Dixan Secondaria Skede 150x220.indd

Transcript

Materiale didattico realizzato espressamente per la scuola secondaria di I grado.
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ENERGIA INTOrNO A NOI
OGNI GIORNO VIENE CONSUMATA
UN’ENORME QUANTITÀ DI ENERGIA:
MA DA DOVE PROVIENE?
ESISTONO DIVERSI TIPI DI CENTRALI
IN GRADO DI FORNIRE ENERGIA.
VEDIAMO QUELLE TRADIZIONALI.
Possiamo definire
definire l’ENERGIA come la
la capacità di
un corpo o di un sistema di compiere un lavoro.
L’energia si può manifestare in varie forme: calore,
movimento, luce, processi chimici...
Non è possibile produrre nuova energia, è possibile solo trasformare una
forma di energia in un’altra. Ad esempio, l’energia chimica contenuta nel cibo
che ingeriamo diventa energia cinetica (di movimento) che ci
permette di vivere, muoverci, fare sport e... studiare!
Le centrali idroelettriche
sfruttano l’energia cinetica
dell’ACQUA per ottenere
energia elettrica. Non producono
fumi e quindi non sono particolarmente
inquinanti, ma hanno un grande impatto
sull’ambiente.
Le centrali termoelettriche sono le centrali
più diffuse. Quelle a CARBONE disperdono
nell’atmosfera diverse sostanze inquinanti,
che si ritiene contribuiscano alla formazione
dell’”effetto serra” e delle “piogge acide”.
Un altro combustibile
usato nelle centrali
termoelettriche è il GAS
METANO, che rispetto al
carbone risulta meno
dannoso per
l’ambiente.
Nelle
centrali
a
fissione
nucleare,
o
elettronucleari,
il
combustibile è l’URANIO. La scissione
del nucleo di questo elemento libera
energia che viene trasformata in elettricità.
La sicurezza degli impianti e lo smaltimento
delle scorie presentano diversi problemi.
Nel XXI secolo il PETROLIO
è la principale fonte di
energia del nostro pianeta.
Oltre all’utilizzo quotidiano
per i mezzi di trasporto, di
cui tutti noi ci accorgiamo,
questo liquido viene usato
come combustibile nelle centrali
termoelettriche. Durante la combustione
il petrolio libera parecchie sostanze
inquinanti, come anidride carbonica
e biossido di azoto.
In collaborazione con
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L’ eNERGIA DI OGNI GIORNO
Una forma di energia altamente
utilizzata è l’elettricità: pensa quante
volte, durante una giornata, utilizzi
questa energia, magari senza farci
neppure caso!
LEGGI E APPROFONDISCI:
QUANTE VOLTE
UTILIZZI
L’ELETTRICITÀ?
ELENCA LE AZIONI
CHE HAI COMPIUTO
GRAZIE ALL’ENERGIA
ELETTRICA.
l’ energia... a batteria
Al giorno d’oggi l’elettricità è una tipologia di energia che scandisce ogni momento della
nostra giornata. Gli apparecchi elettronici (PC, TV, MP3...) sono in grado di sfruttare
ll’energia
energia elettrica anche grazie ad una batteria ricaricabile.
EFFETTUA UNA RICERCA
SUL FUNZIONAMENTO E SULLE
DIFFERENTI TIPOLOGIE DI
BATTERIE PER COMPRENDERE
LE INNOVAZIONI CHE HANNO
MODIFICATO QUESTO
PRODOTTO.
Discutete in classe in merito alle due
forme classiche di alimentazione
delle apparecchiature elettriche:
da rete elettrica e da batteria.
Dalla conversazione possiamo trarre
lo spunto per sottolineare il
valore ecologico delle batterie
ricaricabili e la necessità di
smaltirle in modo corretto
quando esaurite.
costruiamo una pila
Cosa serve: due UNA
fili con le estremità spellate e pronte per essere
COSTRIRE
collegate; 1 foglio di alluminio; un bicchiere; un paio di forbici; acqua
BATTERIA
calda; sale fino; nastro adesivo; 6 monete di rame; un foglio di carta
assorbente; una mini lampadina da 1,5 volt; un piatto di carta.
Cosa fare: sciogliere un cucchiaio abbondante di sale in un bicchiere
di acqua calda. Con le forbici tagliare 6 cerchi di alluminio e 6 di carta
assorbente della stessa misura della moneta. Prendere un cerchietto
di alluminio (che sarà l’inizio della nostra pila) e fissargli con il nastro
adesivo uno dei 2 fili. Immergere un cerchietto di carta nell’acqua
e posizionarlo sopra al cerchietto precedente. Prendere una delle
monete e posizionarla sopra ai 2 cerchietti precedenti. Continuare in
questo modo fino ad esaurire tutte le monete e tutti i cerchietti. Chiudere
la pila con la moneta e fissare sopra ad essa l’altro filo (usando il nastro
adesivo). Quello che dovreste aver ottenuto dovrebbe essere simile alla
figura. A questo punto unisci i due fili alla lampadina e se tutto è stato
realizzato correttamente la vedrai accendersi.
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I combustibili fossili
L’URANIO
Esiste una tipologia di centrali elettriche che utilizzano la scissione
degli atomi di uranio (fissione = divisione) per sviluppare il calore
necessario a produrre energia elettrica, attraverso alcuni passaggi
(calore > vapore > rotazione delle turbine > alternatore > energia
elettrica). All’interno di queste centrali, chiamate elettronucleari, si
ottiene energia avviando un processo denominato
“reazione a catena”: un elettrone viene fatto
La radioattività è
scontrare con il nucleo di un atomo di uranio; da
un’emissione di
questo scontro si liberano altri elettroni che vanno
energia sottoforma
a
colpire altri nuclei di uranio e così via, in modo
di particelle e di radiazioni
tale che aumenti sempre di più il numero delle
elettromagnetiche. Si tratta di un
nuove fissioni. Se questo processo avviene in modo
fenomeno naturale dovuto all’attività
controllato
all’interno dei reattori nucleari, si ottiene
dei nuclei atomici di alcuni elementi,
la
produzione
di energia elettrica; se la reazione
come uranio, attinio, torio, e... radio.
a catena si sviluppa in modo incontrollato, si
La scoperta di questo fenomeno si
assiste all’esplosione di una bomba atomica.
deve alle ricerche di Antoine Henri
Becquerel ed in seguito degli scienziati
francesi Marie e Pierre Curie.
CURIOSITÀ
IL CARBONE
CARBONE E
La maggior parte del carbone di cui
RIVOLUZIONE INDUSTRIALE
disponiamo oggi si è formata circa 300
A cavallo tra la fine del 1700 e l’inizio del
milioni di anni fa. La vegetazione che
1800 la Gran Bretagna era una grande
ricopriva immense aree della Terra, in
potenza economica, commerciale e militare.
zone paludose, ha subito nel corso dei
Si affermò la tecnologia della macchina
secoli un processo di fossilizzazione,
a vapore, inizialmente nell’evoluzione
perdendo idrogeno ed ossigeno
delle macchine tessili ed in seguito
ed accumulando un altro elemento
in altri settori industriali e nei trasporti.
chimico, il carbonio. Ricoperti man
Ma il vero “motore” di questa gigantesca
mano dal terreno, questi strati di residui
espansione produttiva ed economica
vegetali si sono progressivamente
fu il carbone, di cui il suolo
trasformati in carbone, una roccia
inglese è molto ricco. Da allora
sedimentaria di consistenza dura e di
è divenuto un’indispensabile
aspetto nero e lucido. Il carbone viene
combustibile.
classificato in base al periodo storico
di formazione: il più recente è la torba,
poi abbiamo la lignite, il litantrace ed
infine l’antracite. I giacimenti di carbone si
trovano a varie profondità nella crosta terrestre
e quindi per estrarlo dal sottosuolo è necessario realizzare
delle miniere. Le miniere sotterranee, non essendo a
diretto contatto con l’ambiente esterno non creano
problemi ambientali tanto quanto quelle a cielo aperto,
ma sono molto pericolose per coloro che vi lavorano.
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GLI EFFETTI DEL CARBONE
E DELLA SUA COMBUSTIONE
“PIOGGE ACIDE”, “SMOG”,
“EFFETTO SERRA”: LA COMBUSTIONE
DEL CARBONE È ACCUSATA DI ESSERE
UNA DELLE CAUSE DI QUESTI FENOMENI.
MA DI CHE COSA SI TRATTA?
SVOLGI UNA BREVE RICERCA
PER SPIEGARLO.
Piogge acide: ...........................................................................
Smog: .......................................................................................
Effetto serra: .............................................................................
IN QUALI PERCENTUALI LE FONTI
TRADIZIONALI SODDISFANO LA
“FAME” MONDIALE DI ENERGIA?
Colora di giallo i quadratini che rappresentano il
petrolio, di marrone quelli del carbone, di azzurro i
quadratini relativi al gas naturale (metano).
Petrolio: 40%
Gas: 23%
Carbone: 27%
Altre fonti: 10%
le centrali nucleari nel mondo
Abbiamo visto che, nonostante la pericolosità, l’energia nucleare viene utilizzata da
moltissimi Paesi al mondo per la produzione di energia. Le maggiori riserve oggi
conosciute si trovano in questi Paesi:
aesi:
Sud Africa, Brasile, Canada,
SCARICA DAL SITO IL
Messico, Stati Uniti d’America,
PLANISFERO E COLORA GLI
Cina, Giappone, India, Taiwan,
STATI NEI QUALI SI TROVA
Belgio, Repubblica Ceca,
LA MAGGIOR PRODUZIONE DI
Francia, Germania, Regno
ENERGIA NUCLEARE.
Unito, Russia, Spagna, Svezia,
Svizzera, Ucraina.
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IL PETROLIO
TROLIO
PURTROPPO IL PETROLIO NON
SOLO È DESTINATO AD ESAURIRSI,
MA PUÒ CREARE ANCHE NOTEVOLI
PROBLEMI AMBIENTALI...
Dal XX secolo il petrolio è diventato la principale fonte di energia
a livello mondiale. Il petrolio è composto da una miscela di
idrocarburi (molecole costituite da carbonio e idrogeno) che provengono
dalla decomposizione in ambiente marino di organismi animali e vegetali.
Il petrolio viene estratto dal sottosuolo per mezzo di torri di trivellazione e dai fondali marini
utilizzando speciali piattaforme petrolifere. Questo prezioso combustibile oleoso viene usato per:
- alimentare centrali termoelettriche;
- fornire il combustibile per mezzi di trasporto, sottoforma di benzina, gasolio e kerosene;
- produrre materiali sintetici, come plastica, polistirolo, tessuti.
Dal momento che i tempi naturali di formazione del petrolio sono lunghissimi
(milioni di anni), e lo sfruttamento da parte dell’uomo è invece rapidissimo,
questa fonte, come tutti i combustibili fossili, non è rinnovabile.
IL PETROLIO
NELLE FASI
DI ESTRAZIONE
E TRASPORTO…
L’estrazione del petrolio spesso
provoca incidenti ambientali di
rilevanza mondiale.
Capita infatti che, presso le piattaforme di
estrazione, vi sia fuoriuscita e diffusione in mare
e lungo le coste di ingenti quantità di petrolio.
Questo causa danni ambientali gravissimi a fauna,
flora e direttamente o indirettamente alle persone.
Le acque marine vengono inquinate anche dal petrolio
disperso dalle petroliere in avaria o che semplicemente
“lavano” in mare i propri serbatoi giganteschi.
...E NELLA FASE DELLA COMBUSTIONE
Per produrre energia, nelle centrali o nei motori delle auto,
il petrolio deve essere bruciato. La sua combustione libera
nell’atmosfera sostanze pericolose per l’ambiente e per la
salute: ossidi di azoto e di zolfo, idrocarburi, anidride carbonica,
microparticelle di polvere (le famose “polveri sottili”).
CURIOSITÀ
Il nome petrolio deriva
dai termini latini petra e
oleum: letteralmente “olio di
pietra”. Si presenta come un
liquido denso, di consistenza
vischiosa. Il colore varia dal
giallo scuro al nerastro.
Oltre
alla
componente
liquida, oleosa, contiene
piccole
percentuali
di
idrocarburi gassosi e solidi.
Nel mercato mondiale
dell’energia, il petrolio
viene venduto in barili:
un barile corrisponde a
circa 159 litri.
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le centrali termoelettriche
Il carbone e il petrolio sono tra i più diffusi combustibili fossili
necessari al funzionamento delle centrali termoelettriche che sono
oggi molto diffuse. Vediamo come sono fatte e come funzionano.
Qui sotto puoi vedere uno schema semplificato di centrale termoelettrica a petrolio.
Tutte le centrali termoelettriche, comunque, sono basate sulla trasformazione
dell’energia chimica contenuta in un combustibile fossile (petrolio, carbone o gas) in
energia elettrica, attraverso alcuni passaggi. Il petrolio contenuto nel deposito viene
bruciato per ottenere calore (energia termica). Il calore ottenuto fa evaporare l’acqua
contenuta nella caldaia ed è proprio la forza del vapore che mette in movimento le
pale della turbina. Questo movimento (energia cinetica
o meccanica) aziona un alternatore che trasforma
PROVA A INSERIRE
questa forza in energia elettrica. L’elettricità
NEGLI APPOSITI SPAZI
viene trasportata attraverso lunghi cavi
I NOMI DELLE PARTI
fino alle nostre case.
STRUTTURALI DELLA
CENTRALE TERMOELETTRICA
SOTTO DISEGNATA.
Bruciatore
Vapore
Alternatore
Turbina
Sistema di
raffreddamento
Caldaia
Combustibile
CURIOSITÀ
Le attuali riserve di petrolio (circa 140
miliardi di tonnellate) secondo studi
piuttosto recenti dovrebbero bastare
per altri 40 anni. E dopo?
CON L’AIUTO
DELL’INSEGNANTE,
METTERE AL POSTO
GIUSTO OGNI
ETICHETTA.
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le centrali nucleari
La fonte primaria di energia in una centrale nucleare è la fissione
(divisione) del nucleo dell’atomo di uranio. Questo processo libera
una grande quantità di energia sottoforma di calore, il quale serve a
produrre vapore, come avviene nelle centrali termoelettriche.
La spinta del vapore muove le turbine collegate agli alternatori: dall’energia di movimento
si ottiene energia elettrica. Il processo di fissione porta all’emissione di notevoli livelli
di radioattività. Quindi, se da un lato le centrali elettronucleari non contribuiscono
all’inquinamento dell’atmosfera (non emettono gas responsabili dell’effetto serra), dall’altro
spesso generano preoccupazioni
ioni
relative al tasso di radioattività
ABBIAMO VISTO COSA
che potrebbe contaminare
SUCCEDE CON CARBONE E
l’ambiente in caso di incidente.
PETROLIO, OCCUPIAMOCI
ORA DELLE DIFFICOLTÀ CHE
NASCONO DALLE CENTRALI
NUCLEARI.
Schema di una centrale nucleare
Qui accanto puoi vedere
lo schema di una centrale
nucleare (o atomica).
In questo tipo di centrali l’energia
subisce una serie di trasformazioni:
l’energia del nucleo dell’atomo viene
trasformata in calore (energia termica),
quindi nel movimento della turbina (energia
meccanica) ed infine in energia elettrica.
Tra i primi anni ‘60 ed il 1990 sono state operative in Italia 4 centrali nucleari: a Latina,
a Trino Vercellese, a Sessa Aurunca ed a Caorso.
È molto difficile smaltire i materiali di scarto
derivanti dai processi di fissione nucleare.
Questi infatti restano radioattivi e pericolosi
per tempi molto lunghi.
Come succede con altre fonti energetiche,
anche l’uranio ha un prezzo elevato (il suo
costo è aumentato dell’800% negli ultimi anni);
non solo: il nostro pianeta non dispone di
riserve inesauribili di questo elemento e
secondo alcune ricerche lo consumeremo
tutto prima ancora del petrolio.
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nucleare?
CERCA ULTERIORI
INFORMAZIONI, DISCUTINE IN CLASSE
CON I COMPAGNI E L’INSEGNANTE,
POI REALIZZA UN CARTELLONE
O UN TESTO PER ELENCARE
I PRO ED I CONTRO DI QUESTA
TECNOLOGIA.
QUESTI SONO ALCUNI
LUOGHI E DATE RELATIVI A DISASTRI
AMBIENTALI CAUSATI DA MAL
FUNZIONAMENTO DELLE CENTRALI
NUCLEARI. PROVA A CERCARE MAGGIORI
INFORMAZIONI, AD ESEMPIO
SU INTERNET.
DISASTRO DI:
CHERNOBYL, 1986
TAKAIMURA
GIAPPONE, 1999
THREE MILE ISLAND
U.S.A., 1979
....................................
Le emissioni delle centrali termoelettriche a combustibili fossili sono ritenute corresponsabili,
insieme ad altri fattori come i gas di scarico degli automezzi e l’inquinamento originato dalle
industrie, dei cambiamenti climatici che stanno in questi anni alterando l’equilibrio meteorologico
ed ambientale della Terra.
LEGGI E COMPLETA QUESTO TESTO
Molti studiosi ritengono che la .................. si stia surriscaldando a causa di un effetto serra anormale,
cioè pensano che la quantità e la concentrazione di gas ad effetto serra sia notevolmente
aumentata nel corso del XX secolo e che questo fenomeno spieghi il surriscaldamento globale.
I principali ................ “sotto accusa” sono l’anidride carbonica, il protossido di azoto, il metano,
gli idrofluorocarburi, i perfluorocarburi e l’esafluoruro di ............... . Nell’atmosfera l’anidride
carbonica è normalmente presente ed impedisce che il clima sia così freddo da rendere la
vita impossibile. Esistono però fonti eccessive di questo gas: legna bruciata, gas, ...................,
benzina... Il problema è che mentre i consumi mondiali di energia (industria, trasporti, centrali, usi
domestici) sono nel corso del tempo costantemente aumentati, fino a rilasciare nell’atmosfera
7 miliardi di anidride carbonica all’anno, le ...................... si vanno sempre più riducendo.
Stanno sparendo, insomma, gli alberi, che assorbono anidride carbonica nei loro processi
vitali, sottraendola dall’atmosfera.
L’anidride carbonica aumenta a causa delle attività umane, che sono anche responsabili della
deforestazione. Troppa anidride carbonica nell’atmosfera fa aumentare la ........................ del
pianeta. Il riscaldamento globale e tutti i problemi che ne derivano nascono in questo modo.
Ecco perché è importante privilegiare le fonti energetiche che non emettono anidride carbonica
ed altri gas nell’ambiente.
Temperatura
Carbone
Gas
Terra
Zolfo
Foreste
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il metano
Il metano è un gas naturale che può avere le stesse origini del petrolio,
si trova e si estrae dai medesimi giacimenti. Si forma continuamente
anche oggi, in modeste quantità, dalla decomposizione di residui organici.
Chimicamente, la molecola del metano è formata da un atomo di Carbonio e da quattro atomi
di Idrogeno; le sue proprietà combustibili sono note dall’epoca della sua scoperta (avvenuta
nel 1776 ad opera di Alessandro Volta), ma soltanto da qualche decennio questo gas viene
sfruttato industrialmente per produrre energia. Lunghe e ramificate tubature, i metanodotti,
trasportano il metano dai luoghi di estrazione fino alle abitazioni dove viene usato sottoforma
di energia termica (per cuocere e per il riscaldamento), e fino alle centrali
trali per ottenere energia
elettrica. A causa del suo costo inferiore e del suo minor impatto
tto ambientale,
nei listini automobilistici sono presenti numerosi modelli
predisposti per usare metano al posto
di benzina o gasolio.
GAS DA BIOMASSE?
CERCHIAMO DI VEDERCI
CHIARO...
PER SAPERNE DI PIÙ:
IL METANO
Il metano deriva dalla decomposizione
ione
di sostanze organiche in assenza di
ossigeno. È presente nei giacimenti di
petrolio, ma esistono altre fonti, naturali
e di origine umana. Questo gas è infatti
naturalmente presente nelle paludi ed è
anche un prodotto della digestione del
bestiame. Viene liberato nell’atmosfera da
attività umane come l’estrazione del carbone
dalle miniere o il pompaggio ed il trasporto
del petrolio. La decomposizione dei rifiuti
urbani e delle biomasse (ad esempio
i residui della produzione agricola)
costituisce un’ulteriore fonte di metano.
All’interno
del
digestore anaerobico,
i batteri trasformano
le biomasse, come
ad esempio i residui
vegetali, in anidride
carbonica,
piccole
quantità di idrogeno e
soprattutto in prezioso
metano.
PER SAPERNE DI PIÙ:
ENERGIA DA BIOMASSE
Dalla fermentazione di materie
organiche di diversa origine
(deiezioni animali, scarti vegetali,
residui prodotti dalle industrie
alimentari) si ottiene un biogas, formato
principalmente da metano ed anidride
carbonica. I responsabili di questo
processo sono particolari batteri, mesofili
e termofili, capaci di decomporre questi
residui restituendo gas che può essere
utilizzato per produrre energia.
Anzi, bioenergia!
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LA GeOGRAFIA DELL’ eNERGIA
Colora in rosso i 5 principali
Paesi produttori di gas
naturale, di cui il metano è
il principale componente:
Iran, Qatar, Russia, Arabia
Saudita, Emirati Arabi.
In blu i maggiori importatori
di gas: Stati Uniti, Germania,
Giappone ed Italia.
COME DICEVAMO PRIMA,
IL METANO COSTITUISCE ANCHE
UN BUON CARBURANTE PER LE
AUTOMOBILI: HA UN COSTO
INFERIORE ALLA BENZINA
ED UN MINORE
IMPATTO AMBIENTALE.
L’mmagine scaricabile in formato A4
è disponibile su:
www.dixanperlascuola.it
RICERCA
RCA E DISCUTI
Realizza una piccola ricerca: intervista amici, parenti,
insegnanti per scoprire quanti di loro usano, per le proprie
necessità di spostamento, un’auto alimentata a gas metano;
potresti anche chiedere se qualcuno di loro, pur avendo
attualmente una macchina a carburante tradizionale, ha intenzione
di acquistarne una a metano in futuro.
Riporta i dati qui sotto: uniti a quelli raccolti dai compagni, potrai realizzare un cartellone
che mostri i risultati della ricerca a livello dell’intera classe.
Persone intervistate
Possiedono un’auto a metano
Intendono acquistare un’auto a metano
Con l’aiuto del computer, al
termine del tuo lavoro realizza un
grafico a torta come questo per
rappresentare, sul totale delle
persone intervistate, quante hanno
un’auto a benzina, quante a gas e
quante sceglieranno di usarne una
a gas nel prossimo futuro.
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Materiale didattico realizzato espressamente per la scuola secondaria di I g
grado.
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UN’ iDEA lUMINOSA ...
Cosa può fornirci energia, pulita e gratuita,
meglio del Sole, il “padre” della vita e di tutte
le energie del mondo?
Il Sole è la stella del nostro sistema,
attorno al quale ruotano i pianeti: Mercurio, Venere,
Terra, Marte, Giove... Ha un diametro di circa 1,4 milioni di
chilometri e la sua la massa è 330.000 volte quella della Terra.
È costituito da idrogeno ed elio: all’interno del nucleo solare l’idrogeno
viene fuso in elio. Questo processo libera una gigantesca quantità
di energia, che viene emessa sotto forma di radiazioni: radiazione
elettromagnetica (luce visibile ed infrarossi) e flusso di particelle (vento
solare). È proprio la radiazione solare che ha fornito l’energia
necessaria allo sviluppo della vita sulla Terra, e tuttora
è indispensabile al suo mantenimento.
COME SFrUTTIAMO
L’ eNERGIA DEL SOLE
vento
e il sole
Ogni secondo ilIlSole
produce
una quantità elevatissima di energia: in situazioni di cielo
sereno, la parte di energia solare che giunge sulla superficie del nostra pianeta è pari a circa
1.000 Watt per metro quadrato.
La moderna tecnologia ha sviluppato 3 modalità di sfruttamento dell’energia solare:
Pannello solare termico
Nei pannelli solari, che si possono agevolmente installare sul tetto degli edifici, i raggi solari
scaldano un particolare liquido che cede il proprio calore all’acqua contenuta in un serbatoio.
In questo modo possiamo disporre di acqua calda per tutti gli usi domestici senza consumare
elettricità e senza bruciare combustibili di alcun tipo.
Un pannello di un metro quadro fornisce mediamente oltre 100 litri di acqua calda al giorno.
Pannello solare a concentrazione
Si tratta di una serie di specchi parabolici che concentrano i raggi del Sole su un tubo
ricevitore nel quale scorre uno speciale fluido. Talvolta in questi impianti al posto del tubo
ricevitore troviamo una specie di torre, contenente una caldaia piena di sali che si fondono per
il calore ricevuto. In entrambe i casi, si produce calore fino a 600 gradi, che possono servire
sia direttamente come energia termica che per ottenere elettricità.
Pannello fotovoltaico
Alla base di ogni impianto fotovoltaico ci sono le celle al silicio, che raggruppate sono capaci
di reagire alla radiazione solare producendo corrente elettrica. In caso di sfruttamento al 100%
delle potenzialità del sole si potrebbe ottenere in un’ora l’energia di cui tutti gli abitanti della
terra hanno bisogno in un anno, senza generare inquinamento atmosferico o deterioramento
dell’ozono, come succede invece usando combustibili fossili. Attualmente però solo una
piccola quota dell’energia totale viene prodotta in questo modo, in quanto i costi sono ancora
relativamente elevati ed inoltre servono superfici molto estese per produrre quantitativi davvero
ingenti di energia. Esiste un interessante progetto per la ricopertura con pannelli fotovoltaici
di un’estesa area del Deserto del Sahara, che garantirebbe
notevoli quantità di energia elettrica “pulita”.
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scopri l’ energia del sole
Nel disegno vedi un pannello
solare installato sul tetto
di una casa; osserva tutto
lo schema e rispondi: si tratta di un
pannello solare a concentrazione?
pannello solare termico?
pannello solare fotovoltaico?
I PANNELLI
FOTOVOLTAICI GENERANO
ENERGIA ELETTRICA GRAZIE
ALLE CELLE AL SILICIO DI CUI SONO
COMPOSTI. MA COS’È IL SILICIO?
UN GIRO IN BIBLIOTECA, O SUL WEB,
TI CONSENTIRÀ DI TROVARE MOLTE
INFORMAZIONI SUL SILICIO, CHE POTRAI
ANNOTARE SUL TUO QUADERNO
CURIOSITÀ
E CONFRONTARE CON
I TUOI COMPAGNI.
Il Sole è fondamentale per la vita di tutti gli
organismi viventi. Consente ad esempio la sintesi
clorofilliana nei vegetali, rappresenta il “motore” dell’indispensabile ciclo dell’acqua, è
importantissimo anche per la nostra salute (aiuta la pelle a sintetizzare la vitamina D,
utilissima al sistema osseo).
Gli antichi erano pienamente consapevoli dell’importanza del Sole ed erano altresì
impressionati dalla sua magnificenza da farne spesso un dio. Per i Babilonesi, 3.000
anni fa lungo le rive del fiume Eufrate, il dio del Sole era Shamash, che “tutto sa e tutto
vede”. Ra, o Ra-Atum, è il dio sole degli Egizi, mentre per i Greci era Helios ad incarnare
la potenza dell’astro solare. I Romani ebbero tre divinità alle quali si poteva tributare
l’appellativo di “Sol Invictus”: Eliogabalo, Mitra e Sol. Spostandoci in America scopriamo
che i Maya adoravano Ahaw Kin e gli Aztechi Huitzilopochtli, il quale aveva
il compito di lottare ogni notte contro le oscure potenze della Luna.
Per gli Indiani Navaho del Nord America il dio del Sole
era Tsohanoai.
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Materiale didattico realizzato espressamente
amente per la scuola secondaria di I grado.
soffia l’ energia!
a!
Il vento rappresenta una fonte
e di energia pulita,
efficiente ed inesauribile. Il costo economico
ed ambientale dei combustibili
bili fossili ha reso
conveniente usare il vento come
e fonte primaria per
produrre energia elettrica.
L’aerogeneratore è la macchina che trasforma l’energia
ergia eolica (cioè
l’energia del vento) in elettricità.
Il suo funzionamento è simile a quello di un mulino:
ulino: il vento fa
ruotare le pale di cui è dotato ed il movimento
o così ottenuto
viene trasmesso ad un generatore di energia
a elettrica.
Gli aerogeneratori possono essere di varie dimensioni.
mensioni.
Ad esempio, un modello dotato di pale lunghe 30 metri
è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico
co
giornaliero di 1.000 famiglie.
Una serie di aerogeneratori
collegati tra loro costituiscono
CURIOSITÀ
Il rapporto annuale
delle centrali elettriche, chiamate
di Legambiente ci
wind-farm, cioè “fattorie del vento”.
informa che in Italia 297 comuni sono
dotati di impianti eolici; in questo modo
più di 4 milioni di famiglie soddisfano il
proprio fabbisogno elettrico. Addirittura
192 di questi comuni producono più
energia di quanta ne consumano.
IL VENTO È UNA FONTE
DI ENERGIA MOLTO ANTICA!
IL PRIMO MULINO A VENTO STORICAMENTE
ACCERTATO RISALE AL VII SECOLO D. C.,
NELLE TERRE DEL CALIFFO OMAR NELLA ZONE
DELL’ATTUALE MEDIO ORIENTE.
IL PRIMO IMPIANTO EOLICO PER LA
PRODUZIONE DI ELETTRICITÀ NACQUE
INVECE A CLEVELAND,
NEGLI USA, NEL 1887.
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passato e futuro del vento
L’uomo usa la forza del vento da migliaia di anni.
Pensiamo ad esempio alle vele che sospingevano le
imbarcazioni di Egizi, Greci e Persiani, solo per citare
alcune importanti civiltà del passato.
Fu grazie al vento quindi che l’uomo poté dar vita ai commerci nel
Mediterraneo e scoprire nuovi continenti.
Secoli e secoli prima dell’uso di carbone e petrolio, l’uomo sfruttava
l’energia cinetica (cioè di movimento) del vento trasformandola,
grazie ai mulini, nell’energia meccanica necessaria a macinare
il grano, spremere le olive o a prelevare l’acqua
dai pozzi, in modo da poter irrigare
le coltivazioni in modo più
DA NORD OVEST
TRAMONTANA
semplice ed efficiente.
DA SUD
LIBECCIO
DA SUD OVEST
MAESTRALE
DA QUALI DIREZIONI
DA OVEST
SCIROCCO
SOFFIANO I VENTI?
PROVA A COMPLETARE LO
DA EST
OSTRO
SCHEMA QUI DI FIANCO,
DA NORD
GRECALE
AIUTANDOTI CON LA ROSA
DA
NORD
EST
LEVANTE
DEI VENTI IN CASO
DA SUD EST
PONENTE
DI DUBBIO.
PRIMA DI COMPLETARE
LO SCHEMA SOTTO
EFFETTUA UNA RICERCA.
PROVA A COLLOCARE I
NOMI DELLE DIVERSE PARTI
DELL’IMPIANTO EOLICO
SOTTO RIPRODOTTO.
Navicella
Rete
Pala
Torre
Trasformatore
Cavidotto
Rotore
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15
Il mondo funziona anche ad ACQUA!
La ruota idraulica trasforma l’energia cinetica
dell’acqua in energia meccanica.
L’acqua corrente di un fiume, ad esempio, fa
girare le pale della ruota che vi è immersa e
l’energia così ottenuta può essere impiegata
per gli usi più diversi.
Usate nel lontano passato, le ruote idrauliche
conobbero un notevole sviluppo nell’Alto
Medioevo e furono ampiamente utilizzate
fino all’avvento della macchina a vapore.
Dalla potenza dell’acqua in tempi ormai
lontani si ricavava l’energia necessaria al
funzionamento di macine,
frantoi,
segherie,
e,
SOLE, VENTO... UN ALTRO
pompe, torni ed
ELEMENTO NATURALE PUÒ
altro ancora.
DARCI ENERGIA SENZA
SPRECARE RISORSE O CREARE
INQUINAMENTO!
Oggi l’acqua fornisce energia
i iin di
diversii modi.
di
Nelle centrali idroelettriche l’acqua accumulata in grandi bacini, grazie alle dighe,
viene fatta scorrere in condotte forzate che muovono le turbine poste più in basso;
dalla rotazione delle turbine, l’energia cinetica viene trasferita ad un generatore che
la converte in energia elettrica distribuibile per mezzo della rete. Un’altra possibilità è
offerta dalla geotermia. In molti luoghi della Terra è possibile sfruttare il vapore che sale
spontaneo verso la superficie (soffioni, geyser) per ottenere energia elettrica.
Infine, possiamo installare un impianto microidroelettrico.
Senza arrecare alcun danno al paesaggio o
all’ecosistema: questi impianti non richiedono dighe
o costruzioni particolari; si limitano a sfruttare il fluire
dell’acqua di un fiume o di un torrente per mezzo di una
turbina, la quale, in collegamento con un generatore,
fornisce corrente elettrica. Il microidroelettrico è in grado
di sfruttare anche piccolissime “cascate”, con dislivelli
di pochi metri. Sono impianti molto “puliti”, adatti anche
a fornire energia a piccole utenze, come case isolate,
alberghi di montagna, e in generale nelle vicinanze di
Illustrazione di una centrale
corsi d’acqua.
idroelettrica con dettagli di
sezioni strutturali
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16
ENERGIA DELLA MENTE
IN QUESTE PAGINE
ABBIAMO SCOPERTO
QUALCOSA SU ALCUNE DELLE
PRINCIPALI FONTI DI ENERGIA.
SE TI PIACCIONO GLI ANAGRAMMI,
SCOPRI COSA SI NASCONDE IN
QUESTE FRASI “OSCURE”: AD ESEMPIO
ARRAFFERETE OMETTI POLPI SONO LE...
ARR
“PIATTAFORME PETROLIFERE”.
LE IMMAGINI IN BASSO
POTREBBERO SUGGERIRTI
IL PREFISSO “IDRO”
QUALCOSA...
DERIVA DAL NOME “YDOR”,
TERMINE CON IL QUALE
GLI ANTICHI GRECI
INDICAVANO L’ACQUA.
CANCELLATURE NERE
GIACERAI LEONE
ELENCATA GIRI RETE
MENTALI NUOVO
LEI LO SCIACALLI
IL POLO RIBADIRETE
DANAROSA IERI ZELO
ORNI POLLO SCALMANERETE
BANCARIA RIDICENDO
FARETE STROFE
C ...................................
E ...................................
E ...................................
M ..................................
C ..................................
B ...................................
R ...................................
P ...................................
A ...................................
E ...................................
N .................................
E .................................
E .................................
A V ............................
AL S ...........................
DI P ............................
S .................................
S ............... T ..............
C ................................
S .................................
SOLUZIONI GIOCO
1.CENTRALE NUCLEARE, 2.ENERGIA EOLICA, 3.ENERGIA
ELETTRICA, 4.MULINO A VENTO, 5.CELLA AL SILICIO, 6.BARILE
DI PETROLIO, 7.RADIAZIONE SOLARE, 8.PANNELLO SOLARE
TERMICO, 9.ANIDRIDE CARBONICA, 10.EFFETTO SERRA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
.
9.
10.
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17
non sprechiamo ENERGIA!
Secondo le statistiche, nelle abitazioni la maggior parte dell’energia
serve al riscaldamento. Ecco alcuni piccoli consigli per risparmiare:
- un grado in meno si traduce nel risparmio del 6% dell’energia;
- ricordiamo ai “grandi” di casa di far effettuare periodicamente la manutenzione
della caldaia;
- meglio una bella doccia piuttosto che fare il bagno: riempire con acqua
calda un’intera vasca richiede troppa energia;
- non copriamo i caloriferi bloccando il calore con le tende od altro;
- anche in inverno, durante la notte bastano 16°
nei nostri ambienti.
FACCIAMO LUCE
SUL RISPARMIO
In molte case sono ancora presenti le
vecchie lampade ad incandescenza,
poco efficienti perché consumano
molto e durano relativamente poco.
Meglio passare rapidamente a quelle
a basso consumo energetico.
NATURALMENTE
ESISTE UN’ALTRA
ECCEZIONALE
FONTE ENERGETICA
RINNOVABILE...
IL RISPARMIO!
IN VIAGGIO VERSO
LA DIFESA DELL’AMBIENTE
E GLI
ELETTRODOMESTICI?
Una notevole quantità di energia
viene consumata dalle auto. Sono
comode e veloci, ma il loro motore
consuma combustibili fossili, costosi ed
inquinanti, nonostante i progressi raggiunti
dalla tecnologia nella direzione del
risparmio di carburante e del contenimento
delle emissioni dannose. Quando i tuoi
genitori penseranno ad una nuova auto,
ricorda loro che esistono modelli che
funzionano a gas (più economici ed
ecologici) o addirittura con motore ibrido
(motore a scoppio più batteria).
E tutte le volte che si può... meglio
andare a piedi!
Camminare fa bene all’ambiente
ed alla nostra salute.
Mettiamo nel frigorifero solo cibi già freddi.
Per asciugare il bucato affidiamoci al
sole ed all’aria. Utilizziamo lavatrice e
lavastoviglie solo a
pieno carico.
Anche se in stand-by,
il televisore e gli altri
apparecchi consumano
comunque
elettricità:
spegniamoli del tutto.
E quando acquistiamo
un nuovo apparecchio,
facciamo
attenzione
alla sua etichetta di
efficienza energetica.
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IMPARA A
RISPARMIARE ENERGIA
CURIOSITÀ
Una lampadina a basso consumo energetico della
potenza di 25 Watt, fornisce la stessa illuminazione di
una vecchia lampadina ad incandescenza da 100 Watt
RISOLVIAMO IL
SEGUENTE PROBLEMA...
25 WATT
100 WATT
Sostituendo in un’abitazione 12 lampadine ad incandescenza da 100 Watt con altre 12 fluorescenti
a basso consumo, quanti Watt potremmo risparmiare conservando lo stesso livello di illuminazione?
Molta energia viene bruciata usando l’auto.
É un mezzo molto comodo e spesso ci è indispensabile, al punto
che risulta davvero difficile immaginare un mondo senza automobili.
Aiutiamo i genitori a scegliere con attenzione: un giro per i
concessionari d’automobili della zona (o un giro virtuale in internet)
ti permetteranno di scoprire i consumi (e i livelli di emissioni) delle
auto prese in considerazione.
Annota qui i risultati e ...
buon viaggio!
AUTO 1
Consumi (litri per 100 Km)
In città: ...............................
Extraurbano: ......................
Misto: .................................
AUTO 2
IL NOSTRO VIAGGIO
NEL MONDO
DELL’ENERGIA
FINISCE QUI. MA LE
COSE DA SAPERE
E DA FARE SONO
ANCORA TANTE:
LA NOSTRA CARA
VECCHIA TERRA
HA BISOGNO
ANCHE DI TE!
AUTO 3
In città: ...............................
Extraurbano: ......................
In città: ...............................
Misto: .................................
Extraurbano: ......................
Misto: .................................
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