da/raggiungere/entro/il/2020/nell’UE

1. Ridurre le emissioni di CO2 del 20% rispetto ai livelli del 19902. Incrementare del 20% l’efficienza negli usi finali dell’energiarispetto ai livelli attuali

3. Arrivare a una quota di consumi finali lordi di energia da fontirinnovabili pari al 20% sul totale dei consumi energetici della UE

Su tale punto all’ITALIA è stato assegnato un obiettivo del 17%

Direttiva CE n. 28/2009 sulla promozione delle FER

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L’Italia#e#la#direttiva#28/2009

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Il)Gestore)dei)Servizi)Energetici)(GSE),)azienda)controllata)dal)MEFe)avente)come)missione)la)promozione)dello)sviluppo)sostenibile,)pubblica)ogni)anno)i)dati)relativi)ai)consumi)finali)di)energia)coperti)dalle)rinnovabili)in)ITALIATale)quota)è)stata)del)17,1%)nel)2014)e)del)17,3%)nel)2015L’obiettivo)stabilito)è)stato)conseguito)con)6)anni)di)anticipo!

L’Italia#e#il#fotovoltaico

Nel)2015,)secondo)la)IEA,)l’Italia) ha)conseguito)3)record:! QUINTA)AL)MONDO)per)Potenza)Fotovoltaica)installata,)18,9'GW

! SECONDA)AL)MONDO)per)PF installata)pro)capite)(PF/abitanti)! PRIMA'AL'MONDO'per)la)quota)di)fotovoltaico)sul)totale)della)produzione)elettrica)complessiva,)8%'

Quindi)è)inesatto)dire)che)il)nostro)paese)è)poco)impegnato)nella)promozione)delle)rinnovabili

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Obiettivo#100%#di#rinnovabili

! Attualmente)nel)mondo)l’85%)circa)delle)fonti)primarie)di)energia)è)costituito)dai)combustibili)fossili

! Per)conseguire)l’obiettivo,)peraltro)obbligatorio,)del)100%)di)rinnovabili)sarà)necessario)un)grandissimo)sforzo)di)ricerca)e)sviluppo)(R&D))a)livello)mondiale

! Ma)non)basterà!)Dovremo)anche)cambiare)alla)radice)il)nostro)stile)di)vita

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Energie#di#transizione! La)nostra)civiltà)ha)bisogno)delle)fonti) fossili)per)coprire)la)quota)parte)di)energia)attualmente) non)coperta)dalle)rinnovabili

! Le)fonti)fossili)sono)le)“Energie)di)Transizione“ che)occorrono)all’Uomo) per)sostenere)il)duro)lavoro)di)R&D)e)per)sviluppare)un)nuovo)modello)di)società)meno)energivora)ed)ecosostenibile

! È)evidente)che)ancora)per)molti)decenni,) la)nostra)civiltà)non)potrà)fare)a)meno)delle)fonti) fossili

! È)altresì)evidente)che)la)pretesa)di)eliminarle) totalmente)ora)per)passare)immediatamente) al)“tutto)rinnovabile”)è)del)tutto)illusoria) e)priva)di)qualunque) fondamento)razionale

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Le#fonti#rinnovabili#e#l’elettricità

L’utilizzo)delle)nuove)fonti)rinnovabili)per)produrre)elettricità)presenta)alcuni)problemi)di)non)facile)soluzione

Non/programmabilitàImpossibilità/di/accumuloStabilità/della/rete/elettrica

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I#problemiIl)principio)di)base)delle) reti)elettriche)è)che)produzione)e)consumo)devono)essere)uguali) in)ogni) istante,)pena)l’instabilità) della)reteMa)la)produzione)di)eolico)e)fotovoltaico)non)si)può)programmareInoltre)l’energia)elettrica)non)si)può)accumulare)nella)reteQuindi)è)necessario)avere)una)riserva)di)potenza)per)sopperire)all’improvvisa)mancanza)di)potenza)da)fonte)rinnovabileUna)possibile)soluzione)a)questi)problemi) è)lo)sviluppo)delle)“smart)grid”

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Ma#cosa#è#una#“smart#grid”?È/una/rete/“intelligente”/per/trasportare/l’elettricità/in/grado/di! gestire)flussi)di)energia)bidirezionali! determinare)in)anticipo)le)richieste)di)consumo! adattare)con)flessibilità)in)tempo)reale)la)produzione)di)energia)elettrica)al)consumo

! Gestire)i)picchi)di)richiesta,)evitando)interruzioni)di)elettricità)e)al)limite)riducendo)il)carico)dove)è)necessario

Le/caratteristiche/sopra/elencate/danno/un’idea/di/quanto/sia/complessa/la/progettazione,/la/realizzazione/e/la/gestione/di/una/smart grid

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Esempio#di#una#smart#grid

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Tecnologia#“VehicleTtoTgrid”! Sono)allo)studio)sistemi)per)usare)le)auto)elettriche)come)sistemi)di)accumulo)per)livellare)i)picchi)integrandole)nella)rete)

! L’idea)è)di)collegare)la)stazione)di)ricarica)alla)grid)in)modo)che)la)batteria)possa)ricaricarsi)quando)vi)è)un)eccesso)di)produzione)di)energia)da)fonti)non)programmabili)e)viceversa)coprire)i)picchi)di)domanda)di)energia)elettrica

! Al)riguardo,)Nissan)ha))dichiarato)lo)scorso)marzo)che)installerà)100)stazioni)di)ricarica)“intelligenti”)nella)sua)nuova)sede)di)Parigi

! Secondo)Navigant)Research,)società)che)fornisce)servizi)di)consulenza)nel)campo)delle)clean)technologies,)entro)il)2022)saranno)in)circolazione)250000)veicoli)elettrici)“intelligenti”

! Questo)è)solo)un)esempio)di)ciò)che)ci)dobbiamo)aspettare)nel)prossimo)futuro:)un)modo)intelligente)di)gestire)l’energia)integrando)mobilità,)produzione,)accumulo)e)consumo

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Conclusioni

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Le/fonti/primarie/di/energia/fossile

!L’Homo)Sapiens)sfrutta)il)carbone)da)circa)4E5)secoli! Il)petrolio)solamente)da)un)secolo)e)mezzo!Ancor)meno)il)metano

Quanto/dureranno/ ancora?È difficile rispondere, la consistenza effettiva delle riserve è undato strategico e quindi riservatoInoltre è difficile ipotizzare un trend di lungo periodo per iconsumiTanto premesso, tutte le fonti concordano sul fatto che icombustibili fossili dureranno ancora qualche centinaio di anniCertamente non dureranno 10.000 anni!

E)dopo?57

Dopo,/il/Genere/Umano/potrà:1. Fare)a)meno)dell’energia) Impossibile2. Estinguersi) Sconsigliabile3. Se)ha)usato)in)modo)intelligente)le)Energie)di)Transizione,)cioè)i)combustibili)fossili,)coprire)il)100%)dei)fabbisogni)con)fonti)rinnovabili)Consigliata,)ma)per)ora)siamo)al)15%

Dobbiamo)ancora)fare)molta)strada)ma)non)abbiamo)alternative,)perché“Non abbiamo avuto in eredità la terra dai nostri padri, ma in prestito dai nostri figli”

Il/futuro/del/Genere/Umano

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GRAZIE/PER/LA/VOSTRA/ATTENZIONE(E/PER/LA/PAZIENZA)

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