LE ENERGIE RINNOVABILI

LE ENERGIE RINNOVABILI
Le fonti energetiche sono le risorse di energia che l’uomo può utilizzare per trarre
utilità in modo diretto o indiretto. Per “energia” s’intende la capacità di un sistema o
di un corpo di compiere un determinato lavoro, dal greco “en” (rafforzativo) ed
“èrgon” (azione). Le prime fonti di energia che l’uomo ha utilizzato sono state la forza
animale e il fuoco. Durante il Medioevo si è iniziato a pensare di usare energie naturali
come acqua (con i mulini ad acqua), vento (per le barche a vela e le macine dei mulini a
vento). Successivamente la storia delle fonti energetiche ha seguito parallelamente
quella della tecnologia. La vera rivoluzione nel settore energetico arrivò solamente con
l’invenzione della macchina a vapore nel XVII secolo. L’uso della forza del vapore
consentiva di ottenere una forza di lavoro senza ricorrere alla forza animale e umana.
Con questa scoperta si ebbe una rivoluzione anche nei trasporti via mare poiché le
caldaie a vapore alimentavano le pale dei primi battelli, che hanno sostituito le navi a
vela. Per generare il vapore si ricorreva alla combustione del carbone, del gas, della
legna e, dal XIX secolo, il petrolio. Una delle più recenti energie scoperte dall’uomo è
stata l’elettricità che consente tutt’oggi di alimentare le navi, anche quelle che
percorrono lunghe distanze. Le fonti di energia della nostra epoca sono divise in due
grandi gruppi: RINNOVABILI e NON RINNOVABILI (FOSSILI). Con il termine
“energie rinnovabili” si intendono quelle forme di energia generate da fonti che si
rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono consumate o non sono
"esauribili" nella scala dei tempi "umani" e, per estensione, il cui utilizzo non
pregiudica le risorse naturali per le generazioni future. Sono dunque forme di energia
alternative alle tradizionali fonti fossili e molte di esse hanno la peculiarità di essere
anche energie pulite ovvero di non immettere in atmosfera sostanze nocive e/o
climalteranti quali ad esempio la CO2. Esse sono dunque alla base della cosiddetta
economia verde. (Elettra Fabbri e Chiara Diani)
ENERGIA SOLARE
L’energia solare è una delle principali fonti di energia rinnovabile. Con il termine
energia solare s’intende la produzione di energia termica ed elettrica ottenuta
sfruttando i raggi solari. L’energia solare può essere sfruttata utilizzando diverse
tecnologie rinnovabili come i pannelli solari. L’energia solare è la fonte “ madre” di
tutte le fonti energetiche sulla terra poiché tutte le fonti di energia derivano
dall’attività del sole, come la vita, che senza le sue continue radiazioni non
esisterebbe. Inoltre, garantisce la fotosintesi, fondamentale per la vita vegetale ed
animale.
Il pannello fotovoltaico
E’ un sistema in grado di trasformare direttamente l’ energia solare in energia
elettrica grazie all’effetto fotovoltaico. Esso è costituito da moduli fotovoltaici, A
loro volta costituiti da celle di silicio, un materiale naturale, presente nell’argilla,nel
quarzo ed in altri minerali che ha una funzione di semiconduttore.
Esistono 3 diverse tipologie di celle:

celle di silicio monocristallino

celle di silicio policristallino

celle in silicio amorfo
l’ energia prodotta dai moduli fotovoltaici è di tipo
corrente continua e, quindi, deve essere trasformata in
energia adatta al funzionamento della rete pubblica.
Possiamo avere tre diverse tipologie di scambio
termico:

conduzione: si verifica il passaggio tra sistemi solidi o al loro interno.

Convenzione: si verifica il passaggio di energia termica tra sistemi fluidi.

Irraggiamento: si verifica il passaggio di energia termica attraverso emissione
di onde elettromagnetiche luminose ed infrarosse.
Curiosità:
l’installazione di un impianto fotovoltaico di potenza inferiore ai 20kW ed in assenza
di vincoli di tipo ambientale, paesaggistico o architettonico, richiede una semplice
denuncia di inizio attività D.I.A. al comune di riferimento art.12, C 5 D. Lgs
115/2008.(Elettra Fabbri,
Giacomo Scagliarini, Flavia
Manfredi, Chiara Diani, Tommaso
Romagnoli, Sofia Bianchini)
ENERGIA IDROELETTRICA
L’energia idroelettrica è un’energia pulita, alternativa e rinnovabile che sfrutta la
metamorfosi dell’energia potenziale gravitazionale in energia cinetica, la quale viene
trasformata in energia elettrica, attraverso un
alternatore accoppiato ad una turbina. Dal moto degli
oceani e dai flussi delle maree, si possono recuperare
grandi quantità di energie; ma anche dal corso dei
fiumi e dei laghi grazie alla creazione di dighe.
Esistono vari tipi di diga: nelle centrali a salto si
sfruttano grandi altezze di caduta disponibili nelle
regioni montane. Nelle centrali ad acqua fluente si
utilizzano invece grandi masse di acqua fluviale che superano piccoli dislivelli; per fare
questo però il fiume deve avere una portata considerevole e un regime costante.
PROCESSI PER OTTENERE L’ENERGIA
Attraverso canali e gallerie di derivazione, l’acqua viene convogliata in vasche di carico
e, mediante condotte forzate, nelle turbine attraverso valvole di immissione e organi
di regolazione della portata secondo la domanda d’energia. L’acqua, che mette in
azione le turbine, esce finendo nel canale di scarico attraverso il quale viene restituita
al fiume. L’alternatore, una macchina elettrica rotante, trasforma l’energia meccanica
ricevuta dalla turbina in energia elettrica. L’energia elettrica così ottenuta deve
essere trasformata per potere essere trasmessa a grande distanza. L’energia
elettrica, passa attraverso il trasformatore che abbassa l’intensità della corrente
prodotta dall’alternatore, elevandone la tensione a migliaia di Volts; prima di essere
utilizzata, l’energia passa di nuovo in un trasformatore che alza l’intensità della
corrente ed abbassa la tensione così da renderla adatta agli usi domestici. Per
permettere di immagazzinare energia ed averla a disposizione nel momento di
maggiore
richiesta,
sono
state
messe
appunto
centrali
idroelettriche
di
generazione e di pompaggio; in esse l’acqua
viene
pompata
sfruttando
nei
l’energia
serbatoi
prodotta
a
monte
e
non
richiesta durante la notte cosicché, di
giorno, si può disporre di ulteriori masse d’acqua da cui produrre energia.
ITALIA
In Italia l’energia idroelettrica costituisce la più importante risorsa energetica
interna, fornendo il 13,2% della produzione elettrica lorda complessiva. La produzione
elettrica si concentra nelle regioni settentrionali e in particolare in Lombardia,
Piemonte e Trentino, costituisce in oltre il maggior contributo nazionale della
produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. (Chiara Trieste, Beatrice Cimarelli
e Francesca Fiordalisi)
ENERGIA EOLICA
L'energia eolica è l'energia ottenuta dal vento, che viene trasmessa sotto forma
cinetica ovvero il prodotto della conversione dell'energia cinetica ottenuta dalle
correnti di aria e che è utilizzata in altre energie (elettrica o meccanica). Oggi viene
per lo più convertita in energia elettrica tramite una centrale eolica, mentre in
passato l'energia del vento veniva utilizzata immediatamente sul posto come energia
motrice per applicazioni industriali e pre-industriali (come, ad esempio, nei mulini a
vento). Di fatto è stata la prima forma di energia rinnovabile, assieme a quella
idraulica, scoperta dall'uomo dopo il fuoco (si pensi alla vele delle navi) ed una tra
quelle a sostegno della cosiddetta economia verde nella società moderna.
ENERGIA EOLICA: I PRO E I CONTRO
I pro
È indubitabile che in sé l’ energia eolica sia un tipo di energia pulita dal momento che
non si ha produzione di emissioni inquinanti l’ ambiente o alteranti il clima. Per la
costruzione di impianti a energia eolica non occorrono vastissime aree di terreno e, in
caso di dismissione dell’ impianto, il sito che lo ospitava può essere riportato alle
condizioni iniziali. Tra i vantaggi poi gli esperti citano l’ alto tasso di efficienza dei
aerogeneratori; si ritiene infatti che la conversione dell’ energia cinetica del vento in
energia elettrica abbia un rendimento teorico decisamente elevato, senza contare che
un impianto a energia eolica può teoricamente funzionare per tutto l’arco della
giornata (a differenza, per esempio, di un impianto ad energia solare).
Un altro vantaggio è la lunga durata della vita di una turbina, vita che mediamente
varia dai venti ai venticinque anni. Tra i vantaggi inoltre si può annoverare il fatto che
è possibile costruire impianti in cui capacità energetica è decisamente variabile e,
conseguentemente, questi possono essere adatti alle diverse necessità senza problemi
di sotto o sovradimensionamento (si può andare dall’ uso domestico a quello
industriale). Quest’ ultimo punto è un tema decisamente scottante.
I contro
Il primo grande problema dei parchi per lo sfruttamento dell’energia eolica è quello
legato all’impatto visivo. Non v’è dubbio che, molto spesso, i siti adatti al
posizionamento di aerogeneratori si trovano in aree il cui valore ambientale e quello
paesaggistico sono considerati elevati: non è per niente facile integrare nel paesaggio
le torri eoliche. Un altro problema considerevole è quello relativo all’ inquinamento
acustico infatti i componenti delle turbine producono un rumore non minimale. Altri
problemi legati agli impianti eolici sono quelli relativi all’ impatto su flora e fauna. Per
quanto riguarda la flora l’impatto maggiore si verifica durante l’impianto ,mentre per
quanto concerne alla fauna esiste il problema delle possibili collisioni degli uccelli con
le pale eoliche delle torri. Quello che appare certo è che l’ energia eolica, a pari di
altre energie rinnovabili, non può essere considerata una energia globale dal momento
che appare a tutti chiaro che è di fatto impossibile che una sola forma di energia sia
in grado di sopperire all’ intero bisogno di una popolazione. Quindi, va bene l’ eolico,
vanno bene le energie rinnovabili, ma senza facili entusiasmi e sì incondizionati. Il
realismo paga sempre.
(Marta Masina, Lavinia Fanelli, Benedetta Anderlini, Davide Gubbellini e
Ilaria
Bruneleschi)
ENERGIA GEOTERMICA
Il calore della terra è una fonte di energia naturale che da sempre accompagna la
storia. Come funziona la geotermia? La temperatura del suolo aumenta man mano
che si scende in profondità, in media ogni 100 metri la temperatura delle rocce cresce
di +3C°. In alcune particolari zone questa caratteristica naturale del pianeta si
accentua con temperature nel sottosuolo leggermente più alte della media, ad esempio
a causa di fenomeni vulcanici o tettonici in queste zone calde.
L'energia geotermica è una fonte energetica a erogazione continua e indipendente da
condizionamenti climatici, ma essendo difficilmente trasportabile, è usata per usi
prevalentemente locali.
La risorsa geotermica risulta costituita da acque sotterranee che, vengono a contatto
con rocce ad alte temperature, si riscaldano e in alcuni casi vaporizzano. A causa
dell'esaurimento che dopo un certo numero di anni possono subire i campi geotermici,
sono stati avviati esperimenti per tentare operazioni di ricarica.
Un interessante uso delle acque geotermiche a basse temperature è costituito
dall'annaffiamento delle colture di serra o dall' irrigazione a effetto climatizzante, in
grado di garantire le produzioni agricole anche nei paesi freddi.
Energia geotermica: l’energia geotermica è l’energia che si trova nel sottosuolo sotto
forma di calore. All’interno della terra sono immagazzinate enormi quantità di calore,
che derivano in maggior parte dal decadimento delle sostanze radioattive contenute
nel sottosuolo. Secondo le conoscenze attuali, le temperature nel nucleo della terra si
situano intorno a 6000 °C e nel mantello superiore sono intorno a 1200 °C. Il flusso
geotermico totale attraverso la superficie terrestre è di una quantità enorme, pari a
40 miliardi kW, di cui, attraverso varie tecnologie per lo sfruttamento dell’energia
geotermica, è tecnicamente possibile usare solo una piccola frazione.
Vicino alla superficie terrestre la temperatura è una combinazione della radiazione
solare e del flusso geotermico. In confronto alla radiazione solare che ha un valore di
circa 200 W/m2, il flusso geotermico è molto piccolo con valori intorno a 50 a 100
mW/m2.. Il sistema geotermico può essere paragonato ad una batteria che viene
caricata con una corrente molto bassa. L’estrazione dell’energia geotermica di
conseguenza deve essere fatta con una certa cautela, evitando l’estrazione di quantità
troppo elevate in poco tempo.
L' energia geotermica è l'energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore e
può essere considerata una forma di energia alternativa e rinnovabile se valutata in
tempi brevi .Si basa sullo sfruttamento del calore naturale della Terra (Gradiente
geotermico) dovuto all'energia termica rilasciata in processi di decadimento nucleare
naturale di elementi radioattivi quali l'uranio, il torio e il potassio, contenuti
naturalmente nella Terra.
La prima utilizzazione dell' energia geotermica per produrre energia elettrica avvenne
il 4 luglio 1904 in Italia per merito del principe Pietro Ginori Conti che sperimentò il
primo generatore geotermico in Toscana.
L'energia geotermica è una forma di energia sfruttabile che deriva dal calore
presente negli strati
più profondi della crosta terrestre. Infatti penetrando in profondità nella superficie
terrestre, la temperatura diventa gradualmente più elevata, aumentando mediamente
di circa 30°C per km nella crosta terrestre.
I giacimenti di questa energia sono però dispersi e a profondità così elevate da
impedirne lo sfruttamento. Per estrarre e usare il calore imprigionato nella Terra, è
necessario individuare le zone con anomalia termica positiva dove il calore terrestre è
concentrato: il serbatoio o giacimento geotermico .Per ottenere un ottimale
riscaldamento di case o serre viene messa in atto l'azione di fluidi a bassa
temperatura; per ottenere l'energia elettrica si fa uso di fluidi ad alte temperature.
Esistono diversi sistemi geotermici, ma attualmente vengono sfruttati a livello
industriale solo i sistemi idrotermali costituiti da formazioni rocciose permeabili in cui
l'acqua piovana e dei fiumi si infiltra e viene scaldata da strati di rocce ad alte
temperature.
L'uso di quest'energie comporta, se sfruttate in modo razionale,
un minore inquinamento dell'ambiente. Rivolto solamente alla
produzione di energia termica, è il sistema geotermico con
l'ausilio di una pompa di calore.
In alcune particolari zone si possono presentare condizioni in
cui la temperatura sotto il suolo è più alta della media, il
fenomeno è causato dai vulcani o placche tettoniche.
La geotermia consiste nel convogliare i vapori in apposite
turbine abitate alla produzione di energia elettrica.
La geotermia resta una fonte di energia marginale da utilizzare
solo in limitati territori.
In alcuni casi si sfrutta l'energia vulcanica detta ENERGIA GEOMAGMATICA.
Il calore della terra è un energia inesauribile ed ecologica e per questo non va
sprecata...!!(Federica Benini, Loredana Badarau, Valentina Testoni, Massimo Ziantoni)
Disegno di Massimo Ziantoni