ENERGIE RINNOVABILICon il termine energie rinnovabili si intendono forme di energia che si rigenerano in tempi brevi. Le energie rinnovabili sono fonti di energia caratterizzate dalla capacità di rigenerarsi. Sono pertanto fonti di energia inesauribili entro la scala del tempo umano. L'energia rinnovabile è una fonte di energia che non si riduce con l'utilizzo e consente alle generazioni future di utilizzare allo stesso modo la fonte di energia. Le energie rinnovabili sono spesso indicate dall'uso solo termine rinnovabili. Le fonti rinnovabili sono normalmente classificate in:

FONTI RINNOVABILI TRADIZIONALI: Il cui utilizzo consente uno sfruttamento diffuso e intensivo

FONTI RINNOVABILI NON TRADIZIONALI: Il cui utilizzo è su bassa scala e poco diffuso.

Gli svantaggi delle fonti rinnovabili sono anche caratterizzate dalla discontinuità che ne riducono l'affidabilità e dalla necessità di beneficiare di incentivi economici per superare i costi elevati dovuti alla bassa scala di produzione. Le fonti di energia rinnovabili non sono soggette ad esaurimento. Lo sfruttamento delle energie rinnovabili consente la produzione di energia senza far riferimento ad una riserva esauribile. In alcune fonti di energia rinnovabile, come l'energia solare, lo sfruttamento si basa esclusivamente su un concetto di flusso. In altri casi, come le biomasse, la risorsa è rinnovabile soltanto se il tasso di utilizzo della risorsa rinnovabile è inferiore o uguale al tasso di rigenerazione della risorsa stessa. A differenza delle fonti di energia esauribili, le fonti di energia rinnovabile hanno tassi di rigenerazione di breve periodo.

ENERGIA NUCLEARE

L’energia nucleare è una forma di energia prodotta da reazioni fisiche, che avvengono all’interno del nucleo degli atomi, di alcuni elementi chimici in seguito a particolari urti. Tutta la materia esistente nell’universo, esseri viventi compresi, è costituita da atomi. Al centro dell’atomo si trova il nucleo, formato da particelle chiamate neutroni e protoni, circondato da una nuvola di elettroni che gli ruotano attorno. Idrogeno e uranio sono i protagonisti delle reazioni nucleari usate per produrre energia: la fissione e la fusione.

VANTAGGI: Il vantaggio principale dell'energia nucleare consiste nella produzione di energia elettrica a ciclo continuo per prolungati periodi di tempo. Non produce gas serra. Ciclo di vita della centrale. L’impianto nucleare può funzionare ininterrottamente per 40-60 anni. Approvvigionamento energetico. L'energia nucleare riduce la dipendenza dall'estero nell'approvvigionamento energetico, in quanto consente di produrre una parte dell'energia elettrica altrimenti prodotta importando gas, carbone o petrolio.

SVANTAGGI: Il principale svantaggio dell'energia nucleare sono le conseguenze sull'ambiente e sull'uomo in caso di disastro nucleare. Scorie radioattive. Solo energia elettrica. Elevati costi iniziali e finali. Sicurezza centrali nucleari. Proliferazione nucleare.

LA FISSIONE: Nella fissione il nucleo di uranio, scontrandosi con un neutrone, si spezza in due frammenti e in due o tre neutroni, liberando energia sotto forma di calore. I neutroni emessi urtano con altri nuclei di uranio e provocano ulteriori fissioni in numero sempre crescente (si tratta della reazione a catena). Se questa reazione non viene controllata, la fissione diventa esplosiva e si ha la bomba atomica. Se la fissione viene controllata, può essere usata per produrre energia.

 LA CENTRALE NUCLEARE: Il reattore è il cuore di una centrale nucleare e la reazione avviene nella sua parte centrale, detta nocciolo. Attorno al nocciolo corrono

tubi contenenti acqua che viene riscaldata dal calore emesso nella reazione e trasformata in vapore. Da questo punto in poi la centrale nucleare funziona come una qualsiasi centrale termoelettrica a olio combustibile o a gas. Il vapore fa ruotare delle turbine collegate a reattori che producono energia elettrica. La differenza è solo nelle strutture. Infatti, poiché i neutroni, l’uranio e i prodotti della fissione sono radioattivi e quindi estremamente pericolosi, tutto l’insieme è racchiuso in contenitori di acciaio e di piombo, a loro volta contenuti in robusti edifici in cemento armato.

LA FUSIONE: La fusione nucleare è la reazione che si ha quando due nuclei di idrogeno si scontrano, fondendosi assieme in un nucleo più grande e liberando energia sotto forma di calore. Anche in questo caso il processo non controllato porta alla bomba d’idrogeno, mentre il processo controllato porta invece al reattore a fusione. La temperatura necessaria al processo di fusione è elevatissima, dell’ordine di milioni di gradi, e dunque assai difficile da raggiungere in laboratorio (in natura viene raggiunta all’interno del Sole e delle altre stelle). Per le difficoltà esistenti nel controllare il processo di fusione, sono state costruite bombe ma non ancora reattori. Quindi la fusione non è attualmente una fonte di energia utilizzabile, ma solo un progetto.

IMPATTO AMBIENTALE: Fissione e fusione sono due fonti di energia che potrebbero risolvere definitivamente il problema energetico dell’umanità. i problemi sono altri. Il reattore deve essere protetto per evitare perdite di materiale radioattivo. Infatti, se vengono a contatto con le cellule di un organismo animale o vegetale, le particelle emesse da elementi radioattivi producono danni molto gravi, come malattie ereditarie e difetti genetici. Inoltre esiste il problema dello smaltimento del materiale utilizzato nel funzionamento dei reattori, perché i residui del combustibile nucleare restano radioattivi anche per migliaia di anni. Si tratta perciò di confinare i rifiuti radioattivi in robusti contenitori e di sotterrarli a grandi profondità, e in ogni caso non esiste

l’assoluta certezza che i contenitori resistano fino a che non si esaurisce la radioattività.

ENERGIA SOLARE

L'energia solare è una delle principali fonti di energia rinnovabile. Con il termine energia solare si intende la produzione di energia termica ed elettrica ottenuta sfruttando i raggi solari. È la fonte "madre" di tutte le fonti energetiche sulla Terra ed è una fonte di energia primaria. L'energia solare è enorme. È considerata una fonte di energia rinnovabile e inesauribile nella scala del tempo dell'uomo. L'energia solare può essere sfruttata utilizzando diverse tecnologie rinnovabili come i pannelli solari. Attualmente è utilizzata per produrre acqua calda ( termico) e per produrre energia elettrica. Dal punto di vista energetico si tratta di un'energia alternativa ai classici combustibili fossili, rinnovabile e pulita (energia verde) nonché una delle energie a sostegno della cosiddetta economia verde nella società moderna. Mediamente il Sole irradia alle soglie dell'atmosfera terrestre 1367 W/m², nota come costante solare e distribuita secondo lo spettro solare. Si ottiene una potenza superiore ai 50 milioni di GW (per poter fare un paragone, si tenga presente che la potenza media di una grande centrale elettrica si aggira attorno ad 1 GW). La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è quindi enorme, circa diecimila volte superiore a tutta l'energia usata dall'umanità nel suo complesso, ma poco concentrata, nel senso che è necessario raccogliere energia da aree molto vaste per averne quantità significative, e piuttosto difficile da convertire in energia facilmente sfruttabile con efficienze accettabili. Per il suo sfruttamento occorrono prodotti tecnologici in genere di costo elevato che rendono attualmente l'energia solare notevolmente costosa rispet7to ad altri metodi di produzione dell'energia. Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico l'uso dell'energia solare è un settore della ricerca molto attivo ma che, per il momento, non ha avuto ancora risultati rivoluzionari.

VANTAGGI: È inesauribile, è una risorsa d’immediata reperibilità, è pulita perché ci arriva attraverso i raggi del sole, è conveniente in quanto la materia prima non costa nulla.

SVANTAGGI: Il principale svantaggio è la discontinuità dovuta all’alternanza del giorno e della notte, al ciclo delle stagioni, nonostante la tecnologia abbia fatto enormi passi in avanti per far fronte a questo problema.

ENERGIA EOLICA

L’energia elettrica si ottiene sfruttando l’energia cinetica del vento che fa girare le pale di un’elica; queste a loro volta sono collegate ad un generatore che 8 l’energia meccanica (rotazione delle pale) in energia elettrica. Questi moderni mulini a vento sono chiamati aerogeneratori. Solo da pochi decenni l’energia eolica viene impiegata per produrre elettricità. Il vento è un elemento fondamentale del nostro pianeta e il principale “motore” del clima terrestre: non vi è luogo della Terra dove il vento non soffi, più o meno intensamente, per diversi giorni all’anno. In alcune zone della pianeta il vento è uno dei principali agenti di erosione delle rocce, di trasporto di sedimenti e di modellamento del paesaggio: si pensi agli ambienti desertici e costieri, dove il lavoro del vento lascia una forte impronta sulle caratteristiche morfologiche del paesaggio. Il vento si accompagna ad ogni perturbazione meteorologica, è il responsabile del moto ondoso dei mari e degli oceani, e, di conseguenza, delle morfologie costiere, determina la stabilità del manto nevoso in alta montagna e le morfologie delle superfici coperte di neve e ghiaccio delle zone artiche ed antartiche. Fin dai primordi della storia, l’uomo si è reso conto della possibilità di utilizzare l’energia del vento, dapprima per muovere imbarcazioni, poi per far funzionare ingranaggi, per muovere le pale dei mulini a vento e, infine, per produrre energia elettrica.

VANTAGGI: Svincola la produzione di elettricità dai combustibili fossili. Il vento è una fonte abbondante, inesauribile e disponibile in moltissime località del globo. Al contrario del fotovoltaico, un parco eolico occupa una superficie inferiore. L’eolico è una fonte di energia pulita a basso impatto ambientale. Non produce gas tossici. I costi dell’impianto eolico e la manutenzione delle turbine sono relativamente contenuti.

SVANTAGGI: È necessario che il vento abbia una direzione regolare e che superi i 12 km/h per garantire una certa produzione di elettricità. Il vento, così come le condizioni atmosferiche, è relativamente imprevedibile quindi non è possibile stimare, con esattezza, un piano di rientro dell’investimento. Le grandi centrali eoliche hanno un forte impatto paesaggistico e sono visibili da elevate distanze. L’altezza media delle turbine eoliche dei grandi impianti oscilla tra i 50 – 80 metri con pale rotanti che salgono in verticale per altri 40 metri. In genere, il vento soffia più forte sulle coste,

nei luoghi collinari e sulle montagne, per questo un parco eolico “andrebbe” a deturpare un bene paesaggistico.

ENERGIA GEOTERMICA

Il nostro Pianeta emette costantemente energia sotto forma di calore, che dalle zone più profonde si propaga verso la superficie: si tratta del cosiddetto flusso di calore. L’utilizzo dell’energia geotermica per il riscaldamento domestico soffriva, fino a pochi anni fa, di due gravi limitazioni, che ne hanno impedito drasticamente la diffusione: era possibile solo con temperature relativamente alte e soltanto nelle dirette vicinanze dei campi geotermici perché non era possibile trasportare il calore troppo lontano dalla fonte. I recenti sviluppi tecnologici permettono, attraverso l’uso di particolari apparecchiature, dette pompe di calore, di sfruttare il calore della Terra anche quando le temperature non sono particolarmente alte. Questo ha determinato un nuovo importantissimo passo avanti del settore geotermico: con i nuovi sistemi, è possibile, in qualunque condizione geologica o climatica, ricavare energia sufficiente per coprire i normali consumi per riscaldamento e acqua calda di una famiglia.

VANTAGGI: È sempre disponibile e del tutto indipendente dall’alternanza del giorno e della notte. Le centrali geotermiche non sono dannose per l’ambiente, anzi, sono considerate non inquinantii. Un ulteriore vantaggio è garantito dal possibile riciclaggio degli scarti di produzione, che favoriscono il risparmio.

SVANTAGGI: I costi di installazione molto elevati che, per molti, rappresentano un vero e proprio ostacolo che, tendenzialmente, induce a scegliere altre tipologie di fonti rinnovabili. Inoltre, il punto nel quale si costruisce un impianto del genere, deve essere ben studiato ed analizzato prima di procedere con la sua perforazione. Bisogna trovare il tipo di roccia giusta e facile da perforare e svolgere le operazioni in modo preciso e corretto per non provocare danni e perdite future. I siti geotermici possono, infatti, contenere alcuni gas velenosi i quali, se sfuggiti in profondità dall'interno della terra, passano attraverso i fori praticati dai costruttori fuoriuscendo in superficie.

BIOMASSE

Le biomasse comprendono vari materiali di origine biologica, scarti delle attività agricole riutilizzati in apposite centrali termiche per produrre energia elettrica. Si tratta generalmente di scarti dell'agricoltura, dell'allevamento e dell'industria.

VANTAGGI: Trarre energia dalle biomasse consente di eliminare rifiuti prodotti dalle attività umane, produrre energia elettrica e ridurre la dipendenza dalle fonti di natura fossile come il petrolio. Le opere di riforestazione in zone semi-desertiche permettono di recuperare terreni altrimenti abbandonati da destinare alla produzione di biomasse e contemporaneamente migliorare la qualità dell'aria che respiriamo. Le piante svolgono infatti un'importante funzione di "polmone verde" del pianeta, riducendo l'inquinamento e l'anidride carbonica contenuta nell'aria. Il fatto che l'energia dalle biomasse si basi soprattutto sugli scarti di produzione delle attività produttive è un'ulteriore vantaggio economico e sociale in quanto il settore riutilizza e smaltisce rifiuti in modo ecologico.

SVANTAGGI: Il suo problema più grande è la bassa densità energetica relativa, cioè ne richiede una grande quantità per produrre una determinata quantità di energia. Per questo motivo ha costi di trasporto e manutenzione molto alti, che riducono la produzione di energia; a questo si può ovviare stabilendo i processi di conversione in prossimità del luogo in cui le biomasse vengono prodotte, ma non bisogna dimenticare che le biomasse producono pericolosi gas inquinanti che possono danneggiare la salute umana.

ENERGIA IDROELETTRICA

L’energia idroelettrica è una fonte di energia alternativa e rinnovabile, che sfrutta la trasformazione dell'energia potenziale gravitazionale, posseduta da una certa massa d'acqua ad una certa quota altimetrica, in energia cinetica al superamento di un certo dislivello; tale energia cinetica viene infine trasformata in energia elettrica in una centrale idroelettrica grazie ad un alternatore accoppiato ad una turbina.

VANTAGGI: Si tratta di una fonte energetica assolutamente pulita e a emissioni zero, anche l’ambiente circostante ad una centrale idroelettrica è generalmente pulito, senza nessuna contaminazione dell’aria. I costi dell’energia così prodotta si mantengono tra i più bassi e la stessa energia può essere prodotta continuamente in modo del tutto naturale. Questo perché anche i costi di manutenzione e di funzionamento sono relativamente bassi una volta realizzata la centrale, e la portata stessa della centrale è da due a dieci volte più elevata in confronto ad un impianto a carbone o nucleare. La realizzazione delle dighe adiacenti alle centrali favoriscono il contenimento dell’acqua evitando improvvise inondazioni e regolando il gettito dell’acqua in modo fluido e regolare. Le centrali possono essere tempestivamente attivate o spente nel giro di qualche minuto, con l’apertura e la chiusura delle chiuse idrauliche. Il sistema permette così anche di coprire senza problemi eventuali picchi nella richiesta di energia dalle zone circostanti.

SVANTAGGI: Non può essere costruita in qualunque posto perché sono necessari degli elementi contingenti al territorio. Stiamo parlando della vicinanza di un fiume di portate sufficienti a fornire l’immagazzinamento dell’acqua, della possibilità di far “saltare” l’acqua da altezze consistenti necessaria per sprigionare più energia, dello spazio sufficiente per la creazione di dighe che raccolgano l’acqua stessa. Infine, la stessa creazione di una diga è possibile soltanto se il territorio lo permette in base alla caratteristiche geologiche del terreno. Un altro ordine di problemi è causato dalla necessità di spazio per la costruzione del complesso diga più centrale idroelettrica. Il sistema ha infatti bisogno di occupare molto spazio e quindi questo può portare alla riduzione o alla scomparsa di habitat adatti alla vita degli animali o di aree agricole utilizzabili dall’uomo. Inoltre la presenza della diga fa sì che i pesci non sono più liberi di nuotare liberamente in direzione del mare, con la conseguenza che la anche la vita nell’acqua del fiume può ridursi notevolmente. Le stesse dighe bloccano anche il trasporto di materiali solidi dei fiumi, come ghiaia e sabbia, alterando il riequilibrio naturale dell’erosione del mare lungo la costa: si può quindi dar luogo a fenomeni di erosione costiera.