Agenzia Nazionale per le nuove tecnologie,
l’energia e lo sviluppo economico sostenibile
Educarsi
al futuro
www.educarsialfuturo.it
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Ciò che manca al nostro sistema educativo è
un insegnamento dedicato all’epoca planetaria che noi viviamo...
......nulla ci insegna lo stato del mondo in cui siamo ”
Edgar Morin
A scuola c’è bisogno di innovazione…..
le 2.000 maggiori imprese della Corea del Sud
hanno raddoppiato gli utili negli ultimi dieci anni.
Samsung
LG
Hyundai
Kia
…….
Non è per caso …..
La scuola della Corea del sud è tra le miglior scuole del mondo
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A scuola c’è bisogno di emozione …..
l’emozione aiuta
ad apprendere
voglia di impegnarsi
emozione
autostima
apprendimento
identità
educazione
legame emotivo
insegnante – studente
desiderio di conoscere
Nuovi saperi necessari per affrontare una questione complessa:
Costruire un Futuro sostenibile
La popolazione mondiale cresce drasticamente,
entro qualche decennio la terra ospiterà 9 miliardi di persone,
circa 2 miliardi più delle attuali
I nuovi abitanti nascono in maggioranza in regioni povere;
per raggiungere condizioni di vita accettabili avranno bisogno
di quantità sempre maggiori di energia e di risorse naturali
La terra è un ecosistema chiuso, le sue risorse sono limitate,
lo sviluppo imposto dall’uomo,
non può “superare” i limiti biofisici del pianeta
La terra è un ecosistema chiuso e limitato
è possibile realizzare
uno sviluppo illimitato
dentro
un eco-sistema
limitato
?
6
La popolazione mondiale è cresciuta molto
lentamente fino al 1800
L’umanità ha impiegato 16 secoli per crescere
da 250 a 500 milioni di abitanti
500 milioni
250 milioni
Anno 0
1600
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1950 2050
7
9 miliardi
..mentre ora cresce drasticamente
dal 1950 al 2050, in soli 100 anni, la
popolazione terrestre
crescerà di 7 miliardi di abitanti
2 miliardi
500 milioni
250 milioni
Anno 0
1600
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1950 2050
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.. ogni giorno nascono 364.000 bambini nel mondo
Anno 0
1600
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1950 2050
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Variazione della popolazione mondiale tra il 2000 e il 2050
anno 2000 - 6,2 miliardi di abitanti
Variazione della popolazione mondiale tra il 2000 e il 2050
(milioni di abitanti)
anno 2050 - 9,2 miliardi di abitanti
anno 2000 - 6,2 miliardi di abitanti
nel 2050 l’Africa sarà la regione più popolosa del pianeta con 2 miliardi di abitanti
Ai paesi poveri si dovranno assicurare quantità crescenti di risorse naturali e
di energia perché possano raggiungere livelli minimi di dignità e benessere.
Più energia per i paesi poveri
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Essi non possono limitare i loro consumi,
due miliardi di persone vivono ancora senza servizi ed energia
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i paesi sviluppati dovranno invece ridurre i loro consumi
e adottare stili di vita più moderati
Meno consumi per i paesi ricchi
applicare le conoscenze e le tecnologie di cui dispongono
per vivere in città in cui sia possibile respirare aria pulita
dare impulso alla ricerca di nuovi sistemi per produrre energia
senza danneggiare il nostro ambiente
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Energia consumata nel mondo pro capite (anno 2011)
Un americano consuma 25 barili di petrolio all’anno
Un europeo consuma 12 barili
Un cinese ne consuma 6 barili
Un indiano ne consuma 1,3
Un africano ne consuma 1
C’è chi ha troppa energia … e la spreca ….
e chi non ha il minimo necessario per vivere …..
L’energia non è una questione tecnica
è, prima di tutto, una questione etica
perché senza energia non c’è vita dignitosa
Crescita dei consumi energetici mondiali
Non possiamo soddisfare i
consumi mondiali di energia, in
continuo aumento, con le fonti
fossili che sono in progressivo
esaurimento.
E’ necessario passare a fonti
inesauribili, rinnovabili e non
dannose per l’ambiente
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Quale fonti abbiamo utilizzato nel 2010 per produrre energia ?
L’ 87 % di tutta l’energia consumata nel mondo nel 2010
proviene da fonti fossili ( petrolio + gas + carbone )
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il carbone, il petrolio e il gas naturale contengono l'energia chimica che, in
centinaia di milioni di anni fa , si è accumulata nelle molecole organiche.
300 milioni di anni fa
si formano i fossili
Il carbone si è formato dalla fossilizzazione delle foreste 300 milioni di anni fa.
I resti vegetali, sotto forte pressione e alta temperatura, si sono trasformati
grazie alla decomposizione operata da batteri anaerobi, (eliminazione di ossigeno,
idrogeno e azoto, aumento di carbonio.)
Il petrolio è una miscela di idrocarburi liquidi, (catene di atomi di carbonio e
idrogeno) che deriva dalla fossilizzazione di resti organici animali, in genere del
plancton, in ambiente marino.
Il gas naturale è una miscela di idrocarburi gassosi, formati da atomi di carbonio
e di idrogeno. Il componente principale è il metano (CH4), seguito da etano
(C2H6), propano (C3H8) butano (C4H10) e pentano (C5H12). Si origina insieme al
petrolio e deriva da organismi animali in ambiente lagunare anaerobico.
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come è cambiato il pianeta da allora ad oggi ?
50 milioni di anni fa
diminuisce progressivamenete la CO2 in atmosfera
diminuisce la temperatura terrestre
5 milioni di anni fa… nasce l’uomo
Negli ultimi 500 milioni di anni si sono alternati climi caldi e freddi
L’ultimo periodo di riscaldamento terrestre si è avuto circa 50 milioni di anni fa a
causa di una intensa attività solare e all’aumento della CO2 (1000 ppm)
Da allora il livello di CO2in atmosfera è andato sempre decrescendo grazie agli
organismi viventi, in particolare quelli marini, che la fissavano attraverso la sintesi
clorofilliana e la depositavano come carbonato sul fondo degli oceani.
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L’USO DEI FOSSILI STRAVOLGE IL CICLO NATURALE DEL CARBONIO
Da quando l’umanità ha cominciato a estrarre combustibili fossili dal sottosuolo, ha attivato un
quarto serbatoio di carbonio che, da centinaia di milioni di anni , era rimasto isolato .
L’umanità rischia così di trasferire nell’atmosfera , in poche centinaia di anni, tutto il carbonio
che si è formato nel sottosuolo in centinaia di milioni di anni.
ATMOSFERA
1,8%
FATTORE
UOMO
3,7 milioni MtC
carbonio fossile
confinato da oltre
100 milioni di anni
nel sottosuolo
rientra in
atmosfera
90.000 MtC/anno
(760.000 MtC)
OCEANO
120.000 MtC/anno
92,6% (38 milioni MtC)
SUOLO
5,6% (2,3 milioni MtC)
3/4 nel suolo ¼ nei viventi
800.000 MtC/anno
Clima: istruzioni per l’uso - V. Ferrara, A. Farruggia - Edizioni Ambiente
La concentrazione di CO2 in atmosfera è aumentata del 35% in 200 anni
passando da 280 ppmv a 400 ppmv (parti per milione in volume) nel 2014
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Gli studi realizzati in Antartide sulle bolle d’aria intrappolate negli strati profondi di
ghiaccio hanno permesso di scrivere “la storia” della CO2 nell’aria fino a 600.000 anni fa
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Le misure dimostrano che la concentrazione della CO2 nell’atmosfera si è
sempre mantenuta, da 600 mila anni fa ad oggi, tra 200 e 290 ppm.
Oggi è già salita drasticamente da 290 a 380 ppm e continua ad aumentare…
Più del 99% della massa dei gas
atmosferici si trova nei primi
40Km della stratosfera
il sistema climatico terrestre non è
altro che lo stato di equilibrio tra i
vari flussi di energia che vengono
continuamente scambiati dentro e
fuori l’atmosfera terrestre.
questo sottile strato
di gas determina lo
scambio di energia tra
il sole e la terra
Se cambiano i flussi di energia,
necessariamente cambia il clima
Londra
Centro
della terra
Roma
e gioca un ruolo
fondamentale per
trasferire calore
tra gli ecosistemi
terrestri e marini
l’organizzazione delle Nazioni
Unite mette in guardia l’uomo
sull’aumento delle catastrofi
naturali : inondazioni, cicloni,
ondate di calore e cicloni
tenderanno ad aumentare
sempre di più, con impatti che
interesseranno praticamente
tutto il pianeta Terra.
La temperatura media globale
crescerà in misura compresa
tra 0,3 e 4,8 gradi (°C)
entro il 2100
L'aumento del livello dei mari
sarà compreso tra 26 e 82
centimetri entro il 2100:
è dovuto in parte allo
scioglimento dei ghiacciai
continentali e alle calotte
glaciali polari, e in parte alla
dilatazione termica dell'acqua
dovuta al riscaldamento stesso.
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ottobre 2014
Ultimo Rapporto Ipcc
Le emissioni mondiali di gas serra
devono essere ridotte
dal 40 al 70% tra il 2010 e il 2050.
«Gli effetti dei cambiamenti climatici si fanno già
sentire su tutti i continenti e negli oceani.
La natura dei rischi legati ai cambiamenti climatici è
sempre più chiara.
« Visto il riscaldamento considerevole e l’aumento
continuo delle emissioni di gas serra,
I rischi diventeranno difficili da gestire ed anche
degli investimenti importanti e sostenuti
nell’adattamento avranno i loro limiti ».
hanno partecipato 309 autori e 436 ricercatori di
70 paesi
Emissioni di CO2 per singolo abitante, da combustibili fossili
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Mangiare carne impatta molto più sul clima rispetto a mangiare verdure.
Il grafico mostra quante emissioni incorporano i vari cibi,
a parità di calorie fornite
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La strategia europea 20 - 20 - 20 per il 2020
20 % dell’ energia dovrà essere prodotta da fonti rinnovabili
20 % di taglio dei consumi per risparmio energetico
20 % di riduzione delle emissioni di CO2
L’obiettivo europeo è stato articolato in obiettivi nazionali
entro il 2020 l’Italia deve raggiungere
una quota del 17% di fonti rinnovabili sul totale dei consumi finali
e ridurre del 14% le emissioni di gas serra rispetto ai valori del 2005.
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le rinnovabili nel 2012 hanno coperto
il 27% del consumo di energia elettrica italiana
l’energia prodotta da rinnovabili è stata complessivamente pari a 92,4 TWh,
+11% rispetto al 2011
Il fotovoltaico ha aumentato la produzione del 74,4% (da 10,8 a 18,8 TWh)
l’eolico ha aumentato l’energia prodotta del 41% (da 9,8 a 13,9 TWh)
Le bioenergie (biomasse, biogas e bioliquidi) aumentato del 13% (da 10,8 a 12,2 TWh)
La fonte geotermica è rimasta stazionaria intorno ai 5,5 TWh annui.
Fonte: GSE
(Gestore dei Servizi Energetici)
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A fine 2011 nel mondo si è arrivati a 67,3 GW fotovoltaici cumulativi.
Oggi la stima è che il fotovoltaico produca 80 miliardi di kWh l’anno di
elettricità, 60
miliardi
dei
quali in Europa.
ENEA
- educarsi al
futuro
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ENEA - educarsi al futuro
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Solo fotovoltaico ed eolico dal 2000 al 2012 in Europa hanno
installato 166.000 MW di potenza, oltre 28.000 MW nel solo 2012.
Gli Stati Uniti, con la politica di Obama pro-energie rinnovabili, hanno raggiunto il
traguardo dei 50 GW di capacità eolica istallata sul territorio.
La stessa potenza di 44 centrali a carbone o di 11 centrali nucleari.
Permetteranno di far risparmiare all’atmosfera tanto biossido di carbonio quanto ne
emetterebbero 14 milioni di automobili su strada
Energia dal vento
si calcola che in Germania sono stati creati
750.0000 posti di lavoro, ENEA
con -leeducarsi
rinnovabili
al futuro 36
Mappa irraggiamento solare
fonte: NASA
Energia solare a concentrazione per la produzione di energia elettrica
grandi specchi parabolici lineari di oltre 5 metri concentrano
la radiazione solare su un tubo ricevitore dove scorrono sali
fusi che vengono riscaldati fino ad oltre 500 ° C.
ENEA - Centro Ricerche Casaccia - Roma
ENEA - educarsi al futuro
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L’impianto solare scalda il fluido presente nel tubo ricevitore.
Il calore del fluido viene accumulato nel primo serbatoio a 550°C.
Con questa energia termica possiamo produrre vapore 24 ore su 24.
La turbina a vapore genera così energia elettrica.
Il fluido, dopo aver ceduto parte della sua energia termica per produrre
il vapore, viene raccolto in un secondo serbatoio a 290°C.
Poi ritorna all’impianto solare per riscaldarsi di nuovo .
Il tubo ricevitore ENEA
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Progetto Archimede
impianto dimostrativo di una centrale solare 5MWe a Priolo (Sicilia)
Ampie zone del pianeta sono molto soleggiate e perciò idonee alla costruzioni di impianti solari a concentrazione.
Da ogni metro quadrato di superficie, possiamo ottenere, in un anno,
la stessa quantità di energia che si ricava da un barile di petrolio.
Ipotetica estensione dell’area occupata da impianti solari termodinamici per
produrre il fabbisogno mondiale (europeo) di energia elettrica al 2050
ENEA - educarsi al futuro
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Ad Abu Dhabi, Emirati Arabi Uniti, è entrata in funzione
una centrale solare a concentrazione da 100 MW.
La centrale copre un’area di 2,5 km² ed ha una potenza di 100 MW: 250
000 specchi parabolici forniscono energia per 20 000 famiglie.
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La tecnologia è l’arma più importante per vincere la povertà
“The end of poverty”
Jeffrey Sachs
La tecnologia può sconfiggere la povertà
La diffusione della telefonia cellulare è un ottimo esempio
(280 milioni di utenti in Africa, 130 in Brasile, 120 in Indonesia).
Permetterà di superare l’isolamento dei villaggi, diffondere informazione, fare commercio.
In Bangladesh l’operatore mobile GRAMEENPHONE ha introdotto la HealthLine,
una linea diretta e continua per l’assistenza medica via cellulare
IEA - Africa Energy Outlook 2014
Nel 2040 l’economia della regione quadruplicherà.
Oggi solo 300 milioni di persone hanno accesso all’energia elettrica.
Nei prossimi 30 anni diventeranno oltre 1,5 miliardi di persone.
Il ruolo delle energie rinnovabili sarà decisivo, in particolare per le aree rurali.
L’Africa sarà uno dei più grandi mercati del pianeta.
E l’Italia, che è la nazione più vicina all’Africa,
non può perdere questa occasione di cooperazione e sviluppo
Accesso all’energia elettrica nell’Africa sub-sahariana
Energia solare per lo sviluppo dei villaggi rurali
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ENERGIA SOLARE PER I VILLAGGI
Oggi è possibile rendere autosufficienti milioni di
villaggi rurali sparsi per il mondo con piccoli
impianti fotovoltaici e termici che producono sul
posto l’energia elettrica necessaria ai loro bisogni.
POSSIBILITA’ D’USO
illuminare case e ambienti
cucinare con forni solari e biogas
irrigare con pompe solari
potabilizzare l’acqua
usare utensili da lavoro
Frigoriferi,
comunicare e fare scuola
L’Istituto Tecnico Industriale
di Spoleto ha progettato e
costruito un mulino fotovoltaico
per produrre farina di miglio
Il mulino, alimentato da un
modulo fotovoltaico da 70Wp,
può risparmiare molte ore di
lavoro alle donne dei villaggi
Il Kit fotovoltaico permette di illuminare due aule scolastiche e l’abitazione dell’insegnate in
una scuola di un villaggio rurale privo di energia elettrica.
E’ composto da un modulo fotovoltaico di 300 Wp, una batteria, un regolatore di carica e 14
lampade a risparmio di energia.
È semplice da installare e può essere gestito dal maestro. (costo indicativo € 800).
Grazie alle donazioni di scuole e Consulte degli
studenti stiamo portando energia elettrica
fotovoltaica in alcune scuole di villaggi rurali
della Mauritania e del Burkina Faso
ENEA - educarsi al futuro
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Scuola, ricerca e cooperazione, oggi vivono in contesti separati,
per divulgare un nuovi saperi
e promuovere la cultura della cittadinanza terrestre
è necessario creare una forte connessione fra loro
scuola
ricerca
cooperazione