Fonti energetiche non rinnovabili
Introduzione
La domanda mondiale di energia
La domanda mondiale di energia
continua a crescere ad un ritmo del
2% l’anno.
Nel 2004, il consumo mondiale
dell'umanità è stato di 15 TW (= 1.5
x 1013 W) che per un 86,5%
proveniva dai combustibili fossili
(petrolio + carbone + gas +
nucleare),
Questo equivale a = 5 x 1020 Joule
per anno, anche se vi è
un'incertezza di almeno il 10% nei
valori del consumo energetico totale
del mondo.
In Italia, nel 2004, la percentuale di
dipendenza dagli idrocarburi è stata
del 78,9%.
La domanda mondiale di energia
Energia/anno in EJ
Nucleare; 30; 6%
Geotermia, eolico.
Solare. Legno; 4; 1%
Idroelettrico; 30; 6%
Petrolio; 180; 39%
Carbone; 120; 25%
Gas naturale; 110;
23%
Il consumo di energia per nazione
ll consumo di energia delle nazioni è proporzionale al PIL, anche se esiste
una differenza significativa tra i livelli di consumo dell'energia in paesi
industriali ad alto reddito come gli Stati Uniti d'America (11,4 kW per
persona) ed il Giappone e la Germania (6 kW per persona).
Il Canada ha il maggiore consumo pro-capite.
Si registra costantemente un minore consumo di energia nei paesi in via
di sviluppo e nelle economie sotto-sviluppate.
Nei paesi in via di rapido sviluppo come l'India il consumo pro capite si
avvicina a 0,6 kW.
Attualmente la crescita più significativa dei consumi di energia si sta
verificando in Cina, che sta crescendo ad un tasso medio del 5,5%
annuo negli ultimi 25 anni. La sua popolazione, che supera i 1,3
miliardi di persone, attualmente consuma energia ad un tasso di 2 kW
per persona.
Il consumo di energia per nazione
Il consumo di energia per nazione
Il consumo di energia per settore
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Gli utilizzatori industriali (agricoltura, miniere, manifatture, e
costruzione) consumano circa il 37% dei 15 TW totali.
Il trasporto di persone sia personale che di passeggeri
consuma circa il 20%.
Il riscaldamento domestico, l'illuminazione e l'utilizzo di
elettrodomestici usano l'11%.
Gli usi commerciali (illuminazione, riscaldamento e
condizionamento degli edifici commerciali, oltre che l'energia
consumata dagli acquedotti, dalla purificazione e distribuzione
dell'acqua potabile nonché alla depurazione delle acque nere)
sono pari al 5% dei 15 TW totali.
Il consumo di energia per settore
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L'altro 27% dell'energia consumata a livello mondiale
viene persa nella generazione e nella trasmissione
di energia. Nel 2005, il consumo mondiale di
elettricità era pari a 2 TW. L'energia consumata per
generare 2 TW di elettricità e quasi 5 TW, dal
momento che l'efficienza di un tipico impianto di
generazione di energia e attorno al 38%. La nuova
generazione di impianti che bruciano gas naturale
raggiunge un'efficienza sostanzialmente maggiore,
attorno al 55%. Il carbone è il combustibile fossile
più economico e popolare tra le compagnie che
producono energia elettrica.
L’origine dell’energia: il sole
La maggior parte delle risorse energetiche del mondo hanno come
fonte prima i raggi solari che colpiscono la supeficie terrestre.
Questa energia si è conservata indirettamente sotto forma di
energia fossile (bitume, carbone, gas, idrati, petrolio) oppure
come energia direttamente impiegabile (ad.esempio i venti si
formano in seguito a complessi fenomeni di riscaldamento nelle
zone soleggiate e di convezione nelle zone fredde, il tutto
abbinato alla rotazione terrestre).
Anche l'energia idroelettrica deriva dall'energia solare che provoca
evaporazione dell'acqua e condensazione dell'acqua quando le
nuvole incontrano l'aria di fronti climatici freddi o quando
risalgono alte montagne. Il vapor d'acqua salendo in quota
acquisisce una certa energia potenziale che cede in parte alle
piogge ed ai corpi acquosi siti in quote elevate.
La costante solare
Il termine costante solare (in inglese solar constant) definisce la
quantità di radiazione elettromagnetica solare che arriva per
unità di superficie, misurandola a livello della superficie esterna
dell'atmosfera terrestre, da un velivolo perpendicolare ai raggi.
La costante solare include tutti i tipi di radiazione solare, non
soltanto la luce visibile.
Il suo valore è stato misurato da satelliti a circa 1.366 watt per
metro quadro, anche se può variare di circa lo 6,9% durante
l'anno - da circa 1.412 W/m2 a gennaio a 1.321 W/m2 a luglio,
questo dovuto alla variazione della distanza della terra dal sole,
oltre ad una lieve variazione della luminanza solare di poche
parti su mille da un giorno all'altro. Per l'intero globo terrestre,
che ha una sezione di taglio di 127.400.000 km², la potenza
fornita dall'energia solare è di 1.740 × 1017 Watt, con una
variazione del +/- 3,5%.
Le riserve di energia
Le stime sulle risorse energetiche rimanenti nel mondo variano, ed
è stato calcolato che le risorse di combutibili fossili totalizzino
uno stimato di 0,4 Yottajoules (1 YJ = 1024 J) e che le risorse
disponibili di combustibile nucleare come l'uranio superino i 2,5
YJ. Le riserve di combustibili fossili dovrebbero essere di 0,6-3
YJ se gli estimi delle riserve di clatrati di metano sono accurate
e se il loro sfruttamento divenisse tecnicamente possibile.
Principalmente grazie al Sole, il mondo possiede anche un flusso
di energia rinnovabile utilizzabile, che eccede i 120 petawatt
(pari ad 8.000 volte gli utilizzi totali del 2004), o 3,8 YJ/anno,
rendendo così minuscole tutte le risorse non-rinnovabili.
Potere calorifico dei combustibili
La caratteristica principale di un combustibile è il suo
potere calorifico, che rappresenta la quantità di
calore sviluppata nella reazione di combustione in
condizioni standard predeterminate; è misurato in
kWh/kg per i solidi e i liquidi e in kWh/m3 per i gas.
Per la gran parte dei combustibili (quelli che
contengono idrogeno) si distingue di un potere
calorifico superiore (che include il calore di
condensazione del vapore acqueo che si forma nella
combustione) e un potere calorifico inferiore (che
esclude tale calore)
Potere calorifico dei combustibili