Il mondo dell`energia

MMXII
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Settore Comunicazione
di Iren Emilia S.p.a.
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“Lo Sviluppo Sostenibile è quello sviluppo
che consente alla generazione presente
di soddisfare i propri bisogni
senza compromettere la capacità
delle future generazioni
di soddisfare i loro propri bisogni”
(Rapporto Brundtland - 1987)
L'Energia
Nel mondo in cui viviamo siamo circondati da energia. Dall'energia del sole, del vento, del mare, dall'energia dei
terremoti e dei vulcani, dall'energia del fuoco, dall'energia dell'acqua che scorre. E' tuttavia difficile
definire con esattezza cosa sia l'energia. La definizione più comune e corretta è dire Energia è
la capacità di compiere lavoro. Questa definizione fa parte anche della nostra esperienza
quotidiana: per scalare una montagna dobbiamo fare un
lavoro contro la forza di gravità e abbiamo bisogno di
energia; per sollevare dei pesi facciamo lo stesso tipo
di lavoro e abbiamo bisogno di energia.
Questa energia ci viene fornita dal cibo di cui ci nutriamo
(ad esempio il pane, la carne, la frutta, la verdura, il latte) ed è immagazzinata
sottoforma di energia chimica che si rende disponibile quando gli alimenti vengono digeriti ed
assimilati dal nostro corpo.
Nel mondo vegetale, invece,
la clorofilla contenuta nelle
foglie dà alle piante la
c a p a c i t à d i c a p t a re
l’energia luminosa
direttamente dal sole e
produrre autonomamente le
sostanze nutritive per il
proprio accrescimento a
partire da anidride carbonica
ed acqua. In altre parole le
piante trasformano
l'energia luminosa del sole in
energia chimica e l'uomo e
gli altri animali utilizzano questa
energia
chimica per
produrre a loro volta l'energia necessaria ai propri cicli
vitali.
L’energia è essenziale per la vita. Il sole illumina, riscalda
e fornisce la maggior parte dell’energia utilizzata
da ogni forma di vita
vegetale, animale
o umana.
La vita ed i suoi processi sono basati
sulla trasformazione, l’utilizzazione,
l’immagazzinamento ed il trasferimento
dell’energia.
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L'Energia
L'energia può assumere diverse forme:
L’energia è necessaria non solo per i cicli biologici degli esseri viventi. Anche le macchine create dall'uomo per
migliorare le proprie condizioni di vita necessitano di grandi quantità di energia: per la produzione dei beni di
consumo, per far funzionare i macchinari delle fabbriche, per trasformare e conservare gli alimenti, per i trasporti,
gli elettrodomestici, i computer, le telecomunicazioni, ecc…
L’energia si può ottenere in vari modi, utilizzando diverse “fonti energetiche” come ad esempio il sole, l’acqua,
il vento, la legna, il carbone, il petrolio, il gas naturale, l’atomo…
Le fonti di energia si dividono in rinnovabili, assimilate alle rinnovabili e non rinnovabili.
Rinnovabili
Sono le fonti energetiche naturali, inesauribili, che si rinnovano continuamente: energia
solare, energia eolica, energia da biomasse, energia geotermica,
energia idroelettrica, energia del mare.
Assimilate alle Rinnovabili
Hanno la caratteristica comune di recuperare energia che
andrebbe altrimenti dispersa. Sono la cogenerazione, la microcogenerazione
distribuita e ogni intervento volto al risparmio energetico. A queste si
aggiunge l’idrogeno solo quando viene utilizzato come mezzo di trasporto
(vettore) delle fonti energetiche rinnovabili.
Non rinnovabili
Sono tutte le altre forme di
energia che, una volta consumate,
non possono essere rinnovate e quindi non sono
più disponibili (gas, carbone, petrolio, energia derivata
dall'atomo, ecc…).
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Le Fonti rinnovabili di Energia
L'Energia Solare
Il sole è una stella. Al suo interno l'altissima pressione e temperatura
provocano reazioni di fusione nucleare (vedi pag. 17) che
trasformano l'idrogeno in elio liberando un'enorme quantità
di energia.
L’enorme flusso di energia che arriva quotidianamente sulla Terra
è pari a circa 15.000 volte il consumo energetico mondiale di
un anno, e può essere convenientemente utilizzato.
Le tecnologie oggi disponibili per ricavare energia dal sole
sono:
Sistemi Fotovoltaici
Si basano sulla proprietà che hanno alcuni materiali di
generare energia elettrica se esposti alle radiazioni solari.
Allo stato attuale della tecnica, per avere l’elettricità sufficiente
per una famiglia (3 kW), occorre installare circa 24 metri quadrati
di pannelli su falda inclinata. Dunque 6 mq. in meno rispetto ai
30 mq. necessari solo qualche anno fa. Si pensa di poterne ancora
aumentare l'efficienza e la diffusione e quindi di ridurne i costi.
Pannelli Solari Termici
Sono delle specie di radiatori colorati di nero contenenti un fluido (acqua, aria o altri) che, se esposti alle radiazioni
solari, generano buone quantità di acqua calda per usi sanitari e per il riscaldamento degli ambienti.
Specchi Concentratori
Sono sistemi di specchi che concentrano la luce del sole e servono per produrre calore ad alta temperatura da
utilizzare in centrali elettriche. Nel luglio del 2010 è stata inaugurata Archimede, la centrale-prototipo ideata dal premio
Nobel Carlo Rubbia che, riprendendo l'idea degli specchi ustori del matematico siracusano da cui deriva il nome,
capta la luce solare con un sistema di specchi che seguono il percorso del sole concentrando il calore per la
produzione di vapore ad alta temperatura e quindi di energia elettrica. Raggiunge i 5 Megawatt di potenza ed è
da considerarsi uno degli impianti più innovativi al mondo: infatti per il trasporto del calore del sole utilizza
speciali sali fusi (brevetto ENEA) che consentono di raggiungere più elevate temperature d'esercizio (550 °C al posto
dei 400 °C del normale olio diatermico) e quindi una maggiore efficienza.
Sistemi e Tecnologie Bioclimatici
Sono sistemi e tecnologie avanzati per captare, accumulare, distribuire e controllare l'energia del sole all'interno
degli edifici, con conseguente risparmio delle fonti energetiche convenzionali.
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Le Fonti rinnovabili di Energia
Il Sole
Energia dal deserto
Sfruttare l'energia solare nel deserto del Sahara. Un gruppo di scienziati, in cui partecipa
anche il premio Nobel per la fisica Carlo Rubbia, ha lanciato il progetto Desertec. L'idea
si basa sul semplice fatto che in solo sei ore arriva nel continente africano una quantità
di energia solare pari a quella consumata nel mondo in un anno. Se i deserti nordafricani
e mediorientali fossero coperti da impianti solari per lo 0,3% della loro superficie potrebbero
rifornire di energia l'intero continente europeo oltre che la stessa area mediorientale e
nordafricana. A ciò si aggiunge l'assenza di emissioni Co2 nel processo di produzione
dell'elettricità. In estrema sintesi: energia pulita, rinnovabile e rivendibile. L'area mediorientale
potrebbe presto affiancare l'oro nero con l'oro giallo. Recentemente la fondazione Desertec
ha promosso una rete di cooperazione scientifica cui hanno aderito 18 università ed istituti
di ricerca del Nord Africa e del Medio Oriente per promuovere la realizzazione del concetto
"Energia pulita dai deserti" (Clean power from deserts) per diverse aree del mondo.
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Il Sole è costituito per l'80% da
idrogeno, per il 19% da elio e
per l'1% da tutti gli altri elementi
chimici.
Come tutte le stelle, si comporta
come una gigantesca centrale
nucleare: ad alimentarlo, infatti,
non sono le reazioni chimiche
ma quelle nucleari. Per l'enorme
pressione interna, l'urto tra le
particelle di idrogeno è di una
tale intensità da innescare
u n a f u s i o n e n u c l e a re.
L'idrogeno si trasforma in
questo modo in elio, liberando
una quantità spaventosa di
energia.
La temperatura superficiale è di
circa 6.000°C, mentre quella
interna raggiunge i 15 milioni
di °C. Questo meccanismo dura
da 4,5 miliardi di anni e terrà
in vita l'astro per altrettanto
tempo. Quando, tra 4,5 miliardi
di anni, tutto l'idrogeno sarà
esaurito, il Sole collasserà al
suo interno, esplodendo poi in
una gigante rossa che assorbirà
gran parte dei pianeti, Terra
compresa. Come tutti gli astri,
il Sole emette energia sotto
forma di radiazioni visibili,
infrarosse, ultraviolette, onde
radio a raggi X e un flusso di
particelle chiamato vento solare.
Una curiosità: l'energia generata
all'interno del Sole impiega oltre
un milione di anni per risalire
alla superficie e diffondersi nello
spazio.
Le Fonti rinnovabili di Energia
L'Energia Eolica
Il vento è generato dal calore del sole: enormi masse d'aria si riscaldano e salgono verso gli strati alti dell'atmosfera
richiamando aria più fresca. Si generano quindi spostamenti di grandi volumi d'aria che trasportano a distanza il
calore e si gonfiano di vapore acqueo che genera la pioggia. Sulle coste dell'Oceano Atlantico e del Mare del Nord,
sui rilievi della Corsica e della Sardegna, sui crinali dell'Appennino e delle Alpi ci sono zone continuamente battute
dal vento. Mediante aerogeneratori, che altro non sono che grandi mulini, l'energia del vento viene convertita
direttamente in energia meccanica. Può essere quindi utilizzata per il sollevamento d'acqua, per usi industriali
e soprattutto per la generazione di energia elettrica tramite alternatori collegati direttamente ai rotori. Verso
la fine del 2009, la capacità di generazione mondiale degli
aerogeneratori era di 157,9 gigawatt pari al
1,5% dell'elettricità consumata nel
mondo e sta crescendo rapidamente. Alcuni
paesi hanno raggiunto un coefficiente di
penetrazione della potenza eolica molto
elevato (a volte con incentivi governativi);
ad esempio, nel 2008, il 19% della produzione
elettricità di base raggiunto dalla Danimarca,
il 13% della produzione in Spagna e in
Portogallo, il 7% in Germania e in Irlanda.
Il Vento
L'Energia Eolica è una forma indiretta
di energia solare dal momento che sono
le differenze di temperatura e di pressione
indotte nella atmosfera dalle radiazioni
solari che pongono in movimento i venti
terrestri. Si calcola che il 2% dell'energia
solare ricevuta dalla Terra si converta
nell'energia cinetica dei venti. La
quantità di energia corrispondente è
enorme, pari a 30 milioni di TWh (1
terawattora = 1000 gigawattora) all'anno.
Pur tenendo presente che solo il 10% di
questa energia è disponibile a livello del
suolo, il potenziale complessivo è comunque
considerevole.
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Le Fonti rinnovabili di Energia
Il potenziale eolico è molto elevato nei paesi del Nord Europa per la posizione geografica delle coste che
guardano direttamente sull'Oceano Atlantico e sul Mare del Nord, dai quali soffia vento in continuazione. In Italia,
anche sull'Appennino, esistono zone ventose in cui possono essere installati gli aerogeneratori con buoni ritorni
energetici (si pensi al caso di Varese Ligure, sul passo Cento Croci tra Emilia e Liguria). Una pala eolica di grandi
dimensioni, nell'arco degli ultimi 20 anni, è passata da pochi Kw ad una potenza tipica di 1,5 MW con una velocità
del vento di soli 3-4 m/s . Considerando che la massima corrente erogata alle utenze domestiche è di 3 Kw, una
sola pala eolica è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di circa 1000 famiglie.
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Le Fonti rinnovabili di Energia
L'Energia da Biomasse: una questione di equilibrio
Le piante, tramite il processo di fotosintesi, accumulano energia solare convertendo l'anidride carbonica
atmosferica in materia organica (biomassa). Il bosco è un'enorme fabbrica di biomassa (legno). I rami secchi delle
piante cadono a terra e vengono raccolti durante le operazioni di pulizia. Il bosco, poi, può essere coltivato come
qualsiasi altra piantagione. Si taglia una certa percentuale di alberi lasciandone tuttavia altri in buona quantità:
gli alberi lasciati trattengono il terreno, crescono e mantengono quelle condizioni microclimatiche necessarie ai
semi per attecchire e generare nuove piante. Così il bosco coltivato ricresce naturalmente. Anche i residui delle
coltivazioni agricole (paglia, cascami, scarti) sono biomasse utilizzabili per produrre energia. L'energia che
si può ricavare dalle biomasse è quindi un'energia rinnovabile a patto che si raggiunga l'equilibrio tra quello
che si consuma e quello che si rinnova naturalmente: non avrebbe senso utilizzare biomassa in eccesso, in quanto
la natura non avrebbe il tempo di rinnovarsi, o biomassa importata da altri paesi. Il tempo di rinnovamento di un
bosco è stimato in 25-30 anni ed i consumi devono essere calibrati affinchè la rotazione dei tagli consenta un
costante rinnovamento della vegetazione.
Il Biodiesel
Alcune piante oleaginose (ad esempio
la colza) hanno la particolare proprietà
di immagazzinare velocemente
l'energia solare che viene convertita
in olio contenuto nei semi delle
piante stesse. Quest'olio, che ha un
notevole potere energetico, viene
estratto e convertito in un
combustibile - detto Biodiesel - ed
utilizzato dai motori che normalmente
funzionano a gasolio. L'energia da
Biodiesel è rinnovabile perchè
durante il suo accrescimento la pianta
assorbe C02 dall'atmosfera che poi
viene rilasciata nella stessa quantità
durante la combustione, a patto
ovviamente che vengano utilizzati
terreni a riposo non destinati a scopi
agricoli. E' stato calcolato che l'uso
del Biodiesel consente il risparmio di
2,2 tonnellate di anidride carbonica
per ogni tonnellata di gasolio
sostituito.
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Le Fonti rinnovabili di Energia
L'Energia Geotermica
Il nostro pianeta si è formato grazie
all'aggregazione della materia
che, attraendosi, collideva ad
altissime velocità creando una
massa incandescente.
Dopo essersi formata la Terra
si è lentamente raffreddata in
superficie, mantenendo tuttavia
all'interno un'elevata temperatura.
In talune zone del pianeta il calore risale
in superficie e può essere utilizzato per
la produzione di energia. L'acqua piovana
penetra fino a grandi profondità sotto
terra. Lungo il percorso entra a contatto
con le rocce calde e fuoriesce dalla
superficie terrestre sottoforma di acqua
calda o di vapore.
L'acqua calda viene utilizzata per il
riscaldamento, ed il vapore per produrre
elettricità grazie a turbine accoppiate
ad alternatori.
Le Centrali Geotermiche di Larderello
Larderello, in Toscana, è considerata la culla della geotermia e moltissimi sono tutt'oggi i visitatori italiani e stranieri. Nel
1904, proprio a Larderello, il Principe Piero Ginori accese cinque lampadine mediante una dinamo trascinata da un
motore alternativo utilizzante vapore endogeno. L'anno seguente fu costruita la prima centrale sperimentale da 20 kW. La
prima vera Centrale Geotermoelettrica, Larderello 1, entrò in servizio nel 1913 con un primo gruppo a turbina da 250 kW di
costruzione italiana (Tosi); in seguito la centrale fu potenziata con tre unità di 2500 kW. Nel 1944 la potenza raggiunse i
127000 kW, ma gli eventi bellici distrussero gran parte degli impianti. Oggi l'unità territoriale di Larderello controlla 14
centrali geotermoelettriche per una potenza installata complessiva pari a 316 MW. L'insieme di queste centrali coprono
complessivamente il fabbisogno regionale dei consumi domestici di energia elettrica delle famiglie della Toscana e dell'Umbria.
(fonte Enel Green Power)
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Le Fonti rinnovabili di Energia
L'Energia Idroelettrica
Al pari del vento, la pioggia è generata dal sole. L'acqua degli oceani e dei mari evapora
ed il vapore si addensa in nuvole che vengono trasportate dal vento lontano dalle zone
di evaporazione. Incontrando aria più fredda il vapore contenuto nelle nuvole condensa
e precipita al suolo sottoforma di pioggia, grandine o neve.
L'acqua piovana può essere raccolta in grandi invasi artificiali che, di solito, vengono
realizzati in alta montagna. L’acqua, contenuta nel bacino (ad una certa altezza dalla
centrale idroelettrica), viene fatta cadere in una condotta forzata che la conduce nella
centrale idroelettrica vera e propria dove fa girare una turbina. La turbina è accoppiata
ad un alternatore, che, ruotando, produce energia elettrica. Dalla caduta dell’acqua
si riescono ad ottenere grandi potenze.
E’ l’energia rinnovabile più utilizzata, in quanto meno costosa delle altre fonti (anche
non rinnovabili) e con una produzione costante nel tempo.
Le centrali
ad acqua fluente
Esistono tipi di centrali
idroelettriche che
sfruttano bassi dislivelli
ma grandi portate d'acqua, dette ad acqua
fluente: un esempio è
l'impianto IREN La Loggia
- Moncalieri (To) dove
viene sfruttato il dislivello
di pochi metri del fiume
Po (salto di 6 metri). La
portata d'acqua, pari a
70 metri cubi al secondo,
mette in movimento una
turbina Kaplan avente
una potenza efficiente
massima di 3,2 MW ed
una producibilità media
di 17.000 MWh/anno. Un
altro esempio è la centrale di Stura San Mauro
che sfrutta le acque del
Po, immediatamente a
valle della confluenza
dello Stura, per una
portata pari a 120 metri
cubi al secondo. Nella
centrale è installato un
gruppo di generazione
per una potenza massima
di 8 MW ed una
producibilità media di
41.000 MWh/anno.
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Le Fonti rinnovabili di Energia
L'Energia del Mare
Le maree sono variazioni periodiche di livello della superficie
del mare, ossia i movimenti verticali della massa liquida dovuti
principalmente all'attrazione che la luna esercita sulla superficie
liquida del nostro pianeta.
In genere, queste variazioni del livello del mare, coincidono
con il giorno lunare (24 ore, 52 minuti circa), durante il quale
si alternano solitamente due alte con due basse maree (la loro
differenza determina l'ampiezza della marea). Per circa sei ore si
ha il flusso (e cioè il livello del mare aumenta fino a giungere a
una altezza massima, detta alta marea), quindi, dopo una sosta
più o meno breve durante la quale il livello si mantiene invariato,
segue il riflusso per il quale il livello diminuisce per circa sei
ore, fino alla bassa marea. Dopo una sosta ricomincia il flusso
e il fenomeno si ripete con le medesime fasi.
I mari e soprattutto gli oceani sono interessati al fenomeno
delle maree, che risalgono per parecchi chilometri estuari e
fiordi: queste enormi masse d'acqua possono azionare con il loro
movimento turbine ed alternatori per la produzione di elettricità.
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La Centrale Mareomotrice
di Saint Malo' - La Rance
Nel nord della Francia, in Bretagna, sull'estuario
del fiume Rance nei pressi di Saint Malò sorge una
grande Centrale Mareomotrice, inaugurata nel
1966. In questa località il dislivello elevato
raggiunto dalle maree consente la caduta - di
alcuni metri - di grandi masse d'acqua, permettendo
così di trasformarne l'energia cinetica in energia
elettrica. Il flusso massimo che risale l'estuario
del fiume Rance è infatti di circa 18.000 metri
cubi d'acqua al secondo, e l'ampiezza massima
della marea è pari a 13 metri di dislivello. Tutto
ciò, accompagnato dal fatto che la marea si verifica
due volte al giorno, permette alla centrale di La
Rance di produrre ogni anno 600 milioni di kwh
coprendo il fabbisogno elettrico di 250.000 famiglie.
(fonte Edf - Electricité de France)
Le Fonti di Energia assimilate alle rinnovabili
La legge italiana considera rinnovabili altre fonti che, propriamente, rinnovabili non sono, ma che vengono assimilate
alle rinnovabili per incentivare l'uso razionale delle risorse. Infatti l'energia ottenuta dalle fonti assimilate è energia
recuperata da fonti di calore che andrebbe disperso, oppure energia risparmiata grazie all'uso di macchine più
efficienti ed all'adozione di speciali tecniche costruttive. Vediamo quali sono.
La Cogenerazione
I sistemi tradizionali esistenti per la sola produzione di energia termoelettrica hanno rendimenti molto bassi,
nell’ordine del 40% (cioè viene trasformato in energia poco più di un terzo dell'energia del combustibile).
Questo perchè le tecnologie utilizzate sono obsolete e perchè le acque calde di raffreddamento vengono disperse
nell’ambiente.
Una centrale di cogenerazione utilizza il
combustibile per azionare dapprima gli
alternatori per produrre elettricità. Durante
questa operazione si genera calore che , in
passato, non veniva recuperato con rendimenti
dell'ordine del 35 - 40%, quindi molto bassi.
Negli impianti di cogenerazione il calore,
che verrebbe disperso nell'ambiente,
viene recuperato per produrre acqua
calda per alimentare una rete di
teleriscaldamento a servizio di
abitazioni, uffici, edifici pubblici,
industrie. Con questi accorgimenti il
rendimento complessivo aumenta
(fino ad oltre l’80% nella stagione
invernale).
Con la cogenerazione, quindi, a
parità di energia prodotta, le
emissioni vengono pressoché
dimezzate. La cogenerazione è
quindi un modo intelligente di
utilizzare il potenziale energetico
contenuto all'interno dei combustibili
senza sprecarlo, salvaguardando l'ambiente.
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Le Fonti di Energia assimilate alle rinnovabili
Il Teleriscaldamento da Cogenerazione
L'acqua calda di raffreddamento di una centrale termoelettrica, nei sistemi tradizionali di produzione, non viene
utilizzata ma scaricata nell'ambiente (nei fiumi, nei laghi, nel mare, nell'aria) alterando l'ecosistema.
Invece nel teleriscaldamento da cogenerazione l’acqua calda di
raffreddamento della centrale viene recuperata e distribuita
in vari punti della città.
L’acqua calda (a 90 - 120 °C) viene
trasportata attraverso una
rete di tubazioni isolate
termicamente (coibentate)
per non disperderne il calore
e giunge fino agli edifici
allacciati. Qui, tramite un
apparecchio detto scambiatore
di calore installato al posto della
caldaia, cede il proprio calore
all’impianto dell' abitazione e
consente di riscaldare gli
ambienti fornendo anche acqua
calda per gli impieghi domestici.
Una volta ceduto il calore
l’acqua, scesa a 65°-70°C, ritorna alla centrale per recuperare
altro calore da distribuire alle
utenze e ricomincia il suo percorso.
Cosa sono le turbine?
Una turbina a gas converte l’energia derivata dalla combustione del gas metano (flusso di aria e gas ad alta pressione e
temperatura) in energia meccanica per muovere un rotore collegato ad un alternatore. Una turbina a gas è normalmente
composta da quattro parti (compressore, camera di combustione, turbina e condotto d'uscita). L’aria viene compressa e
rilasciata nella camera di combustione assieme al gas metano. La combustione provoca la violenta espansione dei gas che
escono ad alta pressione, temperatura (circa 1500°C) e velocità muovendo la turbina realizzata in materiali atti a resistere
alle alte temperature. La turbina aziona in parte il compressore dell’aria in entrata ed in parte l’alternatore ad essa collegati.
Se il calore dei gas combusti viene recuperato può essere utilizzato per la produzione di vapore che aziona una seconda
turbina a vapore (ciclo combinato). Una turbina idroelettrica (o a vapore), invece, è formata da un organo fisso, lo statore,
e da un organo mobile, la girante, costituita da pale che intercettano il flusso d’acqua proveniente dalla condotta forzata
(o il vapore) provocandone il movimento ed azionando un alternatore ad essa collegato.
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Alcuni impianti Iren di energia rinnovabile ed assimilata
La centrale idroelettrica "La Fornace" di Baiso (Reggio Emilia).
La centrale "La Fornace" ha una potenza di 1 MW, sfrutta il dislivello di 18 metri creato
da tre importanti traverse esistenti sul fiume Secchia ed è in grado di soddisfare il fabbisogno
energetico di circa 6.000 abitanti con un risparmio annuo di 4.000 tonnellate di CO2
e di oltre 1.600 Tonnellate Equivalenti Petrolio/anno. La centrale (25,50 metri di lunghezza
e 12,50 metri di larghezza) è totalmente interrata, così come la condotta forzata e il
collegamento tra l'impianto e la rete. Un impianto "invisibile" e a "impatto zero" che si
inserisce nell'ecosistema e valorizza il territorio grazie alla realizzazione di un piccolo
laboratorio sulle energie rinnovabili e di una pista ciclopedonale illuminata da lampioni
alimentati da energia fotovoltaica. A tutela della fauna ittica sono stati realizzati appositi
passaggi che consentono ai pesci di risalire il fiume. Il modello utilizzato è "a fessure
verticali (vertical slot)" modificabile per meglio rispondere alle esigenze della fauna ittica
presente. Il progetto si inserisce nella politica energetica del Gruppo Iren, caratterizzata
da una produzione di energia elettrica 100% eco-friendly tra idroelettrico, fotovoltaico e
cogenerazione.
La centrale
a ciclo combinato
di Reggio Emilia
A Reggio Emilia, il gruppo Iren
ha recentemente realizzato una
centrale a ciclo combinato.
L'impianto, di piccole
dimensioni (circa 55 MW), è
ad esclusivo servizio del
teleriscaldamento (presente
a Reggio Emilia sin dal 1980)
ed è il cuore di un efficiente
sistema cogenerativo (calore
+ elettricità) con un rendimento
complessivo attorno al 78%,
ben superiore a quello medio
raggiungibile da impianti
convenzionali che producono
separatamente gli stessi valori
di energia elettrica e termica.
La centrale, alimentata a gas
naturale, dispone di una
turbina a gas con una potenza
elettrica di circa 40.000 kW. I
fumi della combustione, a
circa 540°C, invece di essere
dispersi nell'ambiente, cedono
il calore ad una caldaia che
genera vapore e aziona una
turbina, producendo ulteriori
15.500 kW di energia elettrica.
All'uscita il vapore è ancora in
grado di generare energia termica per il teleriscaldamento per
una potenza di 46.000 kW, con
un rendimento ben superiore a
quello medio degli impianti
convenzionali.
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La termovalorizzazione dei rifiuti
La Termovalorizzazione: recupero di energia dai rifiuti
La natura non conosce il concetto di rifiuto: quello che è scarto per un essere vivente diventa alimento per altri.
Solo l'uomo genera rifiuti. Ogni cittadino produce annualmente oltre 500 kg di rifiuti. Se moltiplichiamo tale quantità
per tutti gli abitanti del posto in cui viviamo otterremo cifre impressionanti.
Occorre Ridurre alla fonte i rifiuti, Recuperare i materiali di scarto, Riciclare tutte le frazioni raccolte separatamente
(carta, vetro, plastica, lattine, organico, frazione verde, pile, batterie, farmaci scaduti, legname, ferro e metalli,
rifiuti ingombranti, elettrodomestici in disuso, pneumatici, ecc...). Solo al termine di tutte le possibili operazioni
di recupero e di riciclo può dunque parlarsi di utilizzo dei rifiuti per produrre energia. I termovalorizzatori sono
impianti complessi che utilizzano i rifiuti per produrre elettricità e calore che viene distribuito attraverso la rete
di teleriscaldamento.
La direttiva Europea 2008/98 CE prevede infatti una "gerarchia" nella gestione dei rifiuti: anzitutto la prevenzione
(cercare di produrne di meno), poi il riutilizzo, il riciclo, quindi il recupero di altro tipo, per esempio di energia
come avviene nei termovalorizzatori e, come ultima opzione che va progressivamente ad esaurirsi lo smaltimento
in discarica (art.4).
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La termovalorizzazione dei rifiuti
Come funziona
un Termovalorizzatore
Un termovalorizzatore utilizza i rifiuti
non recuperabili per la produzione di
energia elettrica e, ove esista la rete
di distribuzione, di calore per il
teleriscaldamento.
I rifiuti in ingresso possono - a seconda
delle tipologie dell'impianto - essere
sottoposti a selezione automatica per
estrarne le parti umide da avviare al
compostaggio ed assicurare così una
composizione costante del materiale
da avviare al combustore. Quindi i
rifiuti vengono avviati alla sezione
di combustione e postcombustione,
adatta a bruciare rifiuti con elevato
potere calorifico, ove sono installati
sistemi di recupero del calore. Un
sistema automatico di controllo della
combustione regola la portata dei
rifiuti in funzione della produzione
del vapore. La camera di combustione e la successiva camera
di post-combustione
(dove i fumi vengono mantenuti ad una certa temperatura per un certo periodo di tempo) garantiscono una decomposizione
completa degli inquinanti. Segue la sezione di recupero termico, dove i fumi della combustione producono vapore surriscaldato
ad alta pressione, che viene avviato alla sezione di produzione di energia elettrica, dove una turbina collegata ad un
alternatore provvede a trasformare in elettricità l'energia cinetica del vapore. Una parte del calore prodotto può anche essere
avviato ad alimentare una rete di teleriscaldamento. I fumi in uscita vengono quindi avviati ad una sezione di depurazione
fumi e trattamento delle acque di processo e delle polveri che permette la rimozione pressochè totale degli inquinanti.
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Le Fonti non rinnovabili di Energia
I Combustibili Fossili
Costituiscono oltre l’80% dell’energia utilizzata nel mondo perché hanno alti poteri
calorifici, sono immagazzinabili e facilmente trasportabili. Sono presenti in
natura in quantità limitata e sono fonti non rinnovabili. La loro combustione produce
energia ma genera gas inquinanti che, una volta immessi nell’atmosfera,
danneggiano l’ambiente (riscaldamento del pianeta per effetto serra, inquinamento
e piogge acide per effetto dei gas di combustione).
I combustibili fossili che al giorno d'oggi
vengono maggiormente utilizzati sono:
• il carbone, il combustibile fossile più
abbondante e meglio distribuito nel
mondo, ma anche il più inquinante
a causa del contenuto in zolfo,
metalli pesanti, fluoro, cloro e
loro composti.
• il petrolio (fonte utilizzata
nei suoi derivati: benzina,
cherosene, nafta, lubrificanti,
gasolio, bitume, GPL).
• il gas naturale, costituito
principalmente da metano ma anche da etano, propano
e butano (GPL) - la più pulita delle fonti non rinnovabili,
utilizzata nelle abitazioni e
nelle industrie.
16
L' origine dei
Combustibili Fossili
Milioni di anni fa resti di
o rg a n i s m i ( ve r t e b ra t i ,
invertebrati, marini e di
terraferma) rimasti sepolti sul
fondo dei mari, di lagune e di
laghi, subirono trasformazioni
chimico-fisiche anaerobiche
(in assenza di ossigeno) che
permisero la conservazione
dell'energia raccolta nelle proprie
cellule durante la loro vita. Nel
tempo si originarono i
giacimenti di petrolio e gas
naturale che oggi sfruttiamo
per bruciare in pochi istanti
quella stessa energia (di origine
solare) immagazzinata dalla
Terra nel corso dei tempi
geologici. Analogamente, la
trasformazione dei resti di
piante vissute in ere remote
ha dato luogo a giacimenti di
carbone, veri e propri magazzini
di energia chimica. E' questa la
ragione per cui tali combustibili
si dicono "fossili".
Le riserve mondiali di petrolio, gas e carbone, frutto di
processi durati milioni di
anni, si stanno rapidamente riducendo a ritmi
impressionanti (una centrale termoelettrica tradizionale
brucia il contenuto di una petroliera ogni 4 giorni). Da
qui la necessità di praticare sempre ed ovunque il risparmio
energetico, dando poi forte impulso e sviluppo alle
energie alternative, alle fonti rinnovabili e a sistemi
innovativi e non tradizionali di produzione dell'energia.
Le Fonti non rinnovabili di Energia
L'Energia Nucleare
L'atomo è l'unità della materia. Esso è costituito da un nucleo, formato da protoni e neutroni, circondato da una
nube di elettroni. Ogni volta che i nuclei subiscono una trasformazione, unendosi per formare un nucleo più
grande (fusione) o dividendosi in due o più nuclei più piccoli (fissione), avviene una liberazione di energia.
Per energia nucleare si intende l'energia generata dalle reazioni di fusione e di fissione nucleare secondo la
famosa relazione E = mc2 teorizzata da Albert Einstein (dove "E" sta per energia, "m" per massa e "c" per velocità
della luce). In altre parole, parte della materia si trasforma in energia.
Nella fusione nucleare gli atomi di idrogeno si fondono in atomi di elio liberando enormi quantità di energia.
Questo tipo di energia nucleare, molto più sicura e pulita dell'energia nucleare da fissione, è difficile da controllare
sulla Terra in quanto per innescare e mantenere la reazione occorre riprodurre le condizioni
che esistono all'interno delle stelle. Il reattore ITER, la cui costruzione è già iniziata
a Cadarache, in Francia, è un progetto internazionale a cui partecipano Europa, Stati
Uniti, Cina, Russia, India, Giappone e Corea del Sud. ITER dovrà dimostrare la fattibilità
scientifica della fusione nucleare, aprendo la strada ad impianti
che sfrutteranno la stessa tecnologia per produrre energia elettrica.
Nella fissione nucleare si sfrutta invece la proprietà di alcuni
elementi, come l’uranio, che hanno la capacità - in particolari
condizioni - di scindersi in elementi più leggeri sprigionando energia. Questa reazione è
utilizzata nelle centrali nucleari esistenti ove il calore che si sprigiona dalla scissione dell'uranio
viene utilizzato per produrre
vapore che, a sua volta,
viene impiegato per produrre energia tramite
turbine ed alternatori. In Francia circa il 70% dell'energia
è prodotta per via nucleare da fissione
da oltre 50 centrali disseminate su tutto
il territorio, molte delle quali al confine
con l'Italia. Nell'Unione Europea il 14%
dell'energia proviene dall'atomo. In Italia,
oggi, non esistono centrali nucleari attive
per scelta della popolazione, anche se gran
parte dell'energia importata dall'estero (16%
del totale, principalmente da Francia, Svizzera
e Slovenia) è di produzione nucleare.
17
I vettori di Energia
L'Idrogeno
L'idrogeno è un gas molto versatile: se bruciamo l'idrogeno ottieniamo acqua e calore; se utilizziamo l'idrogeno
all'interno di una cella a combustibile otteniamo direttamente elettricità e acqua.
L'idrogeno è, assieme all'elio, il principale costituente delle stelle, come il Sole. L'idrogeno, da solo, non esiste
sulla superficie terrestre. Di conseguenza esso non può essere di per sé considerato una fonte di energia,
ma soltanto un vettore, cioè un mezzo per immagazzinare e trasportare l'energia prodotta da altre fonti.
Se le fonti di partenza sono rinnovabili allora l'idrogeno trasporterà energia rinnovabile (ad esempio energia
captata dai pannelli solari utilizzata per produrre idrogeno dall'acqua).
Se la fonte di partenza è nucleare, allora l'idrogeno trasporterà l'energia
nucleare.
Se le fonti da cui l'idrogeno deriva non sono rinnovabili, allora l'idrogeno
trasporterà energia non rinnovabile, con la conseguenza che la quantità di
anidride carbonica generata per produrre idrogeno (ad esempio dal metano o
dal petrolio o dal carbone) sarà pari o superiore a quella che si produrrebbe
se il metano o il petrolio o il carbone fossero bruciati direttamente in una
centrale elettrica.
18
Le celle a combustibile
Il principio di funzionamento delle
celle a combustibile è assimilabile
a quello di una pila con la
differenza che i reagenti non sono
immagazzinati all'interno della
stessa ma vengono forniti
dall'esterno. Nella cella a
combustibile entrano un combustibile
(tipicamente idrogeno) e un
ossidante (ossigeno o aria).
Diversamente che nelle batterie
comuni, nella cella a combustibile
la materia attiva (idrogeno e
ossigeno) viene continuamente
rinnovata e quindi la corrente
elettrica puo' essere erogata
indefinitamente se si mantiene
l'alimentazione di combustibile e di
gas ossidanti. Gli unici prodotti
della reazione sono corrente
elettrica, calore ed acqua; il
rendimento complessivo è molto
superiore rispetto ai sistemi
convenzionali di conversione
dell'energia.
Il Contesto Energetico
Le fonti primarie di energia*
La crisi economica, iniziata nella seconda metà del 2008, sta determinando un forte rallentamento dell’economia mondiale e una
fase recessiva delle economie occidentali (la peggiore dal 1929)
i cui esiti finali sono tuttora molto incerti. L’andamento della
domanda di energia mostra sensibili differenze tra le aree
geopolitiche. I paesi emergenti e quelli in via di sviluppo
registrano una continuazione della crescita della domanda
di energia in atto da anni (+3,7% all’anno nel periodo 19952008), trascinata in modo particolare dalla domanda di energia
in India e in Cina (circa 5% e 6,5% all’anno nel periodo 19952008). Per i paesi OCSE (Europa, Canada, Giappone, Messico, Nuova
Zelanda, Stati Uniti) la crisi prefigura invece una flessione netta
della domanda. L'Unione Europea attualmente importa il 55% dell'energia
consumata e potrebbe raggiungere il 70% nei prossimi 20-30 anni. Nel 2030
potrebbe importare l'84% del gas consumato, il 59% del carbone e il 94% del petrolio.
In Italia la domanda di energia primaria, nel 2009, si è attestata sui 180,2 Mtep (milioni di tonnellate di petrolio
equivalenti) come evidenzia il Rapporto Energia Ambiente
ENEA 2009: il dato scaturisce da una contrazione
significativa dell' apporto delle fonti fossili, pur a
fronte della crescita delle rinnovabili (+13,7%) e
delle importazioni di energia elettrica (+11%). La
caduta della domanda di energia primaria,
rispetto ai valori del 2008 (-5,8%) evidenzia una
accelerazione, rispetto alla discesa dei consumi
primari, che si registra ormai da 4 anni. La
composizione percentuale della domanda per fonte,
conferma la specificità italiana, nel confronto
con la media dei 27 paesi dell'Unione Europea,
relativamente al maggior ricorso a petrolio e
gas, all'import strutturale di elettricità (circa il
14 % dell' elettricità consumata in Italia è importata
principalmente da fonte nucleare), al ridotto
contributo di combustibili fossili solidi (7% totale
dei consumi primari di energia) e al mancato ricorso
alla fonte nucleare, seppure il nucleare sia presente a livello
di energia elettrica di importazione.
* Per FONTE PRIMARIA si intende la fonte di energia non ancora trasformata in energia elettrica, meccanica, chimica ecc...(petrolio, gas naturale, uranio, carbone)
19
L'Impatto Ambientale
L'Effetto Serra Naturale
Il sole emette enormi quantità di energia sottoforma di radiazioni. Una parte di questa energia, che viene irraggiata
in tutte le direzioni, è assorbita dalla Terra la quale avrebbe una temperatura di - 18°C se fosse priva di atmosfera.
Ma la Terra presenta una temperatura media di + 15°C. Ciò è spiegabile unicamente con un innalzamento della
temperatura per effetto dell’atmosfera terrestre. Questa differenza di temperatura è chiamata effetto serra
dell’atmosfera. Ed è proprio grazie a questo effetto serra naturale dell’atmosfera che la Terra è abitabile, pur
presentando notevoli differenze di temperatura tra le diverse zone geografiche. E' come se la Terra avesse attorno
a sè un'enorme serra naturale (l'atmosfera) che, trattenendo una parte dell'energia proveniente dal sole, la ridistribuisse
dalle zone più calde a quelle più fredde. I gas maggiormente responsabili di questo fenomeno, oltre al vapore acqueo,
sono l'anidride carbonica, il metano e il protossido di azoto.
Il gigantesco Effetto Serra
di Venere
Venere ha una temperatura superficiale
di 450°C dovuta in gran parte all’effetto
serra. Pur essendo simile alla Terra per
molti aspetti, la maggior vicinanza di
Venere al sole ha dato origine ad un
effetto serra abnorme che ha causato la
progressiva evaporazione degli oceani e
la sempre maggior quantità di anidride
carbonica nell’atmosfera. Una volta
innescato questo processo, la temperatura
è cresciuta al punto da permettere
l’esistenza di acqua solo allo stato gassoso.
L’acqua degli oceani si è trasferita
nell’atmosfera. Alle alte quote l’acqua
delle nubi viene ionizzata dalla radiazione
ultravioletta e si scinde in idrogeno e
ossigeno che vanno a reagire con il biossido
di zolfo emesso dai molti vulcani in
attività. Si è formata in tal modo l’alta
atmosfera di Venere che è composta
essenzialmente da acido solforico, che
conferisce il tipico colore giallo pallido
alle nubi che ricoprono il pianeta.
20
L'Impatto Ambientale
L'Effetto Serra generato dall'uomo
L'effetto serra naturale si verifica da milioni di anni e, in
base alle annotazioni del Medioevo, non emerge alcun
influsso dell’uomo sul clima. La popolazione della Terra
relativamente bassa (ha superato la soglia dei 2 miliardi
solamente nel 1925) e i processi produttivi utilizzati fino
al ventesimo secolo rendevano impensabile un qualsiasi
effetto delle attività umane sugli eventi climatici.
Tutto è cambiato con l’avvento dell’industrializzazione,
che è stata accompagnata da una costante crescita della
popolazione resa possibile dal miglioramento delle condizioni
di vita. Da allora i consumi di combustibile impiegato nelle
abitazioni, nelle fabbriche e nei trasporti sono sempre più
aumentati. Tutto ciò ha portato a un sempre maggiore inquinamento dell’ambiente causato dall’uomo, non solo
attraverso l'anidride carbonica prodotta per combustione,
ma anche attraverso il metano generato dai processi di digestione/putrefazione e attraverso gli altri inquinanti che
vengono rilasciati senza sosta nell'ambiente.
La Rivoluzione Industriale
La rivoluzione industriale è
stata caratterizzata da
invenzioni e scoperte.
Possiamo ricordare: la
macchina a vapore (1765),
la rotaia in ghisa (1775), la
macchina a vapore ad alta
pressione (1798), la
locomotiva a vapore (1804),
la sintesi dell’urea (1828),
la fune metallica (1834), il
getto d’acciaio (1851), la
lampadina a incandescenza (1854), il processo sodaammoniaca (1863), la dinamo (1866), la macchina a
benzina (1875), la turbina a vapore (1884), la
teletrasmissione di corrente elettrica (1891) oltre a numerose
invenzioni e scoperte in materia di agrochimica. Ciò ha
comportato una crescita costante del consumo di carbone
seguita dall'aumento costante, a partire dal 1850 circa, del
consumo di petrolio.
21
L'Impatto Ambientale
I Cambiamenti Climatici
L’emissione incontrollata dei gas serra è
causa primaria dei cambiamenti climatici
che influiscono sulla salute umana e sui
sistemi ecologici terrestri ed acquatici.
Oggi, i principali effetti dei cambiamenti
climatici sono l'aumento della
temperatura della Terra (dal 1860 la
temperatura media è aumentata di 0,6°C);
l'aumento delle precipitazioni soprattutto
nell’emisfero Nord e la diminuzione delle
piogge nelle regioni tropicali e subtropicali; l'aumento nella frequenza e
nell’intensità di eventi climatici estremi
come alluvioni, tempeste, ondate di caldo
o freddo eccessivo; l'aumento del rischio
di desertificazione in alcune zone; la
diminuizione dell’estensione dei ghiacci
e la crescita del livello del mare (10 –
25 cm negli ultimi 100 anni).
In futuro questi cambiamenti influiranno
sempre più sugli equilibri naturali e sulla
vita umana se non verranno compensati da
una consistente riduzione delle emissioni e da una adeguata ricostituzione dell’ambiente naturale (ad. es.
interventi di rimboschimento e riforestazione, di bonifica di terreni inquinati, di smantellamento di impianti ad
alto impatto ambientale, di ripristino di terreni degradati).
La distruzione delle foreste
Si calcola che ogni minuto venga distrutta un'area di foresta equatoriale delle dimensioni di un campo da calcio, giorno e
notte, per far spazio all'allevamento del bestiame e ricavare legname a basso costo che spesso viene impiegato in applicazioni
usa e getta. Nei nostri ipermercati troviamo sedie da giardino a basso costo realizzate in legno tropicale! Un albero impiega
molti anni a crescere e viene distrutto in pochi minuti. Le foreste ed i boschi ASSORBONO NATURALMENTE l'anidride carbonica
dell'atmosfera. Occorre ampliare e preservare il patrimonio forestale e boschivo: localmente reimpiantando i boschi, e
globalmente con consistenti aiuti economici che consentano alle popolazioni indigene di essere retribuite per preservare
e coltivare la foresta piuttosto che accettare venga distrutta per pochi dollari.
22
L'Impatto Ambientale
L'Impatto Ambientale dei Combustibili Fossili
Oltre all’aumento dei gas serra (essenzialmente aumento dell'anidride carbonica nell'atmosfera) l’uso dei combustibili
fossili provoca altri tipi di inquinamento.
Le Piogge Acide
Le piogge acide si formano quando gli ossidi di zolfo e di azoto generati dalla combustione del carbone e dei derivati
del petrolio, combinandosi con il vapore acqueo presente nell’atmosfera, generano molecole rispettivamente di
acido solforico e acido nitrico che, prima di precipitare a terra insieme alla pioggia, possono essere trasportate
dai venti anche molto lontano dal posto in cui si sono formate. Le molecole inquinanti possono essere trascinate
a terra anche dalla neve o dalla nebbia o, ancora, possono precipitare al suolo come polveri. Il problema delle piogge
acide è nato con la rivoluzione industriale e da allora ha continuato ad aggravarsi. L'impatto a livello locale è
riconosciuto da tempo, soprattutto nelle regioni densamente industrializzate. Solo di recente si è arrivati a comprendere
la vera portata di questa forma d’inquinamento. In tutto il Nord Europa le piogge acide hanno corroso edifici e
monumenti, danneggiato coltivazioni e foreste e messo in serio pericolo, se non addirittura distrutto, intere
popolazioni di pesci lacustri. Nel 1984 alcuni studi ambientali rilevarono che quasi la metà degli alberi della
Foresta Nera - che si estende verso nord per 160 chilometri nell'area dove si congiungono i confini di Svizzera,
Francia e Germania - aveva subito danni provocati dalle piogge acide.
23
L'Impatto Ambientale
Alcuni gravi episodi
Belgio - Valle del Meuse, 1930
Nel Dicembre del 1930, ben 63
persone morirono durante cinque
terribili giorni di smog. I segni ed
i sintomi (difficoltà di respirazione, irritazione degli occhi,
tosse persistente) apparvero subito
causati da un gas irritante, il
biossido di zolfo.
Donora, Pennsylvania, USA,
1948
20 persone morirono e ben 7000
soffrirono gravemente gli effetti
di una settimana di smog
nell'Ottobre del 1948 a Donora,
in Pennsylvania. Le persone già
sofferenti di cuore o di malattie
respiratorie furono le più colpite.
I sintomi furono principalmente
quelli respiratori e secondariamente quelli gastrointestinali
tra cui nausea e vomito.
Londra, Inghilterra
1948-1956
In tre occasioni, nel 1948, 1952
e 1956, morirono complessivamente 5000 persone. Nel solo
Dicembre del 1952 si verificarono
almeno 3000 decessi dovuti a
smog. Durante ognuno di questi
episodi ricorrevano le condizioni
tipiche del fenomeno: aria
stagnante, nebbia e contemporanea emissione senza controllo
di inquinanti nell'atmosfera.
24
Lo Smog
Lo smog si presenta come una miscela di fumo e nebbia (dalla contrazione dei
nomi inglesi "smoke" per fumo e "fog" per nebbia). E' costituito da sostanze
che si formano in seguito a complesse reazioni chimiche provocate
dall'interazione tra la luce solare e i fumi della combustione di carbone e
derivati del petrolio. Lo smog tende a formarsi nelle aree urbane dove l'aria
è stagnante e non riesce a disperdersi naturalmente. La storia recente ricorda
alcuni gravi episodi causati dallo smog (vedi finestra). Oggi la situazione è
cambiata rispetto al passato. Non viene più utilizzato il carbone per il
riscaldamento degli edifici. Sono state installate centraline per il monitoraggio
della qualità dell'aria e, non appena i valori superano le soglie di rischio, le
città vengono chiuse alle auto e può anche essere limitato l'utilizzo degli
impianti di riscaldamento nelle abitazioni.
L'Impatto Ambientale
L'Impatto Ambientale dell'Energia Nucleare
A parità di elettricità prodotta, l'energia nucleare - se ottenuta da impianti dell'ultima generazione - può essere
considerata una delle risorse a minor impatto ambientale nel senso tradizionale del termine. Non è fonte di emissioni
inquinanti, quali solfuri, polveri o gas responsabili dell'effetto serra. In attesa che si possa finalmente utilizzare
l'energia nucleare da fusione (sicura e pulita), rimane il problema ambientale delle centrali nucleari a fissione
che comporta altri due tipi di rischi:
I rischi di processo
Sono i rischi di incidente e di fuga di materiale radioattivo (come è avvenuto negli incidenti di Chernobyl e di
Fukushima) che possono essere considerevolmente ridotti con l'adozione di appropriate misure di sicurezza sia in
fase di progettazione del reattore che nella successiva fase di gestione.
I rischi legati allo smaltimento delle
scorie radioattive
In generale una centrale nucleare, pur non
generando gas serra, produce una certa
quantità di “scorie” che devono essere
correttamente riprocessate. Al termine,
le scorie a più alta radioattività, pur
essendo prodotte in volumi relativamente
bassi, devono essere confinate in
depositi di stoccaggio permanente.
La radioattività, infatti, è un fenomeno
fisico per cui nuclei instabili si
trasformano in nuclei stabili di altri
elementi emettendo radiazioni nucleari.
Il nucleo instabile può rimanere nel suo
stato radioattivo per un periodo di tempo
che varia da una frazione di secondo a
milioni di anni. Le radiazioni emesse dal
materiale radioattivo di scarto, se non stoccato
in luoghi sicuri ed inaccessibili, potrebbero
danneggiare in modo grave i tessuti biologici
intaccando il patrimonio genetico delle
cellule e causando il cancro o mutazioni
genetiche ereditarie.
25
L'Impatto Ambientale
L'Impatto Ambientale dell'Energia Rinnovabile
Le fonti rinnovabili di energia presentano l'indubbio vantaggio della non esauribilità e della mancanza totale di
emissioni in atmosfera. Hanno anche un impatto ambientale relativamente ridotto e facilmente superabile.
Le centrali solari occupano vaste estensioni di terreno. Il problema si può ovviare collocando gli
impianti in aree isolate ed aventi un forte irraggiamento solare per aumentare l’efficienza dei medesimi.
Inoltre i pannelli fotovoltaici possono essere collocati sui tetti delle abitazioni senza occupare
prezioso suolo agricolo (c.d.tetti fotovoltaici) ed usufruire di contributi pubblici per la loro installazione.
I mulini delle centrali eoliche per molte persone sono anche gradevoli dal punto di vista paesaggistico
ed hanno un enorme beneficio in termini ambientali (un aereogeneratore può raggiungere la potenza
di oltre 1 Megawatt con una sola pala rotante che gira silenziosamente a bassa velocità).
I grandi bacini artificiali senza dubbio possono modificare l’ambiente circostante: la costruzione
di un invaso determina l'evacuazione
degli animali e provoca
la sommersione della
vegetazione; se tuttavia
viene realizzata a regola
d’arte crea un nuovo
ambiente e un nuovo
ecosistema che può
essere anche molto
suggestivo.
Le centrali
geotermiche
potrebbero avere
un certo impatto
paesaggistico sull’
ambiente circostante,
che è tuttavia
facilmente superabile,
ad esempio, da
schermature con
vegetazione d'alto
fusto.
26
Il Risparmio Energetico
Salvaguardare l'Ambiente
I mutamenti del clima devono farci riflettere
sull'uso delle risorse della Terra, sugli sprechi
nei paesi industrializzati e sullo sfruttamento
economico dei paesi in via di sviluppo.
Per introdurre fonti di energia pulita, per favorire
prodotti non nocivi per l'ambiente, per arrestare
la deforestazione e rigenerare gli equilibri naturali
non ci si può affidare unicamente alle leggi del
mercato, che tendono - per loro natura - alle
soluzioni meno costose per raggiungere il
massimo profitto. Bisogna imparare a tener
conto dei costi reali, considerando anche
l'impatto che arrechiamo all'ambiente
acquistando o producendo un bene di
consumo.
Il Protocollo di Kyoto
Nel 1997, a Kyoto in Giappone, è stato firmato un accordo per diminuire
i gas-serra. L'Italia avrebbe dovuto complessivamente ridurre, entro
il 2010, le proprie emissioni del 13,6%. Se non venissero ridotte
le emissioni dei gas climalteranti a livello mondiale, potrebbero avverarsi
le previsioni più pessimistiche: scioglimento dei ghiacci, innalzamento
del livello dei mari, intensificazione dei fenomeni atmosferici
estremi. Entro il 2012 tutti i paesi che lo hanno accettato, Italia
compresa ed Unione Europea in testa, dovrebbero ridurre le proprie
emissioni secondo le percentuali stabilite dall’accordo. Tuttavia la
recente crisi economica mondiale non ha certo favorito l'adozione di
misure contro l'emissione dei gas climalteranti. Gli USA, ad esempio,
non hanno ancora ratificato il protocollo e molte nazioni, Italia
compresa, hanno ripetutamente derogato all'accordo per non caricare
le imprese di costi aggiuntivi in un momento di crisi globale.
Alcuni economisti pensano invece che le sfide introdotte dall'accordo
di Kyoto costituiscano una irripetibile occasione per la diffusione di
tecnologie ambientalmente sostenibili in grado di accelerare la ripresa
economica per il prossimo futuro (green economy).
27
Il Risparmio Energetico
Il ruolo dei Cittadini: l'Energia in casa
Forse non tutti sanno che i consumi di elettricità dovuti all’illuminazione delle
abitazioni rappresentano una percentuale significativa dell’energia utilizzata delle
famiglie italiane e incidono notevolmente sulle bollette. Anche gli elettrodomestici
sono parte integrante della casa e delle attività domestiche tanto da far spesso parte
dell’arredamento. Essi provocano un consumo energetico non secondario ed è
importante che questo aspetto venga valutato sia in fase di acquisto che nell’uso degli
stessi, facendo attenzione all'etichettatura (A, A+ e A++ sono le classi a maggiore
efficienza energetica).
Dunque la salvaguardia dell'ambiente passa innanzitutto attraverso la riduzione
dei consumi: non ha senso sprecare energia, se non altro perché l’energia costa e ogni
risparmio determina un beneficio economico (oltre che ambientale). Tutto questo non
comporta alcuna rinuncia al nostro tenore di vita.
Per compensare le
emissioni...
coltiva la foresta
Le famiglie italiane sono
responsabili di più del 30%
dei consumi energetici
totali e del 27% delle
emissioni nazionali di gas
serra (18% per usi negli
edifici e 9% per usi di
trasporto). Una famiglia di
4 persone consuma circa 7
kWh al giorno bruciando 2
kg di petrolio e liberando
quasi 2.800 litri di CO 2 ;
produce ogni giorno oltre 4
kg di rifiuti; consuma circa
1.000 litri d’acqua al giorno
tra consumi diretti ed
indiretti. Per compensare le
emissioni di CO2 di una
famiglia tipo di 4 persone
occorre coltivare, ogni
anno, oltre 12.000 mq di
foresta. Esistono organizzazioni internazionali che
permettono, a fronte del
versamento di un contributo
abbastanza modesto, di far
coltivare la foresta equatoriale ai contadini del luogo
per compensare le emissioni
di anidride carbonica piuttosto che farla distruggere
per pochi dollari per ricavarne
legname.
(fonte lifegate - www.lifegate.com)
28
Il Risparmio Energetico
L'efficienza energetica nelle abitazioni: la Bioedilizia
L'edilizia tradizionale è almeno in parte responsabile dell'inquinamento atmosferico, del consumo eccessivo di
energia e della produzione di rifiuti. La bioedilizia si prefigge di migliorare la qualità degli edifici per migliorare
la qualità della vita e dell'ambiente, attraverso l'uso di sostanze naturali facilmente degradabili e riciclabili e
tramite la progettazione di sistemi e di impianti ad alta efficienza e basso consumo, e quindi minimo inquinamento.
Ad e s e m p io , i l
risparmio di energia
si ottiene attraverso
l’isolamento del tetto
(coibentazione solai);
l’isolamento delle pareti
esterne (dall’interno,
dall’esterno, oppure
nell’intercapedine);
l’isolamento del cassonetto
dell’avvolgibile;
l’installazione di pannelli
isolanti dietro i
termosifoni; l’installazione di
nuove guarnizioni sui
serramenti e dei doppi vetri;
l'isolamento delle tubazioni che
trasportano acqua calda;
l'installazione di valvole
termostatiche sui
t e r m o s i fo n i e d i u n
termostato; la sostituzione
periodica della caldaia.
Quanto consumano le abitazioni?
2
Attualmente in Italia il fabbisogno energetico negli edifici è quantificabile mediamente in 160-200 kWh/m /anno.
Buona parte di questa energia è dispersa nell'ambiente. Basta fare un confronto tra i consumi energetici degli edifici in Italia,
Svezia e Germania. In Svezia lo standard per l’isolamento termico degli edifici non autorizza fabbisogni energetici superiori
a 60 kWh al metro quadro all’anno. In Germania il valore medio è di 80-90 kWh al metro quadro all’anno. Se ci allineassimo
agli standard svedesi il fabbisogno energetico per il riscaldamento degli ambienti nel nostro paese scenderebbe di circa il 70%.
Se ci limitassimo agli standard tedeschi il fabbisogno si ridurrebbe del 50%.
29
Il Risparmio Energetico
Aumentare l'efficienza energetica nelle abitazioni: cosa fare?
Illuminazione: limitare al massimo l'utilizzo di lampade ad incandescenza ed utilizzare
invece le lampade a risparmio energetico; evitare i lampadari con molte lampadine
(a parità di potenza, più lampadine consumano molta più energia di un’unica lampadina)
e scegliere la posizione più opportuna ove installarli.
Elettrodomestici: preferire quelli con la classe energetica più elevata possibile (la A
o la tre A). Utilizzare a pieno carico lavatrice e lavastoviglie scegliendo i programmi
a basse temperature e non superare le dosi di detersivo consigliate. Non introdurre
cibi caldi nel frigorifero o congelatore, tenere gli sportelli aperti il meno possibile,
controllare periodicamente le guarnizioni.
Riscaldamento: mantenere di giorno la temperatura di circa 20°C (ogni grado in meno
fa risparmiare il 7% sulla spesa di riscaldamento) e, durante la notte, a 16°C.
Raffrescamento: mantenere la differenza di temperatura tra l'esterno e l'interno non
superiore a 4 gradi. Pulire spesso il filtro del condizionatore.
30
Le lampade a basso
consumo
Il consumo privato per
l'illuminazione interna
degli ambienti è attorno
al 15% della bolletta
elettrica familiare; le
vecchie lampade ad
incandescenza hanno
un'efficienza luminosa
tipica di soli 13
lumen/Watt ed una vita
media di circa 1000 ore.
Le lampade fluorescenti
compatte hanno invece
un'efficienza di 55-80
lumen/Watt ed una vita
media di circa Un'altra
soluzione è la vecchia
lampada al neon, che ha
un'efficienza tipica di 5060 lumen/Watt ed una
vita media di circa 10000
ore. Dal 1° settembre
2010 è vietata la vendita
delle lampade ad
incandescenza di potenza
superiore ai 75 watt. Dal
1° settembre 2011 il
divieto si estenderà alle
lampade da 60 watt. Dal
1° settembre 2012 sarà'
la volta delle lampade di
potenza compresa tra i
25 e i 40 watt, mentre
dal 1° settembre 2016 il
divieto sarà esteso alle
lampade alogene a bassa
efficienza.
Il Risparmio Energetico
Il Risparmio Energetico nei trasporti
Il trasporto su gomma (autovetture, camion, autocisterne ecc...) è responsabile
di circa il 23% delle emissioni di gas inquinanti ed è anche tra le principali
cause di inquinamento acustico e di spreco energetico. Il rendimento energetico
del trasporto su gomma è il più basso tra tutti i tipi di trasporto merci. Se
a questo aggiungiamo il fatto che, molto spesso, nei viaggi di ritorno i camion
viaggiano vuoti, l'efficienza complessiva si riduce ulteriormente. Occorre sviluppare
sistemi di trasporto intermodali (cioè l'integrazione tra i vari mezzi di trasporto,
ad esempio treno-camion) e preferire l'utilizzo della ferrovia nelle spedizioni
a medio e lungo raggio: il treno ha una efficienza energetica superiore, ha una
sede propria, è più sicuro e costa meno.
Per ridurre i consumi energetici e migliorare la vita nelle nostre città occorre
promuovere i mezzi di trasporto a ridotto impatto ambientale ed il trasporto
pubblico; limitare il traffico nelle città mediante la realizzazione di parcheggi
scambiatori; promuovere forme di uso multiplo delle autovetture (c.d. carsharing).
Le autostrade del mare
Per autostrada del mare si intende
una modalità di trasporto merci
basata su reti marittime, che
sostituiscono in tutto o in parte
quelle terrestri, pur essendo
integrate con le stesse tramite
snodi di partenza e arrivo in
modo da formare un sistema
integrato unitario. Negli ultimi
anni il trasporto merci è
aumentato notevolmente nei porti
mediterranei europei, sia verso i
porti del Nord Europa sia nei
collegamenti con gli altri porti
mediterranei, del Nord Africa o
dei Paesi di Levante. Tuttavia in
molti Paesi mediterranei l'anello
debole della catena logistica è
rappresentato dall'utilizzo della
via marittima. Così se Spagna e
Francia hanno migliorato le loro
posizioni (a livello di traffico
portuale) l'Italia, nonostante la
posizione geografica, rischia di
non riuscire ad assicurare servizi
di linea in grado di coprire l'intero
bacino mediterraneo. Aumentare
il livello di integrazione delle
linee italiane nel sistema di
trasporti transeuropeo significa
cogliere un'occasione di sviluppo,
favorita peraltro dalla splendida
posizione geografica dell'Italia
nel Mediterraneo.
31
Il Risparmio Energetico
Il Risparmio Energetico nell'industria
Dai processi industriali deriva il 19% delle emissioni di anidride carbonica. Alle imprese,
comunque, interessa ridurre il consumo di energia in quanto, specialmente in Italia, l'energia
è costosa e quindi un risparmio energetico si traduce in un immediato risparmio
economico. Per questo molti imprenditori affidano ad una ESCO (vedi finestra) l'analisi dei
consumi della propria impresa per una loro consistente riduzione. Il risparmio energetico
all'interno delle imprese ha una ricaduta positiva sull'innovazione tecnologica e sullo
sviluppo di prodotti a più alto valore aggiunto e minore impatto ambientale creando
nuova occupazione qualificata e riducendo la dipendenza energetica dall'estero.
Se sino a qualche decennio fa il costo dell'energia era irrisorio per cui non era economicamente
conveniente adottare soluzioni impiantistiche più efficienti, oggi la situazione è cambiata
e, nelle industrie, si stanno progressivamente diffondendo sistemi quali la cogenerazione,
l'utilizzo degli scarti di produzione a scopi energetici, il
monitoraggio e controllo dei processi,
la lavorazione in linea, i
motori ad alto
rendimento, tutti
volti a limitare
fortemente lo
spreco di
energia.
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Che cosa e' una
ESCO ?
È una società di servizi
integrati per l'energia,
che realizza interventi
globali di risparmio
energetico basati
sull'incremento
dell'efficienza
energetica degli
impianti. Questo tipo
di attività è promosso
dalla Commissione
Europea. Gli obiettivi di
risparmio energetico
devono essere raggiunti
con progetti energetici
senza costi per il Cliente
tramite la gestione
dell'energia delle
imprese con garanzia
dei risultati. La ESCO
fa risparmiare energia
all'impresa secondo un
processo integrato,
che prevede l'analisi
dei consumi, la
progettazione degli
interventi di risparmio
e la loro realizzazione.
Le ESCO vivono dei
risparmi energetici
conseguiti, ricavando
da questi risparmi i
finanziamenti necessari
per rendere operative
le proprie attività.
Attività
Attività 1
Verifica quali e quanti sono gli oggetti che necessitano di energia e che utilizzi normalmente in casa, fuori casa
e/o per spostarti da un luogo all'altro. Confronta i risultati con i compagni e prova ad individuare con loro e gli
insegnanti quali possono essere le azioni ed i comportamenti da adottare per ridurre gli sprechi di energia.
Attività 2
Pensa da cosa deriva l'energia che ogni giorno utilizzi (elettrodomestici, riscaldamento, trasporti, ecc.). Parlane in
classe per capire se nel mondo tutti i Paesi usano le varie forme di energia, se la quantità di energia utilizzata è
la stessa e, se ci sono differenze, cerca di comprenderne il perché.
Attività 3
Prova a calcolare in un giorno quanto carburante viene consumato dalla tua classe per il solo trasporto casascuola/scuola-casa e a quanto ammonta la spesa. Moltiplica l'importo per tutte le classi e per tutti i giorni di un
anno scolastico. Ti sorprenderai nel vedere il risultato.
Attività 4
Prova a calcolare quanto rifiuto in Kg. produce la tua famiglia ogni giorno e moltiplicalo per 365 giorni: il risultato
ti sembrerà impressionante. Verifica poi, praticando la raccolta differenziata, quanti dei rifiuti prodotti possono
essere recuperati o riciclati. Parlane in classe con i tuoi compagni e con gli insegnanti.
Attività 5
Se tutte le abitazioni fossero circondate da alberi, le spese per il condizionamento estivo si ridurrebbero del 30%.
Verifica attorno a casa tua se possono essere impiantati alberi e prova a disegnare la tua casa con e senza le piante
attorno. Proponi in famiglia la realizzazione del tuo progetto.
Attività 6
Prova a mettere una bacinella colorata piena d’acqua sul balcone e lasciala esposta al sole per diverso tempo. Utilizza
l’acqua calda per lavarti: avrai risparmiato gas e non avrai immesso anidride carbonica nell’atmosfera. Parlane con
i tuoi insegnanti e cerca di calcolare quanto risparmio hai ottenuto.
Attività 7
Convinci il tuoi genitori ad installare lampade a risparmio energetico ove possibile e calcola quanta energia avrai
risparmiato in un mese.
Attività 8
Chiedi ai tuoi genitori di spiegarti come fanno a risparmiare carburante quando usano la macchina. Parlane in classe
con i tuoi compagni e discutine con gli insegnanti.
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Indice
• L’Energia
1
• Le Fonti di Energia
3
Le fonti rinnovabili
Le fonti assimilate alle rinnovabili
Alcuni impianti Iren di energia rinnovabile ed assimilata
La termovalorizzazione: recupero di energia dai rifiuti
Le fonti non rinnovabili
L'energia nucleare
L'idrogeno
• Il Contesto Energetico
Le fonti primarie di energia
• L’Impatto Ambientale
L'effetto serra naturale
L'effetto serra generato dall'uomo
I cambiamenti climatici
L’impatto ambientale dei combustibili fossili
L'impatto ambientale dell'energia nucleare
L'impatto ambientale dell'energia rinnovabile
• Il Risparmio Energetico
Salvaguardare l'ambiente
Il ruolo dei cittadini: l'energia in casa
L'efficienza energetica nelle abitazioni: la bioedilizia
Aumentare l'efficienza energetica nelle abitazioni: cosa fare?
Il risparmio energetico nei trasporti
Il risparmio energetico nell'industria
• Attività
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