ENERGIA
DEFINIZIONE
E’ l’attitudine che ha un
sistema a compiere un lavoro
Lavoro: spostamento che un
corpo subisce per azione di
una forza
PROPRIETA’
L’Energia non può essere nè
creata né distrutta. Può
essere trasformata in altre
forme e trasferita da un
sistema all’altro
DUE TIPI
Energia potenziale: è
quella immagazzinata in
un sistema, che può
Energia cinetica: è
essere sprigionata con
quella in atto in un
un processo e
sistema in movimento
trasformata in energia
cinetica
COME SI MISURA
L’unità di
misura è il
Joule ( J )
FONTI DI ENERGIA
Qualunque processo produttivo richiede energia
• petrolio
• carbon fossile
• gas naturale
•uranio e torio
Esauribili
(non rinnovabili)
Inesauribili
(rinnovabili)
Alternative
FONTI DI ENERGIA
• biologica
• idraulica
• eolica
• mareomotrice
• geotermica
FONTI PIU’ USATE
COMBUSTIBILI FOSSILI: petrolio, carbone e gas
naturale soddisfano circa il 90% del fabbisogno
mondiale
FORME PIU’ USATE
• E’ il risultato della
trasformazione di altre fonti
ENERGIA ELETTRICA
• Non può essere
immagazzinata
• Subisce perdite
nel trasporto
COMBUSTIBILI FOSSILI
QUANDO SI SONO FORMATI
Nel corso di
milioni di
anni
COME SI SONO FORMATI
Trasformazione di resti di
organismi antichi sepolti
in assenza di ossigeno
DOVE SI TROVANO
Nel sottosuolo
STATO FISICO
SOLIDO
(Carbone)
LIQUIDO
(Petrolio)
GAS
(Metano)
VANTAGGI …
trasportabili
Facilmente
Piccole quantità
forniscono molta energia
distribuibili
1 litro di benzina
33 MJ
1 m3 di metano
36 MJ
1 Kg di carbone fos.
29 MJ
utilizzabili
Elevato potere calorifico
POTERE CALORIFICO
E’ il numero di calorie (Kcal) che si sviluppano da un Kg di
combustibile solido o liquido o da un m3 di combustibile
gassoso
Combustibile
Potere calorifico
Kcal/Kg o m3
Torba
3.000/4.500
Antraciti
7.700/9.000
Benzine
11.000
Metano
8.800/9.000
... E PROBLEMI
• Ogni litro di benzina
utilizzato è perso per sempre
Esaurimento
Inquinamento
• Le riserve di petrolio
possono durare per altri
100/150 anni
• Immissione di gas
nocivi nell’atmosfera
• Effetto serra , piogge
acide
COMBUSTIBILI NUCLEARI
L’energia nucleare è sprigionata dalla
materia quando i nuclei degli atomi
subiscono una trasformazione
E = m c2
FISSIONE:
scissione di un
nucleo (238U in 143Ba
e 90Kr)
PROCESSI
FUSIONE: unione di
nuclei di atomi
leggeri per dare
atomi più pesanti
Non produce
scorie radioattive
VANTAGGI ...
Facilità di approvvigionamento
20 gr di combustibile fissile
stessa quantità di energia
1 tonnellata di petrolio
Costo di esercizio limitato (nona parte) rispetto alla centrali
termoelettriche
... E RISCHI DEL “NUCLEARE”
• Radioattività
sprigionata dagli
impianti
IMMEDIATI
• Fluidi di
raffreddamento
contaminati
• Incidenti fortuiti
• Accumulo di
residui
radioattivi
FUTURI
• La radioattività
residua dura per
millenni
ENERGIE ALTERNATIVE
Italia, 1981: crisi del
settore petrolifero
• Solare
Riduzione della
dipendenza dal petrolio
• Geotermica
• Idraulica
• Eolica
• Bioenergia
Reperimento e sfruttamento di
fonti alternative rinnovabili e
pulite
ENERGIA SOLARE
Termica
Pannello solare: specchi
focalizzanti che convergono i
raggi solari su una superficie
ristretta
Acqua in vapore
Turbina
Fotovoltaica
Conversione diretta dell’energia
solare in elettrica senza fluido
intermediario
E’ una pila solare; se colpita da un
fascio di luce, emette elettroni
INCONVENIENTI
•E’diluita (richiede enormi spazi)
Generatore di
corrente elettrica
•E’ discontinua
•Dipende dalla latitudine
•Ha un elevato costo
IL SOLE
illumina la Terra
In 1 secondo
Solo minima
parte utilizzata
direttamente
dall’uomo
80 mild. MJ /s
Indirettamente: carbone,
petrolio, legna
E = 170 mild. MJ
Solo il 45% giunge
al suolo
ENERGIA GEOTERMICA
E’ l’energia accumulata nel vapore e nelle acque
termali presenti in aree vulcaniche e di recente
orogenesi dove il magma è vicino alla superficie
Fluidi a bassa
temperatura
(50/60°C)
Riscaldamento
abitazioni e serre
PROBLEMI
Fluidi ad alta
temperatura
Produzione
Energia
elettrica
(Larderello)
• i siti adatti sono rari
• con i vapori risalgono
sostanze pericolose (S,
Hg, B)
ENERGIA IDRAULICA
E’ l’energia meccanica contenuta in una massa d’acqua in movimento
Costituisce un quinto dell’energia prodotta al mondo
acqua
IN UN CORSO
D’ACQUA
NEL MARE
turbine
Si sfrutta l’energia
potenziale dovuta
ad un dislivello o
all’apertura delle
paratie di una diga.
Si sfrutta il movimento
alterno delle maree. E’
detta mareomotrice
generatore di
elettricità
RISCHI
• Le centrali modificano
i luoghi
VANTAGGI
• E’ rinnovabile
• Ha un alto rendimento
• E’pulita
ENERGIA EOLICA
• Dal 1100 i mulini a vento in Europa
• Un generatore eolico contiene un alternatore
simile alla dinamo della bicicletta; trasforma
energia cinetica in energia elettrica
INCONVENIENTI
• Bassa intensità
• Danni al paesaggio
• Inquinamento acustico
• Inquinamento elettromagnetico
(disturbi radio, televisori,
telefoni cellulari)
BIOENERGIA
Biomassa: qualunque sostanza organica, animale o vegetale,
da cui è possibile ricavare energia attraverso processi di
trasformazione
• Residui agricolo-forestali
VANTAGGI
• Produzione di biogas
FONTI
• Sottoprodotti e rifiuti
industria alimentare
• Energia rinnovabile
• Deiezioni animali
• Decentrata, sparsa
dappertutto
• Rifiuti urbani
• Impiegata nello stesso
luogo di produzione
• Smaltimento dei rifiuti
urbani e agroindustriali
SISTEMI PER RICAVARE LA
BIOENERGIA
• Trasformazioni termochimiche (per riscaldamento)
• Trasformazioni biochimiche (con batteri)
producono
CO2
CH4 (biogas),
C2H5OH
USO DELL’ENERGIA E
RAPPORTI CON L’AMBIENTE
AGENDA 21, Rio de Janeiro, giugno 1992:
Conferenza delle Nazioni Unite su
Ambiente e sviluppo
Maastricht, febbraio 1992,
Unione Europea
OBIETTIVO:
Promozione di una
crescita sostenibile
Impegno politico
per la tutela
dell’ambiente
Esplicita il ruolo
dell’industria nello
sviluppo
sostenibile
Programma un
graduale
cambiamento di
tecnologie di
produzione e di
prodotti puliti
Propone maggiore
incisività nelle
misure normative,
fiscali ed
economiche
Punta ad una
razionalizzazione
delle risorse naturali
non rinnovabili
Progetta l’estensione dell’imprenditorialità responsabile
IL SISTEMA ENERGETICO ITALIANO …
L’uso dell’energia modifica lo stato dell’ambiente
L’80% degli
L’energia entra in
Consumo
approvvigionatutte le attività
scarsamente
menti italiani
umane
comprimibile
proviene
dall’estero
… E GLI ACCORDI INTERNAZIONALI
Programma
ambientale
delle N.U.
(UNEP)
Organizzazione
Metereologica
Mondiale (WMO)
crearono
Gruppo intergovernativo sui
cambiamenti climatici (IPCC) 1988
Studia le necessità di una
organizzazione mondiale per
affrontare i
CAMBIAMENTI CLIMATICI
Rio de Janeiro, giugno 1992
CONFERENZA DELLE NAZIONI UNITE
sull’Ambiente e lo Sviluppo
Si discute il primo rapporto
di valutazione completato
nel 1991 dall’ IPCC
(Gruppo intergovernativo
sui cambiamenti climatici)
La maggior parte delle
nazioni sottoscrive due
documenti di grande
importanza
CONVENZIONE QUADRO
SUI CAMBIAMENTI
CLIMATICI
AGENDA 21
Adempimenti per la tutela ambientale
DIFFICOLTA’
nell’attuazione degli
adempimenti
Strumenti
amministrativi
e misure
politiche
per
rendere appetibili al mercato i
dispositivi e le tecnologie più
efficienti - ma più costose - all’atto
d’acquisto o dell’installazione
ITALIA
150 MTEP /anno
dalle riserve
fossili senza
rimpiazzarle
I fondi raccolti con le tasse
energetiche vengono utilizzate
solo in parte per ridurre il
danno ambientale provocato
dal settore dell’energia
MISURE
Tep: tonnellata equivalente di petrolio, cioè
energia prodotta dalla combustione completa di
una tonnellata di petrolio
1 Tep = 7,3 barili di petrolio greggio
1 barile = 159 litri
M = prefisso
per milione,
106