Produzione dell'energia

La produzione dell’energia

Da dove arriva e dove ci porterà l’energia che utilizziamo

a

Francesco Cancelliere, 5 A A.S. 2010-2011

La produzione dell’energia

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La produzione dell’energia

Indice

La produzione dell’energia.............................................................................................1

Da dove arriva e dove ci porterà l’energia che utilizziamo 1

Introduzione..............................................................................................................................4

L’energia........................................................................................................................................4

I combustibili fossili.............................................................................................................5

Automobili ed effetto serra 6

Le riserve di petrolio 7

L’energia nucleare.................................................................................................................8

Le centrali elettronucleari 9

Risvolti ambientali ed economici 10

Futuro del nucleare 12

Le energie rinnovabili.......................................................................................................13

L’energia solare 14

Solare fotovoltaico 15

Fotovoltaico in Italia e nel mondo 17

Solare termico 18

L’energia eolica 19

L’energia geotermica 21

L’energia idroelettrica 22

Conclusioni...............................................................................................................................23

Bibliografia..............................................................................................................................25

Sitografia...................................................................................................................................25

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La produzione dell’energia

Introduzione

Il problema legato alla produzione dell’energia ha portato nel corso degli anni a parecchi dibattiti.

Ogni forma di energia, da quella derivata dai combustibili fossili alle rinnovabili, passando per il nucleare, ha vantaggi e svantaggi. Il mio obiettivo è stato quello di effettuare una ricerca sulle varie forme di energia, valutando i vantaggi energetici, gli impatti ambientali ed economici che esse comportano.

Questa “curiositas” è nata dal desiderio di informarmi per valutare cosa votare al referendum del 12-13 giugno sul nucleare, e dalla decisione di frequentare la facoltà di Ingegneria Energetica all’Università.

L’energia

L’energia è la grandezza fisica che esprime l’attitudine di un corpo a compiere lavoro. Le fonti energetiche sono entità in grado di liberare una certa quantità di energia, permettendo quindi l’effettuazione di un lavoro.

Le forme di energia sono innumerevoli: si può parlare di energia meccanica, elettrica, termica, nucleare ecc.

Il problema legato alla produzione di energia a cui accennavo sopra è dovuto al principio di conservazione, secondo il quale non è possibile creare energia, ma solo trasformarla.

Da dove dunque prelevare l’energia necessaria, e trasformarla in forme utili alla vita quotidiana?

In natura ogni corpo possiede energia, ma per renderla disponibile all’uomo, questa energia deve essere trasformata in forme nelle quali può essere facilmente trasportata e utilizzabile. Nell’attuale fase della tecnologia, la forma energetica più facilmente trasportabile è quella elettrica.

La società umana quindi cerca di trasformare le fonti di energia in energia elettrica, in modo che questa possa essere resa disponibile in tutti i territori, e possa essere utilizzata per i più comuni scopi: riscaldamento, luce, ecc.

Oltre all’energia elettrica, altre forme di energia vengono utilizzate, come, per esempio, l’energia chimica della benzina o del gasolio per far muovere le automobili.

Le fonti energetiche che vengono maggiormente utilizzate sono i combustibili fossili (carbone, petrolio, ecc..), l’energia nucleare e le cosiddette energie rinnovabili. Pagina 4

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I combustibili fossili

I combustibili sono sostanze che con l’ossigeno dell’aria danno luogo a reazioni esotermiche, ossia con produzione di calore: in pratica sono combustibili le sostanze che bruciano.

I combustibili fossili derivano dalla trasformazione di sostanze organiche in forme più ricche di carbonio: il carbone, il petrolio e il gas naturale. In passato come fonte di energia era molto usato il carbone, ma oggi si preferiscono il petrolio e il gas naturale. Questo perché queste sostanze sono più facili e meno costose da trasportare: esistono infatti oleodotti e metanodotti che si estendono per più di 3000 km, aumentando notevolmente la velocità di trasporto rispetto al carbone.

Nelle centrali termoelettriche si sfruttano questi combustibili per produrre energia elettrica: i combustibili vengono bruciati, riscaldando l’acqua che si trasforma in vapore. Il vapore muove la turbina e l’alternatore, il che permette la generazione di energia elettrica.

Il camino serve ad emettere nell’atmosfera i fumi dovuti alla combustione.

Figura 1-Schema di una centrale termoelettrica Pagina 5

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Automobili ed effetto serra

Un’altra applicazione fondamentale per la società attuale è la produzione di energia per il movimento. La maggior parte delle automobili funziona a benzina, derivata dal petrolio, e con motori a combustione interna. Il carburante viene bruciato, l’energia termica viene trasformata in energia meccanica che permette il movimento della macchina. Come nelle centrali termoelettriche, la combustione provoca una produzione di gas inquinanti.

Infatti i combustibili sono formati da atomi di carbone ed ossigeno: per questo, una volta bruciati, emettono nell’aria CO, e CO2, CH4 e NOX. Questi gas sono i principali responsabili dell’effetto serra, ossia il fenomeno per il quale la Terra trattiene parte del calore proveniente dal sole.

L’effetto serra è un processo naturale, senza il quale peraltro non ci potrebbe essere vita sulla Terra: la temperatura media terrestre è infatti di 15°, contro i -18° che si avrebbero senza effetto serra.

Negli ultimi secoli la quantità di gas serra emessi nell’aria è aumentata in maniera esponenziale: in 180 anni l’anidride carbonica è aumentata di circa il 30%. La concentrazione di anidride carbonica è rimasta invariata fino ai primi dell’800, ed era di 270 ppm (parti per milione). Nel 2006 ha raggiunto le 330 ppm, nel 2010 le 390 ppm: dai primi dell’‘800 al 2006 c’è stato un aumento pari a quello tra il 2006 e il 2010. Le automobili, le centrali termoelettriche e gli impianti industriali sono i maggiori responsabili di questo aumento.

Tutto questo ha portato al cosiddetto global warming, ossia un aumento della temperatura media del pianeta: secondo uno studio delle Nazioni Unite, negli ultimi cento anni la temperatura media terrestre è aumentata di 0.5°, e il processo è in continuo aumento.

Un’altra teoria afferma che a causa del riscaldamento globale le calotte polari potrebbero sciogliersi, andando a raffreddare le correnti del golfo del Messico portando a un raffreddamento delle acque e favorendo la glaciazione di grandi aree.

La luce invece è in diminuzione: un gruppo di ricercatori dell’Università di S. Diego ha dimostrato come negli ultimi 30 anni la luminosità media della Terra è diminuita del 10%, con alcuni picchi (Hong-Kong) del 30%. La diminuzione della luce è causata dalle quantità di raggi che non riescono ad attraversare l’atmosfera: ciò è dovuto all’inquinamento provocato dai gas serra e dal particolato, ossia dalle polveri sottili. Pagina 6

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Le riserve di petrolio

I combustibili fossili hanno inoltre un altro problema, oltre a quello dell’emissione di gas inquinanti: non sono infiniti.

Il petrolio viene estratto con ritmi di 80 milioni di barili al giorno, pari a 29 miliardi di barili all’anno. Il consumo mondiale di energia è in continuo aumento, e così anche i milioni di barili estratti.

Le riserve mondiali di petrolio si stimano essere intorno a 2100 Gbo (Giga barrels of oil, ossia miliardi di barili di petrolio), considerando le 1200 Gbo certe e le 900 Gbo stimate di siti non ancora scoperti.

Basta fare una semplice divisione tra i miliardi di barili rimasti e i consumi annui per capire che le riserve di petrolio dureranno, se i consumi pro-capite rimarranno costanti, fino al 2080 (2100 Gbo/30 Gbo=70).

Inoltre l’occidentalizzazione di paesi quali la Cina porterà ad un aumento sostanziale del consumo di petrolio: si pensa possa passare dai 6 milioni di barili al giorno del 2006 ai 30 milioni di barili nel 2025, il che accelererà ancora di più i tempi in cui il greggio si esaurirà.

. Figura 2-La curva di Hubbert descrive l’andamento del petrolio disponibile.

Il picco di Hubbert, ossia l’avvenuta estrazione di metà del petrolio presente sulla Terra è previsto da questo grafico intorno al 2005: altri grafici prevedono questo picco tra il 2008 e il 2020. Ciò che però è evidente è che non è lontano il giorno in cui bisognerà fare a meno del petrolio. Pagina 7

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L’energia nucleare

L’energia nucleare è la forma di energia che si manifesta durante le trasformazioni del nucleo atomico.