Dalle biomasse all'energia elettrica

Sé il mondo è cosi come lo è ora è solo il merito di un’unica forma di energia cioè quella del sole. L' energia

solare è la fonte tutte le altre fonti energetiche disponibili all'uomo. Tenendo conto del fatto che la Terra è una

sfera che oltretutto ruota, l'irraggiamento solare medio è, alle latitudini europee, di circa 200 watt/m².

Moltiplicando questa potenza media per metro quadro per la superficie dell'emisfero terrestre istante per

istante esposto al sole si ottiene una potenza maggiore della la potenza media di una grande centrale elettrica.

La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è pari al consumo mondiale di un anno di tutta

l’umanità e questa energia rende possiblie la vita e da cui derivano più o meno direttamente quasi superiore a

tutta l'energia usata dall'umanità nel suo complesso, ma poco concentrata, nel senso che è necessario

raccogliere energia da aree molto vaste per averne quantità significative, e piuttosto difficile da convertire in

energia facilmente sfruttabile con efficienze accettabili. Per il suo sfruttamento occorrono prodotti tecnologici

in genere di costo elevato che rendono l'energia solare notevolmente costosa rispetto ad altri metodi di

generazione dell'energia. Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico l'uso dell'energia solare è

un settore della ricerca molto attivo ma che, per il momento, non ha avuto ancora risultati rivoluzionari.

L'energia elettrica è fondamentale per il mantenimento del tenore di vita nelle società altamente

industrializzate ed è indispensabile per i paesi in via di sviluppo. A lungo termine, tuttavia, si pone il problema

dell'esaurimento dei combustibili fossili e nucleari. All'attuale tasso di consumo, le stime di durata delle scorte

vanno da 40-60 anni per il gas naturale e il petrolio, a 200 anni per il carbon fossile. Un problema più pressante

è quello dei sottoprodotti della combustione di carbon fossile, gas naturale e derivati del petrolio, che sono

estremamente nocivi per l'ambiente. L'accumulo negli ultimi decenni di anidride carbonica, il gas che più

contribuisce all'effetto serra, viene considerato il maggiore imputato dell'aumento della temperatura sulla

superficie terrestre (riscaldamento globale).

FORME DI ENERGIA

ENERGIA MECCANICA Tra le diverse forme abbiamo l'energia meccanica, che può essere cinetica o

potenziale. L'energia cinetica è l'energia legata al movimento degli oggetti. L'energia potenziale dipende

dall'altezza che un oggetto ha rispetto al suolo. Se l'oggetto viene lasciato libero e comincia a cadere l'energia

potenziale si trasforma in energia cinetica. ENERGIA TERMICA L’energia termica, o calore, fa aumentare la

temperatura della materia. E' l'energia che fa vibrare gli atomi e le molecole della materia. ENERGIA

ELETTRICA L’energia elettrica, permette lo scorrimento di cariche in un circuito elettrico. In natura si

presenta ad esempio sotto forma di scariche elettriche dei fulmini. E' la forma di energia maggiormente

utilizzata dall'uomo, grazie alla sua facile trasportabilità, e viene prodotta secondariamente a partire da altre

fonti di energia. ENERGIA CHIMICA L’energia chimica è contenuta nei combustibili. Gli atomi sono legati

fra loro mediante legami chimici: le reazioni chimiche sono delle trasformazioni che comportano la rottura di

alcuni legami e la formazione nuovi; in questo modo si ha un cambiamento nella composizione della materia, e

in alcuni casi la produzione di calore, che può essere utilizzato in diversi modi. ENERGIA RADIANTE Il

sole ci da la sua energia radiante, che forma lo spettro elettromagnetico: luce, calore e raggi ultravioletti.

ENERGIA DI MASSA L'energia di massa, ha origine dall'equivalenza tra massa ed energia, stabilita da

Albert Einstein nel 1905. E' la forma di energia sfruttata nelle centrali nucleari per fornire calore e luce per le

nostre case.

ENERGIE RINNOVABILI E NON RINNOVABILI

Noi usiamo dividere l’energia in due categorie diverse: rinnovabili e non rinnovabili. L’energia rinnovabile è

quella che non si esaurirà mai ma non è che è infinita, infatti noi paragoniamo la durata alla vita dell’umanità.

Se il sole si spegne ad esempio noi non ci saremo perché spariremo insieme ad essa o emigreremo per

sopravvivere. Ma prima che si spenga il sole nostro devono ancora di anni e noi neanche venderemo il suo

spegnimento. Perché il sole diminuisce molto lentamente la sua misura, in quanto la fusione che avviene

dentro di esso fa perdere sempre un poi di materia che si converte in energia. Infine ci sono le fonti no

rinnovabili destinate a consumarsi a breve perche non in grado di rigenerarsi. Di quest’ultima categoria fanno

parte i combustibili fossili: metano(2100), petrolio(2050), uranio e carbone(>2250). Sono da considerarsi

energie rinnovabili quelle forme di energia generate da fonti il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le

generazioni future o che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano o non sono "esauribili" nella scala dei tempi

"umani".

In tal senso, le fonti di energia fossili (petrolio, carbone, gas naturale), e nucleare (uranio, plutonio), avendo in natura

lunghi periodi di formazione, di molto superiore a quelli di consumo attuale, sono chiaramente limitate nel futuro e

pertanto "non rinnovabili".

QUALCHE CALCOLO Terawatt)

Senza l’energia tutto si fermerebbe. La terra attualmente ha bisogno di 15 TW ( = 15.000.000.000.000 wat

al giorno. In pratica se una lampadina in media consuma 80 wat quindi noi teniamo costantemente accese

187.500.000.000 lampadine. E la richiesta di energia aumenta sempre più in Italia del 0.8%annuo. La ricerca di

energia elettrica ha caratterizzato molti eventi gli ultimi tempi. Spesso essa era troppo ossessiva ed incauta.

L’effetto serra o il buco nell’ozono o la centrale di Chernobyl ne’ sono una dimostrazione. Il nostro pianeta è molto

sensibile. Le energie non rinnovabili si sono dimostrate inquinanti ma efficienti mentre le altre riescono a produrre

molto di meno. E qui abbiamo 3 alternative: suicidio, migliorare le energie rinnovabili o provare a realizzare la

fusione nucleare. Questa ultima non produce scorie ed è più potente della fissione. Non siamo ancora in grado di

riprodurla però ma si studia come farlo e a breve sarà disponibile un primo prototipo sperimentale. L’energia sulla

terra c’è ma non sappiamo ancora sfruttarla. Ad esempio anche l’energia del sole se riuscissimo a captarla tutta

avremmo una produzione tripla del nostro bisgno. Anche se questa ultima è difficile: occorrono immensi spazi, non

c’è sempre il sole e poi anch’essi hanno bisogno di mantenimenti costosi. Geotermico è poco diffuso e non tutti ne

possono disporre.

IL NUCLEARE, fusione e fissione 2

Einstein fu la prima persona ad intuire la possibilità di ricavare energia dal nucleo dell’atomo. E=mc

Nel 1942 il gruppo di scienziati coinvolti nel progetto Manatthan lavorò per la realizzazione in laboratorio della

prima reazione a catena controllata. Il progetto aveva scopi militari, era nato durante la seconda guerra mondiale

ed era finanziato dal Governo degli USA per dare vita alla prima bomba atomica. Le prime bombe atomiche

furono create nel 1945 e furono sganciate sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki.

Nel 1945 Eisenhower, Presidente USA del periodo, inaugurò il progetto “Atom for Peace” allo scopo di favorire

l’applicazione civile dell’energia nucleare, ed in soli 12 mesi venne realizzata la prima centrale nucleare della

storia.

Complessivamente, le centrali nucleari del mondo producono 352 GW, pari al 16% della fornitura globale

d’energia. Un dato consistente, ma lontano dai 1000 GW stimato negli anni ’70 per i nostri anni. Infatti

l’incidente di Chernobyl degli anni ’80 fermò l’ottimismo verso l’energia nucleare per la consapevolezza delle

conseguenze in caso di incidente. Attualmente le scorie con le più moderne tecnologie non possono essere

smaltite in meno di 600 anni! Una centrale nucleare di terzo tipo+ produce 2 tonnellate di scorie. Nonostante il

tutto di centrali se ne stanno costruendo ancora. Le reazioni che coinvolgono l'energia nucleare sono

principalmente quelle di fissione nucleare, di fusione nucleare e quelle legate alla radioattività (decadimento

radioattivo). Le sostanze usato sono: uranio, plutonio o torio.

-La fissione consiste nel rompere il nucleo dell'atomo per farne scaturire notevoli quantità di energia: Quando un

neutrone colpisce un nucleo fissile (ad esempio di uranio-235), questo si spacca in due frammenti e lascia liberi altri

due o tre quella del nucleo originario e di quelle del neutrone che lo ha fissionato: la massa mancante si è

trasformata in energia. La percentuale di massa trasformata in energia si aggira attorno allo 0.1%, cioè per ogni kg

di materiale fissile, 1 g viene trasformato in energia. Se accanto al nucleo fissionato se ne trovano altri in quantità

sufficiente e in configurazione geometrica adatta (massa critica), si svilupperà una reazione a catena in grado di

auto sostenersi per effetto delle successive fissioni dei nuclei causate dai neutroni secondari emessi dalla prima

fissione.

-L'altro metodo per ottenere energia dall'atomo è la fusione nucleare. Essa è esattamente opposta alla fissione:

invece di spezzare nuclei pesanti in piccoli frammenti, si uniscono nuclei leggeri in nuclei più pesanti:

la massa di questi ultimi è minore della somma di quelli originari, e la differenza viene emessa come energia sotto

formadi energia ad alta frequenza e di energia cinetica dei neutroni emessi.

Perché la fusione avvenga, i nuclei degli atomi devono essere fatti avvicinare nonostante la forza di repulsione

elettrica che tende a respingerli gli uni dagli altri, e sono quindi necessarie temperature elevatissime, milioni di

gradi centigradi. La fusione nucleare avviene normalmente nel nucleo delle stelle, compreso il Sole, dove tali

condizioni sono normali. A causa di queste difficoltà, al giorno d'oggi l'uomo non è finora riuscito a far avvenire la

fusione in modo controllato e affidabile se non per qualche decina di secondi. Gli esperimenti odierni si

concentrano sulla fusione di alcuni isotopi dell'idrogeno, il deuterio e il trizio. Finora, malgrado decenni di sforzi da

parte dei ricercatori di tutto il mondo, non è ancora stato possibile realizzare, in modo stabile, reazioni di fusione

controllata sul nostro pianeta, anche se è in sviluppo il progetto ITER, un progetto che con il successore DEMO

darà vita alla prima centrale nucleare a fusione del mondo. È invece attualmente possibile ottenere grandi quantità

di energia attraverso reazioni di fusione incontrollate, come ad esempio nella bomba all'idrogeno. La fusione è

molto sicura perché non produce scorie, rinnovabile ( il combustibile è dentro la natura e può essere ricreato

artificialmente), non consuma tante risorse per l’accensione, non c’è alcun pericolo di esplosione. ITER che si trova

in. Francia e per il momento soltanto un laboratorio mentre il vero progetto è affidato alla DEMO che è un

organizzazione europea.

FISSIONE Centrale fissione

FUSIONE

Come è fatta una centrale elettrica in generale: tutte le centrali sono molto simili in quanto il modo di

produzione migliore è stato già perfezionato ed impiantato. Sono tutte uguali in quanto devono

trasformare soltanto l’energia meccanica, che viene ricava facendo ruotare un turbina. L’unica cosa che

varia è il contenitore di calore, essondoci vari modi per procurare calore ed turbine che sono diverse per

l’eolico e il idroelettrico. Vorrei esaminare le parti che sono generali: subito dopo la turbina si presenta

l’alternatore o generatore. L’alternatore è il cuore della centrale perche produce energia e avvolte puoi

essere sotituito da un generatore. Il temine alternatore però si usa quando si tratta di una centrale che

trasforma un tipo di energia in un altro. Dentro il generatore sono presenti gli avvolgimenti elettrici su cui