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Il concetto di ‘schiavo energetico’: spunti didattici Potenza media di una persona = 50 W Per molti millenni l'umanità ha tratto energia dal lavoro muscolare degli uomini e degli animali, dal vento, dai corsi d'acqua e dalle biomasse. Nelle grandi civiltà del passato - egizia, cinese, greca, romana - una grande fonte energetica era rappresentata dagli schiavi. Gli schiavi erano in gran parte prigionieri di guerra, ma anche condannati o debitori insolventi. In tempi più recenti la schiavitù si è diffusa particolarmente in America, dove per secoli sono stati deportati milioni di africani da utilizzare in agricoltura e nei lavori più faticosi. Anche se la schiavitù è stata da tempo abilita ufficialmente, qualcosa di non troppo diverso si riscontra ancora oggi in varie parti del mondo. Un uomo in buona salute può generare una potenza di circa 800 watt (W) per un tempo breve, per esempio salendo di corsa una rampa di scale, ma in una attività continuativa che duri molte ore non riesce a sviluppare una potenza superiore a circa 50 W. Per tutte le attività che non svolgiamo direttamente con la nostra attività muscolare c’è ‘quacosa / qualcuno’ che lavora per noi: sono gli “schiavi energetici” – macchine e apparecchiature alimentate da energia extra-corporea. Supponendo che ogni ‘schiavo energetico’ abbia una potenza simile alla nostra, possiamo stimare che 12 ore lavorative di uno schiavo corrispondono a una quantità di energia di 600 Watt ore (Wh). Ogni cittadino americano, per l’energia che consuma, è come se avesse a disposizione 24 ore su 24 un centinaio di “schiavi energetici”. Per un cittadino italiano, che in media usa un terzo dell’energia usata da un americano, il numero degli “schiavi energetici” perennemente a disposizione è di circa 30 Di questi 30 schiavi 12 hanno il compito di far funzionare la lavatrice, la TV, lo stereo, l’aspirapolvere e la lampada abbronzante. Ai prezzi attuali dell’energia elettrica (circa 8 centesimi di euro al kWh), la massacrante giornata lavorativa (10 ore) di questi 12 “schiavi elettrici” costa 0,48 euro, pari ad un salario giornaliero, per ogni schiavo, di 0,04 euro, desolatamente più basso di qualsiasi minimo sindacale. A causa del suo bassissimo costo, l’energia viene usata anche quando non ce ne sarebbe bisogno: viene, cioè, sprecata. (Questi dati sono tratti da “LA CRISI ENERGETICA: SFIDA ED OPPORTUNITÀ”, di Armaroli e Balzani http://www.legambientetrieste.it/Documenti/ChimicaEnergia.pdf)

Esercizi con gli studenti

Con i ragazzi si possono fare molti esercizi: per esempio calcolare con loro i consumi elettrici di una famiglia Qui viene fornita una Tabella completa, nella SCHEDA per studenti due colonne sono da calcolare con loro. Dispositivo Potenza (W) N.ro schiavi necessario

x tipo di attività (1 schiavo = 50 W)

Ore di uso al giorno (ipotizzate)

Energia Wh (Potenza in W x numero di ore)

Phon 1200 24 0,2 240Computer 170 3,4 3 510

Scopa elettrica 400 8 0,3 120

Lavastoviglie 2100 42 1 2100

Lavatrice 2300 46 1 2300Ferro da stiro 2200 44 0,2 440

Frigo 200 4 24 4800Stereo 80 1,6 1 80Televisone 98 1,96 2 196

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Lampade alogene 500 10 2 1000

Lampadine normali 50 1 3 150

Robot da cucina 200 4 0,1 20

Forno a microonde 1250 25 0,1 125

Stufa elettrica 2500 50 1 2500

TOTALE

9781 Wh energia totale

consumata Commenti alla tabella: • L’attività che richiede più potenza (2.500 W, cioè 50 schiavi che lavorano insieme) è quella della

stufa elettrica. • Gli ‘stand-by’ di molti apparecchi (TV, PC ecc.) consumano pochissimo nell’unità di tempo, ma se

stanno accesi giorno e notte…. • Importante distinguere tra potenza ed energia: ci sono apparecchi che richiedono una grande

potenza, ma vengono utilizzati per poco tempo; altri che richiedono una bassa potenza, ma vengono utilizzati a lungo, quindi è possibile che incidano in modo più significativo sul consumo di energia.

Altri dati utili per svolgere degli esercizi: • uno schiavo ha una potenza di circa 50 W, quindi fornisce 600 Wh se lavora 12 ore; • una persona in USA è ‘accompagnata’ in media da 100 schiavi, in Italia da 30; • un kilo di carne di vitello richiede circa 7 KWh di energia per la sua produzione: 17,5 giornate

lavorative di uno schiavo (che lavora 8 ore al giorno); • 10 minuti di uso di un asciugacapelli (P= 1,2 KW) consuma 20 Wh (uno schiavo che lavora per

mezz’ora); • un tosaerba da giardino (3,5 KW) che lavora un’ora consuma energia pari a 9 schiavi che lavorano

per 8 ore; • il motore di un’auto di media cilindrata (80 KW) sviluppa una potenza pari a quella di 1600 schiavi

che spingono contemporaneamente; • per far decollare un Boeing 747 a pieno carico occorre sviluppare una potenza di 80 MW, pari alla

spinta congiunta di 1 milione e 600 mila schiavi. • Per vedere una partita di calcio alla TV (80 W) si consumano 160 W, pari a 3 ore di lavoro di uno

schiavo. Alcuni dati per estendere la riflessione Da http://www.repubblica.it/2008/01/sezioni/economia/petrolio-2/scheda-barile/scheda-barile.html La misura "convenzionale" dell'oro nero corrisponde a 135 chili di greggio Circa la metà finisce in carburanti: benzina, gasolio da trazione e riscaldamento Petrolio significa soprattutto energia, ma l'oro nero serve anche per realizzare un'infinità di prodotti di uso quotidiano. Dal petrolio raffinato si ricavano, infatti, circa una ventina di prodotti, e se energia per l'elettricità, benzina e gasolio fanno la parte del leone, dal barile il petrolio arriva nelle case sotto forma di bottiglie e oggetti di plastica, polistirolo fino ad alcuni tessuti di abbigliamento, come il polyestere. Da un barile di petrolio si possono ricavare ben 1.750 bottiglie di plastica da un litro e mezzo, quelle comunemente usate per acqua minerale e bibite. Un barile contiene, infatti, convenzionalmente 159 litri di greggio, pari a circa 135 chili. Servono all'incirca 2 chili di petrolio per fare 1 kg di plastica per alimenti (Pet). Quindi da un barile di petrolio si ricavano circa 70 chili di Pet. Tenuto conto che una bottiglia da un litro e mezzo pesa circa 40 grammi, da un barile si possono produrre qualcosa come 1.750 bottiglie. In Italia consumiamo mediamente 5 litri di petrolio al giorno per persona, ossia circa un barile di

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petrolio al mese. Tenuto conto che un barile nel contiene 159 litri, in termini energetici il suo valore è di circa 1.650 chilowattora. Tenuto conto che il consumo medio mensile di una famiglia è di 225 chilowattora, un barile di petrolio corrisponde, all'incirca, ai consumi familiari in sette mesi e mezzo. (dati del 3 gennaio 2008) Altri spunti per attività in classe. Alcuni dati forniti dal Comune di Bolzano Attività % kWh Riscaldare 54 30 Andare in auto 31 17 Cura del corpo 7 4 PC, TV ecc. 3 3 Frigo congelatore 2 1 Cucinare lavare 2 1 Luce 1 1 TOTALE 100 57 Gli ‘schiavi’ energetici e le loro esigenze Dopo aver introdotto il concetto di ‘schiavo energetico’ si possono sviluppare con gli studenti numerose riflessioni. (Alcune sono riprese nella SCHEDA per studennti.

Provate a fare una lista di ‘cose’ che gli schiavi energetici possono fare, suddividendole in trasformazioni di materia (macro, micro), produzione di calore, e spostamenti

Ci sono attività umane che non erano possibili quando non si avevano a disposizione tanti schiavi energetici nello stesso momento: provate a immaginarne alcune … [concetto di potenza; velocità di esecuzione di alcuni lavori…]

Ci sono attività umane che non erano possibili quando non si avevano a disposizione tanti schiavi energetici nello stesso momento: provate a nominarne alcune, e fate qualche ipotesi sul numero di ‘schiavi’ necessari

Gli ‘schiavi energetici’ hanno liberato molte persone (soprattutto donne) da lavori casalinghi pesanti: quali?

Gli ‘schiavi energetici’ hanno bisogno di ‘cibo’…. che cosa mangiano?. Ci sono persone che dispongono di pochi ‘schiavi’ energetici, altre di tantissimi. Come mai? Per

quali attività li usano? E’ giusto che ciascuno abbia quanti più schiavi si può permettersi? Perché sì, perché no? C’è un numero massimo di ‘schiavi’ energetici per ciascuno? E per tutta l’umanità? L’80% dell’energia che alimenta gli schiavi energetici proviene dal petrolio, carbone, gas

naturale. Ma questi sono combustibili fossili, e sono destinati ad esaurirsi… quali consigli potete dare per affrontare un futuro senza tanti ‘schiavi’?

Ciascuno di noi, respirando, emette circa 1 kg di anidride carbonica al giorno (24 ore). Anche gli schiavi energetici producono CO2, in un certo senso ‘respirano’ come noi.

Moltiplicando il numero di abitanti di una Nazione per il n.ro medio di schiavi energetici pro capite si ottiene un numero interessante: il numero totale di schiavi energetici di un paese. Per es. gli Stati Uniti, con circa 305 milioni di abitanti, possiede 305 x 100 = 30 miliardi di schiavi, a confronto con il Bangladesh, che ha una popolazione di circa 150 milioni di abitanti, e circa 2 schiavi energetici per abitante…

In media la combustione di un litro di benzina ‘libera’ nell’aria 2,35 kg di CO2 . E la produzione di 1 kWh produce circa 540 gr di CO2 . Continuando con l’analogia degli ‘schiavi energetici’, quanta CO2 emette uno schiavo energetico? (Le cose sono più complesse di quanto sembra… la produzione di CO2 dipende da molti fattori: fonti energetiche dell’energia elettrica, rendimento dei motori ecc. Però i dati forniti consentono valori un po’ diversi nel caso della combustione di benzina e del consumo di energia elettrica).

E noi? Noi respiriamo circa 1Kg al giorno di CO2; il nostro consumo medio di energia è di 5 litri di petrolio al giorno ( un barile al mese).