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Energie rinnovabili

Gli argomenti principali• Perché l’uomo ha bisogno di energia?• Le energie e i problemi della produzione di

energia• Le energie rinnovabili– L’energia idroelettrica– L’energia solare– L’energia eolica– L’energia geotermica– L’energia dall’oceano– Biomasse e residui biologici– Energia dai rifiuti

Perché l’uomo ha bisogno di energia?

Progresso

L’Energia è indispensabile per la vita e lo sviluppo economico e sociale.

L’Energia• Viene prodotta attraverso l’elaborazione di fonti energetiche

(risorse). • Risorse esauribili. Sono state immagazzinate dalla natura

attraverso processi lunghissimi (milioni di anni), sono facilmente sfruttabili ma sono limitate nel tempo: carbone, petrolio, metano, uranio.

• Risorse rinnovabili. Sono fornite periodicamente e in continuazione dalla natura e quindi non sono limitate nel tempo: sole, acqua, vento, materiale organico. Hanno un flusso incostante e sono trasformabili in energia elettrica anche se con minori rendimenti e costi più elevati rispetto alle risorse esauribili.

I problemi

• Le risorse attualmente più utilizzate sono quelle esauribili proprio perché più facilmente permettono la produzione dell’energia. L’uomo utilizza le risorse per produrre energia in maniera massiva solo dagli ultimi cento anni circa ma presto queste risorse non saranno più disponibili (esaurimento).

• L’attuale modello di produzione di energia crea problemi ambientali legati all’inquinamento

• E’ necessario pensare ad un nuovo modello che preveda:Riciclo, Risparmio energetico, Sviluppo sostenibile e

Energie da risorse rinnovabili

Energie rinnovabili

Energia geotermica

L’energia geotermica è quella contenuta sotto forma di calore all’interno della terra quindi si trova in alcune zone dove il magma (minerali e gas ad alta temperatura) è più vicino alla crosta terrestre. In queste zone l’acqua (piovana, di fiumi o di laghi), penetrando nella crosta terrestre viene riscaldata e trasformata in vapore (raggiunge anche centinaia di gradi).E’ una fonte a erogazione continua e indipendente da condizionamenti climatici, ma essendo difficilmente trasportabile, è utilizzata per usi prevalentemente locali.

Energia geotermica

Per sfruttare questa fonte energetica è necessaria la presenza di una Centrale geotermica che permette di produrre:•Energia elettrica attraverso il vapore che fa muovere una turbina collegata ad un alternatore che ruotando genera energia elettrica. Il residuo della lavorazione viene fatto condensare in una torre di refrigerazione e diventato di nuovo liquido è iniettato nel sottosuolo

• Energia termica con il trasferimento del calore per riscaldare case, serre, ecc. In questo caso è sufficiente trovare acque a 60-70°C

Energia idroelettrica

L’energia idroelettrica è quella prodotta sfruttando masse d’acqua in movimento:• Grandi altezze di caduta ad esempio cascate o condotte d’acqua• Grandi volumi d’acqua ad esempio i fiumi•Contro: Impatto ambientale dei bacini artificiali.

Energia idroelettricaL’acqua raccolta in un bacino artificiale viene convogliata verso le condotte forzate.

La pressione dell’acqua che cade dalle condotte forzate colpisce le pale di una turbina mettendola in rotazione.

La turbina in rotazione attraverso un alternatore produce energia elettrica.

Il trasformatore aumenta la tensione della corrente per migliorarne il trasporto.

Energia solare

• L’energia del sole, anche se non distribuita in maniera uniforme, è presente su tutta la terra.

• L’energia che siamo in grado di produrre è:– Calore a bassa temperatura– Calore ad alta temperatura– Conversione fotovoltaica

• Contro: La notte non è presente ed è legata anche a fattori climatici quali la nuvolosità o le stagioni

Energia Solare. Calore a bassa temperatura

Utilizzando il principio dell’effetto serra, attraverso dei pannelli solari, viene riscaldata aria o acqua e si può produrre:•acqua calda per usi sanitari•riscaldamento di case e uffici•usi agricoli e industriali

Energia solare. Calore ad alta temperatura

Attraverso dei collettori parabolici il calore del sole raccolto su superfici abbastanza grandi viene concentrato su superfici piccole producendo un calore relativamente elevato (oltre 400 °C). Il calore prodotto viene trasformato in vapore allo scopo di far funzionare una turbina ed un alternatore per produrre energia elettrica.

Energia solare. Conversione fotovoltaica

Attraverso le celle fotovoltaiche (pile solari) l’energia luminosa dei raggi è trasformata in energia elettrica. Il principio si basa sull’effetto fotoelettrico in base al quale una lastra metallica esposta alla luce emette cariche elettriche.

Energia eolica

• E’ il prodotto della conversione dell’energia cinetica del vento in altre forme di energie (elettrica, meccanica)

• Contro:– Non tutti i luoghi del pianeta risultano idonei

all'installazione di impianti eolici per l'irregolarità dei venti, oppure per la loro debolezza, visto che per essere sfruttabili devono soffiare a una velocità non inferiore ai 4 m/s e per almeno un centinaio di giorni all’anno.

– Ha forti impatti ambientali

Energia eolica• Il generatore elettrico è azionato da un rotore che è

costituito da pale le quali sotto l’effetto del vento eseguono movimenti di rotazione.

• Più generatori collegati insieme costituiscono le wind-farm (fattorie del vento)

Energia dall’oceano

Il mare offre la possibilità di generare energie attraverso il suo movimento:•Le onde. L’energia viene prodotta sfruttando il movimento di strutture galleggianti collocate in mare aperto oppure sfruttando il movimento di una colonna d’acqua.•Le maree. Sono movimenti periodici di grandi masse d’acqua. Vengono sfruttate creando un bacino artificiale che si chiude quando inizia la bassa marea provocando un dislivello tra il bacino e l’acqua. Il dislivello viene sfruttato per far girare una turbina.•Energia termica dall’oceano dovuta all’azione riscaldante del sole. La temperatura dell’acqua viene utilizzata per far evaporare un liquido come l’ammoniaca che evapora a bassa temperatura. Il vapore viene utilizzato per far girare una turbina.

Biomasse e residui biologici

• Le biomasse sono materie prime che si ottengono dagli scarti e dai residui delle attività agricole, zootecniche e forestali. Sono materiale da utilizzare per la produzione di calore ed eventualmente di energia elettrica. E’ una risorsa rinnovabile e inesauribile, a patto che essa venga sfruttata non oltrepassando il ritmo di rinnovamento biologico. Altri limiti sono rappresentati dall'estensione delle superfici coltivate e dai vincoli climatici che condizionano la crescita delle diverse specie.

• I residui biologici sono i rifiuti organici degli animali e gli scarti dei prodotti agricoli che sottoposti a fermentazione producono biogas (un combustibile).

• Combustibili alternativi:– Etanolo: prodotto dalla fermentazione e distillazione di

mais, grano e orzo.– Biodiesel: prodotto da oli vegetali e da grassi riciclati

Energia dai rifiuti

• I rifiuti sono i residui delle attività industriali, artigianali, agricole e dei consumi dei cittadini

• I rifiuti selezionati possono essere utilizzati per produrre energia:– Combustibili Non Convenzionali utilizzati in

alcuni impianti industriali o in centrali termiche– Biogas ottenuti dai rifiuti tramite fermentazione– Inceneritori che distruggono bruciando i rifiuti e

producono energia termica– Termodistruzione

Fonti d’energia. Pro e contro

Fonte energetica

Vantaggi Svantaggi

Combustibili fossili

Facilmente utilizzabili, possono essere immagazzinati e producono molta energia

Sono diffusi solo in alcuni paesi, sono esauribili e sono inquinanti

Uranio Può produrre grandi quantità di energia

E’ altamente inquinante

Acqua L’energia è rinnovabile e pulita

Disponibile solo dove esistono fiumi

Sole E’ gratuita, non inquina e non produce residui

Non è presente di notte e quando è nuvoloso

Vento E’ gratuita, non inquina e non produce residui

Solo alcune zone sono adatte all’utilizzo

Geotermia E’ gratuita, non inquina e non produce residui

Solo alcune zone sono adatte all’utilizzo

Biomasse Sono fonti rinnovabili e utilizzano rifiuti e scarti

Non producono grandi quantità di energia e sono adatte ad un uso locale

Sviluppo sostenibile