Le fonti energetiche

Esistono diverse forme di energia (meccanica, elettrica, termica, chimica, nucleare, elettromagnetica) ed esistono diversi modi di ricavare energia.

Appunti

L’energia è una grandezza fisica che esprime la capacità di un corpo o di un sistema di compiere lavoro. 

L’energia non si crea e non si distrugge, ma si può trasferire da un corpo all’altro e trasformare da una forma all’altra.

Esistono diverse forme di energia (meccanica, elettrica, termica, chimica, nucleare, elettromagnetica) ed esistono diversi modi di ricavare energia.

L’energia viene acquisita da sorgenti che possono essere:

  • Il sole;
  • L’acqua;
  • Il vento;
  • Il calore della Terra;
  • I biocombustibili;
  • I combustibili fossili.

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Tipologie di fonti energetiche

Le fonti di energia si possono suddividere in:

  • FONTI RINNOVABILI cioè che non si esauriscono (Sole, vento e acqua);
  • FONTI NON RINNOVABILI cioè che si esauriscono (combustibili fossili e uranio).

Classificando le fonti di energia in base alla provenienza si possono suddividere in:

  • FONTI PRIMARIE sono fonti di energia già presenti in natura. Ad esempio l’energia solare, il petrolio, la biomassa, l’energia eolica, idroelettrica e nucleare;
  • FONTI SECONDARIE sono fonti di energia ottenute dalla trasformazione delle fonti primarie. Ad esempio i carburanti e l’energia elettrica. 

I combustibili fossili come fonte energetica

Gli organismi animali e vegetali morti accumulandosi in depositi naturali hanno generato carbone e idrocarburi che sono la fonte energetica più utilizzata in quanto di semplice trasformazione e utilizzo.

Purtroppo queste forme di energia sono altamente inquinanti e non sono rinnovabili quindi nel tempo l’uomo si è mosso per trovare fonti di energia alternative.

Il carbone fossile si estrae allo stato solido e viene bruciato per produrre energia. Si è formato in ambienti paludosi da resti di piante che si sono trasformate in torba, lignite, litantrace e antracite.

Gli idrocarburi invece hanno origine animale e sono:

  • PETROLIO un liquido viscoso facilmente infiammabile estratto dalla crosta terrestre tramite trivellazione;
  • Gas naturale METANO (CH4) è utilizzato per il riscaldamento domestico e per la produzione di energia elettrica, ma anche nei trasporti.

L’acqua come fonte energetica

L’energia derivante dall’acqua è detta energia idroelettrica e viene prodotta raccogliendo l’acqua in grandi bacini dai quali viene fatta cadere.

L’acqua in caduta mette in movimento una turbina che accoppiata ad un alternatore trasforma il movimento in energia elettrica.

L’energia idroelettrica può essere considerata una fonte di energia rinnovabile anche se il suo impatto sull’ambiente è comunque discutibile in quanto le centrali idroelettriche sono invasive.

In Italia negli ultimi anni si stanno costruendo centrali sempre più piccole e collocate su dislivelli non troppo elevati per ridurre l’impatto ambientale sul territorio.

Il sole come fonte energetica

Il sole è fonte di energia per tutti gli organismi viventi.

Il sole fornisce energia luminosa e termica in diversi modi:

  • Per FUSIONE NUCLEARE che avviene al suo interno;
  • Per CONDUZIONE dal suo nucleo alla superficie (fotosfera). La conduzione è il trasferimento di energia per contatto diretto;
  • Per CONVEZIONE dal suo nucleo alla sua superficie. La convezione è il trasferimento di energia tramite movimenti convettivi;
  • Per IRRAGGIAMENTO nello spazio in tutte le direzioni fino all’atmosfera e alla superficie terrestre. L’irraggiamento è il trasferimento di energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche.

Lo sfruttamento dell’energia solare avviene grazie a sistemi passivi (serre) e sistemi attivi (pannelli solari termici o fotovoltaici).

Un impianto fotovoltaico trasforma l’energia solare in energia elettrica sfruttando materiali semiconduttori trattati con silicio. È formato da più celle fotovoltaiche che costituiscono un modulo e più moduli formano un pannello.

Più pannelli fotovoltaici formano una stringa. Queste vengono poste su superfici esposte prevalentemente a sud-ovest per fare in modo che il pannello assorba più energia solare possibile.

Il vento come fonte energetica

L’energia derivante dal vento è detta energia eolica e si basa sulla rotazione di eliche che trasformano l’energia cinetica in energia elettrica.

Il generatore eolico ha principalmente tre componenti:

  • TORRE arriva fino a 100 metri di altezza;
  • ROTORE sono tre pale che vengono fatte girare dal vento;
  • NAVICELLA contiene il generatore di energia elettrica.

Anche le wind farm (insieme di generatori eolici), così come le centrali idroelettriche, hanno un forte impatto sull’ambiente, ma spesso vengono installate in mare così da poter sfruttare maggiormente il vento forte che soffia al largo.

La geotermia

L’energia geotermica sfrutta il calore proveniente dal sottosuolo. 

La temperatura terrestre cresce di circa 3°C ogni cento metri ed è possibile sfruttarla sia per il riscaldamento che per la produzione di energia elettrica.

Gli impianti geotermici possono essere:

  • NON PROFONDI arrivano al massimo a 300 metri di profondità e si utilizzano per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria;
  • PROFONDI si utilizzano per produrre energia elettrica attraverso turbine. Si possono costruire solo in particolari zone dove la conformazione geologica permette di arrivare a 1000 metri di profondità e si trova vapore più vicino alla superficie terrestre.

I biocombustibili

I biocombustibili si ricavano dalle piante e possono essere:

  • BIOCOMBUSTIBILI SOLIDI provengono dagli scarti delle coltivazioni, delle foreste o zootecnici;
  • BIOCOMBUSTIBILI LIQUIDI sono carburanti prodotti dai residui delle attività umane. Ad esempio bioetanolo o miscele di bioetanolo e benzina;
  • BIOCOMBUSTIBILI GASSOSI sono combustibili prodotti dalla fermentazione batterica di rifiuti organici animali o vegetali in assenza di ossigeno. Possono essere scarti di agricoltura, industria alimentare, allevamenti. Si utilizzano come carburante per motori o per il riscaldamento.

I rifiuti come fonte energetica

I termovalorizzatori sono impianti di recupero dell’energia proveniente dalla combustione dei rifiuti urbani e si utilizzano per produrre energia elettrica.

Le fasi del processo di termovalorizzazione sono:

  • ARRIVO DEI RIFIUTI e stoccaggio dividendo umido da inerti;
  • COMBUSTIONE dei rifiuti ad alte temperature;
  • SFRUTTAMENTO del vapore prodotto per muovere le turbine e produrre energia elettrica.
  • RIMOZIONE delle ceneri che in seguito vengono trattate;
  • TRATTAMENTO dei fumi che verranno poi dispersi in atmosfera;
  • INERTIZZAZIONE delle sostanze inquinanti.