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Capire il mondo in cui viviamo, e il mondo che lasceremo alle generazioni future significa
capire l’ energia. Senza energia tutte le cose con le quali siamo abituati a interagire si
fermerebbero, e le conseguenze sarebbero lontane dalla nostra immaginazione.
Elettrodomestici, mezzi di trasporto, riscaldamento, refrigerazione, computer, industrie
e supermercati sarebbero “fermi”. Senza energia ritorneremmo una società arcaica, una
società contadina che lavora nei campi, che recupera acqua dai pozzi e si riscalda dal
focolare. Ci si muoverebbe solo a piedi o con un traino animale. Una società in cui circa i
due terzi della popolazione sarebbe impegnata nel lavoro dei campi.
Siamo ormai talmente abituati a usare un pulsante per far funzionare tutto ciò di cui
abbiamo necessità che una situazione del genere ci sembra quasi paradossale,
difficilmente possiamo immaginare di vivere senza energia. L’energia influenza ogni
aspetto della società odierna: dall’istruzione alla sanità, dall’occupazione
all’informazione. Lo sviluppo industriale, sociale ed economico sono stati alimentati,
nell’ultimo secolo, come mai prima d’ora, dall’energia.
Ciò che però permette di avere queste enormi quantità di energia sono i carburanti, ed
in particolare fino ad oggi, i carburanti derivanti da fonti primarie fossili. Carbone,
petrolio, gas, nucleare e bacini idroelettrici hanno in questi anni fornito i carburanti di
cui la società ha avuto bisogno. Ma per quanti anni ancora queste fonti energetiche
potranno fornire energia ad una società che aumenta in modo vertiginosamente rapido i
consumi e i consumatori?
La società cambia in modo vertiginosamente rapido, e questo avviene senza che ce ne
accorgiamo. “La politica si muove velocemente come la lancetta dei secondi di un
orologio (quindi la seguiamo quasi quotidianamente nei suoi cambiamenti), l’economia
si muove come la lancetta dei minuti (più lentamente ma comunque siamo in grado di
percepirne i cicli.). La demografia, invece, si muove come la lancetta delle ore:
apparentemente sembra ferma, ma è quella che scandisce il vero passaggio del tempo,
anche se non ci accorgiamo del suo lentissimo movimento. Se appena guardiamo in
prospettiva, al di là dei minuti e dei secondi, cioè al di là dell’attualità, della politica e
dell’economia, ci rendiamo conto che la lancetta delle ore sta correndo veloce.” *Piero
Angela e Lorenzo Pinna: La sfida del secolo (2006), pag. 10].
Secondo le proiezioni ONU, nel 2050 sulla Terra vivranno 9 miliardi di persone e miliardi
saranno i nuovi consumatori di energia. Molti paesi che fino a non molti anni fa erano
considerati del Terzo Mondo, stanno aumentando il loro tenore di vita, accedendo a
quei tipi di consumi che un tempo erano privilegio solo dei paesi sviluppati (cibo più
abbondante, veicoli per il trasporto, istruzione, elettrodomestici ecc.). E non solo Cina e
India, come ci viene costantemente ricordato dai media, ma molte altre nazioni sono
indirizzate verso consumi crescenti di energia ed in particolare di petrolio. Molti studi e
ricerche che partono dalla teoria di Hubbert del 1956 [studi proposti dal governo
Americano del 2004 e riunione Opec del 1° giugno 2006], però, indicano che stiamo
arrivando al “picco del petrolio”, il punto in cui si verifica la massima estrazione di barili,
che successivamente sarà destinata solo a diminuire, o meglio l’incrocio tra l’aumento
dei consumi e la capacità di estrazione per soddisfarli. Attualmente il petrolio è ancora
disponibile ma è ormai sotto gli occhi di tutti il fatto che le risorse non siano infinite.
Tutto ciò, con le conseguenti e prevedibili tensioni sui prezzi e sulle politiche per
assicurarsi questa fonte primaria di energia. Ma anche le altre fonti energetiche fossili
conosceranno un declino spalmato in tempi diversi, mentre le fonti energetiche
10
alternative non hanno ancora raggiunto un livello tecnico che permetta di rimpiazzare i
combustibili fossili.
L’Italia da questo punto di vista è in una situazione particolarmente grave. Essa deve
importare quasi la totalità dell’energia di cui necessità e, per questo, dovrebbe
affrontare molto seriamente il problema energetico con alternative valide e attuabili. Ad
oggi, nonostante il problema sia evocato dalle più autorevoli autorità e sia sotto gli occhi
di tutti, non viene ancora affrontato in modo serio e lungimirante. Si guarda al breve
termine senza una visione più ampia che ci possa permettere di affrontare un problema
che presto o tardi comunque si presenterà.
In una tale situazione si aggiunge anche il problema del cambiamento climatico
provocato dall’inquinamento atmosferico.
Per rendersi conto del problema energetico è interessante trattare singolarmente le
fonti energetiche utilizzate e riportare alcuni grafici che illustrino la situazione attuale
dei consumi.
L'attuale sistema energetico è essenzialmente basato su fonti energetiche primarie di
origine fossile, cioè costituite da riserve di combustibili naturali formatisi, in milioni di
anni, nel corso dell'evoluzione del nostro pianeta e che si sono conservati nelle
profondità della crosta terrestre. Esse vengono bruciate per soddisfare circa l' 83%
dell'attuale fabbisogno energetico globale e sono costituite essenzialmente da petrolio,
carbone e gas naturale (metano). Un altro 6% circa del fabbisogno energetico globale è
coperto da materiale fissile (essenzialmente uranio 235, ricavato dall'uranio naturale)
utilizzato in centrali nucleari, per cui circa il 90% del fabbisogno energetico globale è
coperto da fonti primarie esauribili. Solo poco più del 10% del fabbisogno energetico
globale è coperto da fonti di energia rinnovabili, idroelettrico circa 6%, biomasse,
geotermico ed eolico assieme coprono il 5% circa.
Fig. 1 Consumo fonti energetiche:
1
1
Fonte: www.energoclub.it
11
Questi dati dovrebbero dare la dimensione del problema che si dovrà affrontare nei
decenni futuri, per il fatto che, una fonte esauribile è, come dice la parola, destinata ad
esaurirsi ed accadrà in un tempo che in scala storica è relativamente breve. Attualmente
è previsto che il picco di produzione del petrolio arriverà in un lasso di tempo che si
aggira tra i 15 anni a 50 anni, dopo di che il prezzo del greggio comincerà a salire fino a
diventare economicamente insostenibile per il nostro sistema. Un andamento del tutto
simile è previsto per il gas naturale e per il carbone di alta qualità, mentre per il carbone
di qualità inferiore e per gli scisti bituminosi ci sono tempi di approvvigionamento
nell'ordine di uno o due secoli ma con maggiori problemi di rendimento energetico e di
immissioni in atmosfera, già oggi al limite della sostenibilità ambientale. Da considerare
anche che gli idrocarburi non servono solo per fini energetici ma anche per la
produzione di innumerevoli articoli industriali di uso comune per i quali spesso sono
insostituibili materie prime.
Tempi di maggior disponibilità si hanno invece, per i materiali fissili che sono comunque
limitati nel tempo, tanto più se dovranno coprire una larga parte del fabbisogno
energetico globale quando mancheranno o saranno meno convenienti le altre fonti
primarie esauribili. In questo caso potrebbero esserci problemi per lo stoccaggio delle
scorie ad alto potenziale radioattivo e l'incremento delle probabilità di incidenti
nucleari, quando e se dovessero esserci migliaia di reattori in funzione.
Attualmente dalle fonti energetiche primarie si ottengono dei vettori energetici o fonti
energetiche secondarie quali: energia elettrica, combustibili per energia termica e
carburanti per l'autotrazione, ognuna di queste fonti secondarie rappresenta un terzo
circa del fabbisogno energetico. Come già ricordato si definiscono fonti primarie di
energia quelle presenti in natura prima di avere subito una qualunque trasformazione.
Sono fonti primarie, le fonti energetiche esauribili (petrolio grezzo, gas naturale,
carbone, materiali fissili) e le fonti di energia rinnovabili quali energia solare, eolica,
idrica, biomasse, geotermica.
IL PETROLIO
E’ un liquido denso, vischioso, dall’odore caratteristico e di colore variante da giallo-
bruno a nerastro. Il petrolio è costituito da una miscela di idrocarburi naturali liquidi
(olio) e, in proporzione molto minore, gassosi (gas naturale) e solidi (bitumi e asfalti). La
teoria biogenica del petrolio indica che il petrolio deriva dalla maturazione termica di
materia organica rimasta sepolta (quindi in assenza di ossigeno), che si decompone in un
materiale ceroso, noto come pirobitume o cherogene, che in condizioni di elevata
temperatura e pressione libera idrocarburi.
La produzione è aumentata di otto volte negli ultimi 50 anni. Il petrolio contribuisce con
il 40% al fabbisogno mondiale di energia, collocandosi al primo posto tra le fonti
primarie di energia, seguito dal carbone (27%), dal gas naturale (23%) . Le sue riserve
attuali, stimate attorno a 140 miliardi di tonnellate, 2/3 delle quali localizzate nel Medio
Oriente, hanno una durata di circa 40 anni e si sono notevolmente accresciute rispetto
al 1970, quando la durata delle stesse era prevista attorno ai 30 anni.
12
In tabella sono riportati i paesi con le maggiori riserve di petrolio con una stima della
vita media residua dei giacimenti ai ritmi di estrazione dell’anno 2006.
2
Secondo la ExxonMobil, la maggiore compagnia petrolifera, i giacimenti petroliferi sono
sufficienti, ai ritmi attuali, per la fornitura di petrolio fino al 2050.
Secondo la BP Amoco, la seconda compagnia petrolifera, i giacimenti accertati sono,
sempre ai ritmi di consumo attuali, sufficienti fino al 2044. E i ritmi di consumo futuro
non sono al momento prevedibili. Stabilire quanto dureranno le riserve di petrolio
esistenti non è una stima facile e soprattutto molto contraddittoria. Esistono correnti di
pensiero differenti, gli ottimisti ritengono che le riserve possano arrivare anche a 80
anni mentre alcune correnti più pessimiste pensano che nel giro di 5-10 anni queste
possano esaurirsi. La storia del petrolio, inoltre, è fatta da continue scoperte di
giacimenti che sono state fatte anche negli ultimi anni, (come la scoperta di giacimenti
del mar Caspio), ma i dati attuali non sono rassicuranti. Le scoperte sono in continuo
calo e il consumo subisce rapide impennate che ne pregiudicano la durata.
In conclusione, ci sono validi motivi per ritenere prossima la fase in cui l’offerta di
petrolio non sarà più in grado di sostenere la domanda. Raggiunta tale condizione, i
paesi con un sistema energetico centrato sugli idrocarburi, e ai quali non sarà consentito
un accesso diretto al greggio, dovranno affrontare sofferenze economiche strutturali.
2
Fonte: www.wikipedia.it
13
IL CARBONE
Minerale originato dalla carbonificazione (distillazione in assenza di aria) di materiale
vegetale, soprattutto legno, che si è accumulato in ambiente anaerobico e che è stato
sepolto da una coltre sedimentaria. Il carbone ha la proprietà di bruciare con reazione
fortemente esotermica.
Secondo la classificazione geologica, il carbone può essere suddiviso in: torba, litantrace,
antracite e lignite.
Agli attuali ritmi di consumo si stimano riserve per oltre 200 anni (litantrace e antracite
solo per circa 70 anni). Il carbone è una materia prima molto economica, sia perché
ritenuta abbondante e non soggetta a mutazioni nell'andamento dei prezzi (esiste
maggiore competitività e non vi sono cartelli) ma anche perché si trova praticamente in
tutte le aree geografiche e quindi non risente delle tensioni socio-politiche, come
succede invece per il petrolio e in qualche misura per il gas naturale. Con le attuali
tecnologie, il carbone può essere utilizzato per produzioni energetiche in modo "pulito",
in Italia ci sono molti esempi di centrali termoelettriche con ottimi standard per il
controllo delle emissioni in atmosfera.
Nonostante questi vantaggi esistono però numerose controindicazioni al suo utilizzo:
1. Solitamente si estrae dalle miniere a più di 200 metri di profondità in gallerie
polverose con temperature superiori a 30° C. Nonostante le più moderne tecnologie il
lavoro in miniera resta pericoloso anche oggi, con continui incidenti (non ultimo il crollo
di un tunnel in una miniera in Cile che ha bloccato a 700m di profondità una trentina di
minatori).
2. La presunta abbondanza del carbone desta delle perplessità se vengono fatte alcune
considerazioni. Molti giacimenti si trovano dai 1500 ai 2000 metri di profondità, per cui
diventa antieconomica l'estrazione nei confronti del metano e anche del petrolio.
3. Nonostante le tecnologie "pulite" permettano di evitare eccessive emissioni in
atmosfera di inquinanti, bisogna tenere presente che i filtri, usati per depurare i gas,
dovranno essere in qualche modo smaltiti in discariche, essendo il carbone una materia
che contiene parecchi inquinanti in origine, le quantità di queste sostanze da smaltire
non sono irrilevanti, inoltre le emissioni di
sono 2,5 volte superiori alle emissioni
del metano, e risulta comunque costoso il sequestro di notevoli quantità di questo gas
serra
4. Il carbone è la maggiore se non unica fonte rilevante di carbonio naturale, le moderne
tecnologie sembrano dimostrare che in futuro, da questa materia prima, si possano
ottenere innumerevoli prodotti e tecnologie importanti, quali ad esempio le fibre di
carbonio e le nano_strutture, per cui sembra antieconomico e non razionale "bruciare"
senza scrupoli questa risorsa esauribile.
IL GAS NATURALE (METANO)
Il gas è molto abbondante e vi sono immensi giacimenti
3
. Una curiosità è che in passato
quando si scoprivano giacimenti di gas, invece che di petrolio, ciò era un brutta notizia e
si chiudeva il buco non cercando di sfruttare il giacimento.
3
I più grandi sono in Iran, Russia, Arabia Saudita, Qatar e Nord Africa.
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Da un punto di vista geologico, il gas naturale è la fase gassosa del petrolio. Esso è
costituito in massima parte da metano e per il resto da quantità variabile, a seconda dei
giacimenti, di idrocarburi paraffinici superiori quali etano, propano, butano, pentano,
ecc. Trova larghissime applicazioni nell’uso domestico, nell’industria e, come materia
prima, nell’industria petrolchimica.
Agli attuali consumi, le riserve accertate di gas naturale sono sufficienti per 60 o 70 anni.
Oltre alle riserve certe, il metano può derivare anche da produzioni "artificiali", in
qualche misura può essere una fonte rinnovabile derivante dalla fermentazione
anaerobica di sostanze organiche.
In seguito all'aumento della produzione zoo-agricola e al conseguente aumento di scarti
e deiezioni, unitamente alla maggior sensibilità nei confronti della produzione di energia
da fonti diversificate, sono stati messi a punto digestori anaerobici che permettono di
produrre effluenti gassosi (principalmente metano) da liquami, utilizzando alcuni
microrganismi in grado di metabolizzare i composti organici. Per esempio da 120
tonnellate di liquami animali al giorno, (equivalente alle deiezioni di 12.000 maiali), si
possono ottenere 200 N m³ di metano.
Inoltre, sotto il profilo inquinante, il gas è preferito al petrolio perché produce meno
anidride carbonica e per questo è meno responsabile dell’effetto serra.
Resta però il problema delle perdite, essendo il metano il maggior componente del gas
naturale. Il metano è un gas serra potentissimo e quando, durante il trasporto, ci sono
perdite (gasdotti in cattive condizioni) il metano viene liberato nella aria. Questo,
insieme alle incomplete combustioni, rappresenta, secondo stime parziali tra l’8 e il 10
% delle emissioni attuali (Il restante 90% deriva da attività agricole).
URANIO E L’ENERGIA NUCLEARE
Più di ogni altra tecnologia energetica, l'energia nucleare è oggetto di atteggiamenti
fortemente emotivi. Da alcuni, e il nostro paese sembra voler ad oggi, intraprendere
questa strada, è vista come l’unica alternativa valida al petrolio, da altri è vista come una
tecnologia da evitare, a causa degli incidenti accaduti negli anni (in particolare Cernobyl
1986) e della difficoltà di smaltire le scorie.
L'energia nucleare oggi soddisfa circa il 7% del fabbisogno energetico globale con il 17%
di energia elettrica prodotta.
Nelle centrali nucleari si ottiene calore mediante la fissione controllata di atomi di
uranio. Per il resto, la produzione energetica di una centrale nucleare è identica a quella
di una centrale termica fossile. Nel nocciolo avvengono le reazioni nucleari, che
riscaldano a temperature anche notevoli gli elementi di combustibile, (l'uranio) che è
impilato in cilindri molto lunghi e stretti. Questi sono lambiti dall'acqua di
raffreddamento del circuito primario, che raffreddandoli asporta il calore e si riscalda.
L'acqua si trova a circa 300-330°, non evapora perché viene tenuta a una pressione di
circa 155 bar . Proseguendo nel suo cammino, l'acqua scambia calore con altra acqua in
un secondo circuito, a una pressione inferiore. Questa evapora, e il vapore arriva, ad una
pressione di circa 55 bar e ad una temperatura di circa 280°, e investe una turbina,
collegata a un alternatore, che dà energia alla rete elettrica. Il vapore a bassa pressione
in uscita dalla turbina viene raffreddato da acqua che scorre in un terzo circuito, che
viene poi raffreddato ad aria in torri di raffreddamento.
15
Tale tecnologia però presenta sia vantaggi che svantaggi. Tra i principali vantaggi va
ricordato che nei reattori nucleari non ci sono reazioni chimiche di combustione e quindi
non ci sono emissioni in atmosfera, il costo di generazione dell’energia è molto minore
di quello ricavabile dalla combustione di altri combustibili, e un reattore nucleare può
funzionare ininterrottamente per 7000-8000 ore all'anno, è quindi un sistema di base
per la gestione della rete elettrica di trasmissione.
Tra gli svantaggi però è da considerare che l'uranio non è una fonte rinnovabile e negli
ultimi anni, il costo della materia prima, ha subito un aumento dell'800%. Il
decommissioning degli impianti a fine vita ha un costo uguale al costo di generazione del
kWh prodotto in centrale e la gestione delle scorie radioattive è un problema non
ancora risolto. Per precisione va ricordato che il costo del combustibile (Uranio) in una
centrale nucleare incide per un 20% sul prezzo finale rispetto ad un 80% per altri
combustibili. Il vero costo sono le centrali e i costi di investimento. La necessità di
indebitamento e i conseguenti interessi passivi, si dovranno valutare nell’investimento
fino all’inizio della produzione energetica.
Per quanto riguarda le riserve di uranio sarebbero moltissime un po’ ovunque, persino
nel mare, ma ovviamente oggi non vi nessun vantaggio economico nella sua estrazione
perché molto diluito.
Ad oggi quasi il 90% dei minerali contenenti uranio utilizzabile è concentrato in soli 10
paesi:
1 Australia 1143000 Tonnellate
2 Kazakistan 816099 Tonnellate
3 Canada 443800 Tonnellate
4 Usa 342000 Tonnellate
5 Sud Africa 340596 Tonnellate
6 Namibia 282359 Tonnellate
7 Brasile 278700 Tonnellate
8 Nigeria 225459 Tonnellate
9 Russia 172402 Tonnellate
10 Uzbekistan 115526 Tonnellate
L' Italia ha giacimenti per 6.100 tonnellate, sufficienti ad alimentare per 30 anni una sola
centrale, quindi il nucleare è inadatto a sviluppare indipendenza energetica in Italia e
nella maggior parte degli altri paesi. Alcuni ambientalisti ritengono che il nucleare sia
l'opzione migliore nell'immediato, nel lungo periodo rimane il problema dell' esauribilità
dei materiali fissili.
Un aspetto da non sottovalutare per quanto riguarda la situazione italiana, è che il
nostro paese ha votato un referendum nel novembre dell’87, in cui ha deciso di uscire
dal nucleare. Lasciando una tecnologia avviata, abbiamo ritardato le nostre competenze
e smantellato completamente il programma nucleare già avviato, continuando
comunque ad importare energia nucleare da altri paesi confinanti. Nella situazione
attuale è da valutare attentamente la convenienza di un investimento in una tecnologia
abbandonata da più di 20 anni e dalla quali gli altri paesi europei cercano alternative ma
nella quale noi invece vogliamo rientrare.
16
Una valida alternativa alla fissione nucleare sarebbe la fusione nucleare. Questo tipo di
tecnologia fonde insieme atomi leggeri di idrogeno e deuterio (reazione del sole e delle
stelle). Questo permette al reattore di non produrre scorie radioattive. Questo tipo di
reattori è da anni allo studio di diversi gruppi di scienziati e tecnici, ma sembra non aver
ancora dato risultati apprezzabili in quanto, pur essendo riusciti ad avviare la reazione di
fusione, a oggi non si è in grado di mantenerla stabile per tempi significativi.
FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI
La quasi totalità delle energie rinnovabile proviene dal Sole. E’ infatti il Sole che le
produce tramite vari meccanismi atmosferici. In tutto il pianeta, la quantità di energia
che ci viene fornita dal Sole è di circa 10 mila volte più grande di tutta l’energia prodotta
dall’uomo. Il problema è che tale energia è molto diluita e soprattutto discontinua o
intermittente.
Sono da considerarsi energie rinnovabili quelle forme di energia generate da fonti che
per loro caratteristica intrinseca si rigenerano o non sono "esauribili" nella scala dei
tempi "umani" e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le
generazioni future.
Oggi le fonti di energia rinnovabili (FER) sono utilizzate in modo marginale, solo le
tecnologie idroelettriche sono sopravvissute in modo significativo all'introduzione delle
fonti esauribili, con un contributo energetico totale del 8% dato dalla produzione del
19% di energia elettrica a livello globale.
Comunemente si ritiene che l'energia ottenibile dalle FER sia troppo costosa, se
paragonata al costo dell'energia ottenuta dalle fonti primarie esauribili, e che il loro
potenziale non sia sufficiente a soddisfare il fabbisogno della nostra società. Ciò è
sempre meno vero, oggi solo le tecnologie fotovoltaiche non sono ancora totalmente
competitive. Il potenziale delle FER è enorme e abbondantemente sufficiente per le
necessità energetiche in tutto il pianeta, in molti casi ci sarebbe anche la possibilità
poter scegliere le FER più adatte nel contesto territoriale, tra le varie possibili sullo
stesso. Attualmente la richiesta globale di energia è per una potenza di circa 10 TW e
l'energia captabile con le tecnologie già sviluppate o in via di perfezionamento è valutata
in circa 80-90 TW [Fonte: International Energy Agency].
IL SOLARE
L’energia prodotta dalle reazioni nucleari all’interno del Sole percorre la distanza che
separa la nostra stella dalla Terra in 8 minuti e, una volta giunta a noi, ha una potenza di
1350 Watt/m² questo valore è chiamato "costante solare", in quanto il suo valore non
varia nel tempo. L'energia solare può essere utilizzata direttamente come energia
luminosa, termica ed elettrica.
L'energia termica derivante dall' irraggiamento solare può essere "catturata" in molti
modi e utilizzata per le varie necessità energetiche: come semplice energia termica utile
alla produzione di acqua calda per usi sanitari e per riscaldamento ma anche per
ottenere energia frigorifera, energia elettrica o energia meccanica.
Le attuali migliori tecnologie permettono anche la cogenerazione di più tipologie di
energia ed è possibile accumulare l'energia termica in molti modi e per differenti usi.
17
L’energia fotovoltaica consiste nella trasformazione della luce in energia elettrica e si
ottiene quando i fotoni della luce solare, colpendo una cella fotovoltaica, "strappano" gli
elettroni più esterni (di valenza) degli atomi di un semiconduttore, gli elettroni sono
raccolti dal reticolo metallico serigrafato sulla superficie visibile della cella, il quale serve
a "convogliare" un flusso di elettroni ottenendo una corrente continua di energia
elettrica. Esistono due tipi di sistemi fotovoltaici: gli impianti senza accumulo e collegati
alla rete elettrica (grid connected) e quelli con accumulo (stand alone); questi ultimi
sono provvisti di accumulatori per "mettere in serbo", durante il giorno e specialmente
nelle ore di sole, l'energia elettrica da utilizzare poi durante la notte e quando il sole è
coperto.
L’EOLICO
Con energia eolica si intende l'estrazione di energia cinetica del vento per la produzione
di energia meccanica o elettrica. I sistemi eolici sono, tra le FER , quelli che hanno avuto
il maggior sviluppo negli ultimi anni e sono sempre maggiori gli studi che mettono in
evidenza quale enorme potenziale abbia l'energia cinetica del vento. L’eolico, come
costi, è diventato competitivo con altre fonti come petrolio o gas.
Quando si intende utilizzare l'energia eolica per fini energetici bisogna conoscere molti
parametri: le variazioni diurne, notturne e stagionali, la variazione della velocità del
vento con l'altezza sopra il suolo, l'entità delle raffiche nel breve periodo e valori
statistici ottenibili registrando dati in un lungo periodo di tempo. E' importante inoltre
conoscere la velocità massima del vento.
E' dimostrato [A. Betz, 1996] che solo una parte, e precisamente il 59,3%, della potenza
posseduta dal vento può essere teoricamente assorbita dal sistema eolico
4
.
In Italia sono già stati installati aerogeneratori per una potenza superiore ai 1500 MW e
calcoli teorici sull’Atlante del vento fanno pensare ad una potenza massima estraibile di
40-45 mila MW
5
.
Il problema è che vi sono difficoltà logistiche e morfologiche del territorio, oltre a
problemi estetici, che limiterebbero l’installazione di torri eoliche in molte zone.
Complicazione comune ad entrambe queste energie (solare ed eolico) è il carico base
della rete elettrica. Energie instabili ed intermittenti non sono così facilmente collegabili
creano problemi di collegamento e gli accumulatori di energia fanno aumentare i costi.
IDROELETTRICO
L'energia idroelettrica è stata la prima fonte rinnovabile ad essere utilizzata su larga
scala, il suo contributo alla produzione mondiale di energia elettrica è, attualmente, del
18%
6
.
L’energia si ottiene sfruttando la trasformazione dell'energia potenziale gravitazionale
(posseduta da masse d'acqua in quota) in energia cinetica nel superamento di un
dislivello, la quale energia cinetica viene trasformata, grazie ad un alternatore
accoppiato ad una turbina, in energia elettrica.
4
Fonte www.energoclub.it
5
Fonte Piero Angela e Lorenzo Pinna,[2006], La sfida del secolo, Milano,Ed. Mondadori
6
Fonte: vedi nota 2
18
La potenza di un impianto che utilizza una corrente d'acqua, invece, dipende dalla
velocità della corrente e dalla superficie attiva della turbina collocata, similmente a
quanto avviene nella generazione di energia elettrica con un impianto eolico, però, a
parità di velocità della corrente e di superficie della turbina, un sistema idrico sviluppa
una potenza 10 volte maggiore rispetto ad un sistema eolico. Gli impianti possono
essere:
1.Ad acqua fluente: impianti idroelettrici posizionati sul corso d'acqua
2.A bacino: l'acqua è raccolta in un bacino grazie a un'opera di sbarramento o diga
3.Ad accumulo: l'acqua viene portata in quota per mezzo di pompe
4.In questi anni sono state messe a punto tecniche idroelettriche per lo sfruttamento
delle maree.
GEOTERMICO
Per energia geotermica si intende quella contenuta, sotto forma di "calore", all'interno
della terra. L'origine di questo calore è in relazione con la natura interna del nostro
pianeta e con i processi fisici che in esso hanno luogo. Tale calore è presente in quantità
enorme e praticamente inesauribile.
La “coltivazione” dell'energia geotermica avviene utilizzando le acque sotterranee
riscaldate dal calore interno della Terra o dalla presenza di manifestazioni magmatiche
prossime alla superficie terrestre.
Con le tecnologie attuali il potenziale geotermico per la produzione di energia elettrica a
livello globale è stimato in 80.000 MW di potenza nominale, con un costo al kW/h di
0,035-0,045 €.
Il potenziale energetico delle acque calde per usi termici è assai ampio in Europa, in
Asia, nell'America Centrale e Meridionale. A seconda della temperatura del fluido
geotermico sono possibili svariati impieghi: acquacoltura (al massimo 38 °C), serricoltura
(38 - 80 °C), teleriscaldamento (80 - 100 °C), usi industriali (almeno 150 °C), e molti altri.
In alcuni paesi si utilizza il calore geotermico per l’essiccazione del legname (Nuova
Zelanda), della farina di diatomee (Islanda), del piretro (Kenya) e per l’allevamento di
alligatori (USA, Giappone)
7
.
Un inconveniente di tale tecnologia è che il vapore emesso dall’utilizzo dell’energia
geotermica contiene componenti di zolfo.
ENERGIA DALL’AGRICOLTURA
Le energie rinnovabili possono essere ulteriormente distinte in energie derivanti da
flussi di risorse (sole, vento acqua), non condizionabili dal comportamento umano, e da
stock di risorse che il comportamento umano può esaurire se non correttamente
ricompensate [Pearman, Ma, McGilvray, 1996, pag. 4]. Di questa seconda categoria fa
parte una fonte energetica di valore pregiato come l'energia contenuta nella biomassa.
Le biomasse rappresentano tutto ciò che ha matrice organica; esse costituiscono la
forma di immagazzinamento dell'energia solare. Le biomasse a più elevato contenuto
energetico sono i residui forestali, gli scarti della lavorazione e della trasformazione del
legno (trucioli, segatura, etc.), scarti delle aziende zootecniche (es.: deiezioni animali) e
7
Fonte: vedi nota 2
19
agricole (es.: coltivazioni dedicate, residui da sfalci, etc.), rifiuti solidi urbani di matrice
organica (es.: scarti di cucina, raccolta differenziata della frazione umida del rifiuto, etc.).
La produzione di biogas è un'interessante soluzione di risparmio energetico, visto il
discreto potere calorifero. Ulteriori scenari di produzione, sono il confezionamento di
pellets e di compost (il primo come combustibile per caldaie, il secondo come
concimante e ammendante dei terreni).
Le biomasse rientrano fra le fonti rinnovabili ma esauribili in quanto la
emessa per
la produzione di energia, non rappresenta un incremento dell’anidride carbonica
presente nell’ambiente, ma è la medesima che le piante hanno prima assorbito per
svilupparsi e che alla morte di esse tornerebbe nell’atmosfera attraverso i normali
processi degradativi della sostanza organica. L’utilizzo delle biomasse quindi accelera il
ritorno della
in atmosfera, rendendola nuovamente disponibile alle piante.
Sostanzialmente queste emissioni rientrano nel normale ciclo del carbonio e sono in
equilibrio fra
emessa e assorbita. La differenza con i combustibili fossili è pertanto
molto profonda: il carbonio immesso in atmosfera è carbonio fissato nel sottosuolo che
non rientra più nel ciclo del carbonio, ma nel terreno è fissato stabilmente.
Ad oggi, le biomasse soddisfano il 15% circa degli usi energetici primari nel mondo, con
55 milioni di TJ/anno (1.230 Mtep/anno)
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.
Il settore delle biomasse per usi energetici è probabilmente la più concreta ed
immediata FER. disponibile. Le principali applicazioni sono: produzione di energia
(bioenergia), sintesi di carburanti (biocarburanti) e sintesi di prodotti (bioprodotti).
Anche qui però si riproducono alcuni problemi comuni alle energie rinnovabili. I
rendimenti energetici bassi e le enormi superfici richieste. L’utilizzo di biomasse a fini
energetici non fornisce ottime rese ma è importante per una questione ambientale e
per un più corretto smaltimento dei rifiuti.
ENERGIA DAI RIFIUTI
L'energia da rifiuti è quella che si produce sfruttando il potere calorifico dei rifiuti dopo
processi di recupero e riciclo. Un impianto di questo tipo tenta, perciò, di risolvere
contemporaneamente due dei problemi topici dei paesi industrializzati:
approvvigionamento energetico e smaltimento dei rifiuti. Gli inceneritori sono impianti
principalmente utilizzati per lo smaltimento dei rifiuti mediante un processo di
combustione ad alta temperatura (incenerimento) che dà come prodotti finali un
effluente gassoso, ceneri e polveri.
Negli impianti più moderni, il calore sviluppato durante la combustione dei rifiuti viene
recuperato e utilizzato per produrre vapore, poi utilizzato per la produzione di energia
elettrica o come vettore di calore (ad esempio per il teleriscaldamento). Questi impianti
con tecnologie per il recupero vengono indicati col nome di inceneritori con recupero
energetico, o più comunemente termovalorizzatori. Un processo di termovalorizzazione
deve obbligatoriamente coniugare due importanti parametri: massima efficienza della
trasformazione energetica, costi minimi e minimo impatto per l'ambiente e per la salute
dei cittadini.
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Fonte: vedi nota 2
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