Concetti Chiave
- Le risorse energetiche si dividono in rinnovabili, come energia solare e eolica, e non rinnovabili, come petrolio e carbone.
- L'energia solare può essere raccolta e distribuita tramite sistemi passivi e attivi, utilizzando collettori e celle fotovoltaiche.
- Le centrali idroelettriche forniscono il 6% dell'energia mondiale, ma presentano problemi ambientali come inondazioni e ritenzione di sedimenti.
- Le centrali eoliche producono circa il 10% dell'energia globale sfruttando la forza del vento tramite eliche e turbine.
- L'energia geotermica sfrutta il calore terrestre, ma è limitata geograficamente e può causare inquinamento da sali e gas tossici.
Le risorse energetiche sono le risorse minerarie che si estraggono dal suolo e dal sottosuolo per ricavare energia, e sono: petrolio, gas naturale, carbone (combustibili fossili) e uranio. Nonostante la grande dipendenza dell’uomo dai combustibili fossili, esistono altre fonti di energia che non devono essere necessariamente estratte dal sottosuolo. Le fonti energetiche si dividono in rinnovabili, ovvero quelle fonti di energie che costituiscono una riserva illimitata (l’energia solare, l’energia chimica, l’energia geotermica, l’energia eolica e l’energia idrica), e in non rinnovabili, ovvero quelle fonti di energie che sono destinate ad esaurirsi (l’energia termica, derivante dai combustibili fossili, e l’energia nucleare, derivante dall’uranio).
Energia solare e sistemi di raccolta
L’energia solare è una fonte rinnovabile di energia, cioè non esauribile, che sfrutta il calore prodotto dai raggi solari. Essa è particolarmente adatta a riscaldare ambienti e acqua e può essere raccolta, immagazzinata e distribuita mediante sistemi passivi o sistemi attivi.
Nei sistemi solari passivi la radiazione solare entra direttamente in una struttura ben isolata e lì viene convertita in calore a bassa temperatura, mentre nei sistemi solari attivi dei collettori montati sui tetti degli edifici concentrano l’energia solare e la distribuiscono con l’aiuto di pompe e ventole.
Metodi di sfruttamento dell'energia solare
Inoltre l’energia solare si può sfruttare per via diretta, grazie a numerosi specchi che raccolgono l’energia e la raccolgono su una torre. Il calore viene usato per produrre vapore ad alta pressione che fa girare delle turbine, come in una centrale elettrica (fornaci solari). Un altro metodo di sfruttamento per via diretta dell’energia solare consiste nelle celle fotovoltaiche, ovvero strati semiconduttori di silicio “drogato” con altre sostanze, che emettono elettroni sotto lo stimolo dei fotoni. Le celle si montano in pannelli, posti sul terreno o sul tetto degli edifici: non hanno parti in movimento e non disperdono calore.
L’energia solare si può sfruttare anche per via indiretta, tramite il vento, l’acqua e la biomassa. Nell’acqua è contenuta anche energia gravitazionale e, in mare, energia di marea.
Energia idroelettrica e problemi ambientali
La caduta d’acqua da fiumi o laghi alimenta le centrali idroelettriche, che forniscono il 6% dell’energia mondiale. Questa fonte è già utilizzata al massimo nei paesi ricchi, mentre ha notevoli potenzialità in quelli poveri, tuttavia comporta vari problemi ambientali (trattiene il sedimento dei fiume, può provocare inondazioni se la diga viene danneggiata e può causare infezioni)
Energia eolica e biomasse
Le centrali eoliche sfruttano la forza del vento per produrre energia e forniscono circa il 10% dell’energia mondiale. La forza del vento muove eliche e turbine montate su torri e piloni e il suolo che occupano queste installazioni è disponibile per altri usi, come il pascolo.
Una centrale a biomasse sfrutta la combustione delle biomasse vegetali (legna, scarti agricoli, immondizia, liquidi fognari, paglie, trucioli, ecc.) o la trasformazioni delle biomasse in combustibili liquidi o gassosi (biocarburanti, che possono essere impiegati per veicoli, come il biodiesel, il biogas, il metanolo liquido e l’etanolo liquido. Si ottengono dalla fermentazione batterica della biomassa, posta in appositi contenitori detti digestori anaerobici) per produrre energia, elettricità, riscaldamento.
È un’altra fonte potenzialmente rinnovabile; potenzialmente, poiché, come l’energia idrica, l’energia geotermica è rinnovabile solo se il tasso di prelievo non supera quello di ricostruzione. Una centrale geotermica (o idrotermale) sfrutta le fonti geologiche di calore per produrre energia, ovvero il calore proveniente dalle profondità terrestri, secondo i principi fisici della geotermia. Tuttavia questa fonte di energia ha degli aspetti negativi: è troppo localizzata per essere utilizzata globalmente e produce un certo inquinamento a causa di sali e metalli sciolti nell’acqua, come l’arsenico e il mercurio e di gas come l’idrogeno solforato e l’ammoniaca.
per approfondimenti vedi anche:
Risorse e l'energia sul pianeta
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali fonti di energia rinnovabile?
- Come funziona l'energia solare nei sistemi attivi e passivi?
- Quali sono i metodi di sfruttamento dell'energia solare?
- Quali problemi ambientali sono associati all'energia idroelettrica?
- Quali sono le caratteristiche delle centrali a biomasse?
Le fonti di energia rinnovabile includono l'energia solare, chimica, geotermica, eolica e idrica, tutte caratterizzate da una riserva illimitata.
Nei sistemi passivi, la radiazione solare viene convertita in calore a bassa temperatura in strutture isolate, mentre nei sistemi attivi, i collettori montati sui tetti concentrano l'energia solare e la distribuiscono tramite pompe e ventole.
L'energia solare può essere sfruttata direttamente tramite fornaci solari e celle fotovoltaiche, o indirettamente attraverso il vento, l'acqua e la biomassa.
L'energia idroelettrica può causare problemi come la ritenzione di sedimenti nei fiumi, inondazioni in caso di danni alle dighe e infezioni.
Le centrali a biomasse utilizzano la combustione di materiali vegetali e la trasformazione di biomasse in biocarburanti per produrre energia, elettricità e riscaldamento, rappresentando una fonte potenzialmente rinnovabile.
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