Tesina terza media Green Energy

L’energia è la capacità di un corpo di compiere un lavoro ed è

misurata in joule.

Le fonti energetiche si dividono in rinnovabili ed esauribili. Le fonti

esauribili sono, purtroppo, oggi la principale fonte energetica,

ricoprono, infatti, il 90 % del fabbisogno energetico mondiale e

producono, altresì, un alto inquinamento, essendo le fonti più

inquinanti. Bisognerebbe, allora, cercare di sfruttare maggiormente

le energie rinnovabili, non inquinanti e per di più inesauribili. Le

fonti rinnovabili sono: l’energia solare, la geotermica, l’idroelettrica,

l’eolica, la mareomotrice, le biomasse.

L’ecosistema sostenibile

Un ecosistema è l’insieme di esseri viventi, animali e vegetali, che interagiscono tra loro e

con l’ambiente in cui vivono. Ogni elemento di un ecosistema è in equilibrio ecologico con

gli altri: se per cause naturali o antropiche (cioè dovuta all’attività umana) questo equilibrio

si rompe, l'ecosistema si modifica e a volte corre il rischio di scomparire.

L'insieme degli esseri viventi di un ecosistema è chiamato "componente biotica" (cioè viva),

mentre il suolo, le rocce, il clima e tutto ciò che riguarda gli aspetti fisico-chimici del

sistema naturale è definito "componente abiotica". L'interazione tra queste due parti origina

uno scambio di materia tra una componente e l’altra ma anche un flusso di energia

attraverso la catena alimentare. In un ecosistema possiamo, infatti, individuare i produttori,

cioè gli organismi come i vegetali che sono in grado di utilizzare e trasformare la sostanza

inorganica (sali minerali, acqua, ecc.) in sostanza organica, utilizzando l’energia luminosa

del sole, i consumatori primari, come gli erbivori, che si nutrono dei vegetali e i

consumatori secondari o predatori che si cibano di erbivori o di altri predatori. Infine si

trovano i decompositori/detritivori che, al contrario di quanto fanno i produttori,

demoliscono la sostanza organica e restituiscono all’ambiente (e di conseguenza ai

produttori) i composti inorganici; questi ultimi sono costituiti principalmente da batteri e

funghi, “aiutati” nel loro compito da alcuni insetti e dai lombrichi.

Maggiore è la biodiversità di un ecosistema, tanto più esso è in salute cioè in grado di

affrontare i cambiamenti ambientali senza troppi danni; se tali cambiamenti sono però

troppo consistenti e prolungati, gli effetti dannosi saranno maggiormente evidenti.

3

Le energie rinnovabili

L’energia solare

L’energia solare è un’energia pulita, inesauribile e distribuita su tutto il globo, anche se in

modo non omogeneo, infatti, la distribuzione solare dipende dalla latitudine, dalle stagioni e

dalle ore di luce giornaliere. L’unico inconveniente di questa energia è che è una fonte

intermittente e variabile. Può essere applicata per: produrre calore a bassa temperatura,

produrre calore ad alta temperatura e per la conversione fotovoltaica.

Per la produzione di calore a bassa temperatura si utilizzano i pannelli solari piani (o anche

detti collettori solari). Questi sono costituiti da una piastra metallica ricoperta da una lastra

di vetro. Al loro interno si trovano delle serpentine in cui circola l’acqua. L’energia solare

assorbita dalla piastra riscalda l’acqua che, alla temperatura di 70-80°, confluisce in un

serbatoio da cui è prelevata per usi sanitari, per il riscaldamento degli edifici e per la

produzione di aria calda per usi agricoli e industriali.

Per la produzione di calore ad alta temperatura sono impiegati i sistemi a torre e i sistemi a

collettori parabolici lineari, entrambi raggiungono temperature superiori a 500° e sono adatti

alla produzione elettrica.

Il sistema a torre, ha superato la fase dimostrativa ma non è ancora in fase di maturità

commerciale.

L’impianto è costituito da specchi piani e da un ricevitore posto in cima una torre al centro

dell’impianto. Gli specchi inseguono il moto del sole, riflettendone i raggi sul ricevitore. Al

suo interno scorre una miscela di Sali fusi, di origine naturale, non infiammabile e non

inquinante, che assorbe il calore e lo accumula in dei serbatoi. Con il calore accumulato a

565°, si produce vapore che va ad alimentare una turbina collegata a un alternatore che lo

trasforma in elettricità. Il problema di questo impianto è la difficoltà di concentrazione delle

radiazioni solari sul ricevitore posto a una distanza che arriva anche a centinaia di metri

dagli specchi.

Il sistema a collettori parabolici lineari è la più avanzata tecnologia per la produzione di

energia elettrica dal sole. I raggi solari sono raccolti e concentrati da un sistema di specchi

parabolici lineari, in grado di catturare le radiazioni solari che sono concentrate su un tubo

ricevitore, posto alla base della parabola, in cui scorre un fluido termovettore che si riscalda.

Viene, poi, inviato a un serbatoio caldo, dove costituisce l’accumulo di calore ad alta

temperatura che consente di immagazzinare l’energia solare e di renderla disponibile con

continuità. Da questo serbatoio il fluido arriva a uno scambiatore cui cede parte del suo

calore, con cui è creato del vapore che alimenta una turbina collegata a un alternatore. Infine

il fluido va nel serbatoio freddo da dove è prelevato e rimesso in ciclo.

Le celle fotovoltaiche (o anche dette pile solari) trasformano direttamente l’energia solare

in energia elettrica, sfruttando l’effetto fotoelettrico, cioè la piastra metallica formata da

materiali semiconduttori, esposta alla luce, emette elettroni. Una cella fornisce una potenza

di circa 1,5 watt alla tensione di 0,6 volt.

Unendo più celle fra loro si forma un modulo, unendo più moduli fra loro si forma un

pannello, unendo più pannelli fra loro si forma una stringa, unendo più stringhe insieme si

forma un campo. 4

Le case isolate posssono sfruttare un impianto fotovoltaico dotato di un sistema di accumulo

al piombo che fornisca elettricità nelle ore notturne o quando vi è basso irraggiamento.

Inoltre, gli impianti collegati alla rete elettrica possono essere dotati di un impianto solare,

quindi, quando il generatore fotovoltaico non riesce a soddisfare il fabbisogno energetico, la

rete fornisce l’energia richiesta. Al contrario se il sistema fotovoltaico produce energia in

più, può essere trasferita alla rete mediante lo inverter.

L’energia geotermica

L’energia geotermica è inesauribile, pulita e non produce gas serra. È ricavata da

giacimenti geotermici. Nella crosta terrestre, le acque piovane s’infiltrano nel suolo

permeabile, fino a uno strato impermeabile, vicino al magma, e quindi caldo, dove l’acqua

si riscalda, dando luogo a sorgenti termali, geyser, soffioni o fumarole. La temperatura

dell’acqua riscaldata varia da 50-60° fino a centinaia di gradi. I fluidi a bassa temperatura

sono impiegati nel riscaldamento di edifici e di serre, come accade in Islanda, mentre quelli

ad alta temperatura sono impiegati nelle centrali geotermiche.

Nella centrale geotermica, il vapore naturale muove una turbina, collegata a un alternatore

che la trasforma in energia elettrica. Il residuo è condensato in una torre di refrigerazione e

reiniettato nel sottosuolo. Questo consente il recupero degli scarti e indipendenza dalle

ricariche dovute alle piogge.

In Italia la disponibilità di energia geotermica è elevata, ma adesso è sfruttata solo a

Larderello in Toscana, che dal 1904 converte il vapore che fuoriesce dai soffioni boraciferi

in elettricità. L’energia idroelettrica

L’energia idroelettrica è inesauribile e importante per i paesi poveri di combustibili fossili.

Nelle centrali idroelettriche si sfrutta la caduta delle acque dei fiumi o dei torrenti e raccolte

in bacini artificiali. Le condizioni ideali per lo sfruttamento di questa energia sarebbero

grandi altezze di caduta o grandi volumi d’acqua. L’acqua trovandosi ferma ma a una certa

altitudine dispone di energia potenziale, cioè l’energia che un corpo possiede quando è

forzatamente in quiete. L’acqua raccolta nel bacino è convogliata mediante le condotte

forzate. Mentre scende attraverso le condotte forzate, perde gradualmente energia potenziale

e acquista energia cinetica, cioè l’energia che un corpo possiede quando è in movimento.

Arrivata alla turbina, con un getto violentissimo, la fa girare, trasformandosi in energia

meccanica. Arriva all’alternatore che la trasforma in elettricità e che è collegato al

trasformatore che ne aumenta o ne diminuisce la tensione (volt).

Alcune centrali idroelettriche possiedono un impianto di pompaggio dell’acqua, costituito

da due bacini, posti uno a monte e uno a valle, collegati mediante condotte forzate. Quando

vi è maggiore disponibilità di energia, cioè la notte, l’acqua del bacino a valle è pompata nel

bacino a monte attraverso il generatore utilizzato come motore. Mentre, nei momenti di

maggiore richiesta di energia, il giorno, l’acqua immagazzinata nel bacino a monte fluisce

nel bacino a valle, azionando la turbina e il generatore. Sono più sfruttati questi impianti,

perché possono entrare in servizio più rapidamente, per far fronte a imprevisti picchi della

domanda e per seguire l’andamento del carico nelle ore di punta. Inoltre, garantiscono la

massima disponibilità, continuità e sicurezza di servizio in ogni momento dell’anno, poiché

sono svincolate dall’idrologia (si devono solo reintegrare le perdite per evaporazione).

L’energia eolica

5

L’energia eolica era sfruttata sin dall’antichità per navigare e nei mulini per macinare i

cereali. L’utilizzo elettrico è invece più recente. Inconveniente di questa energia è che può

essere sfruttata solo in zone molto ventose e dove la direzione e l’intensità del vento sono

abbastanza regolari. Infatti, questi impianti funzionano solo se la velocità del vento è di

almeno 12 km/h, ma per questioni di sicurezza, devono essere spenti a velocità superiore di

65 km/h. Negli ultimi anni, questa energia è stata criticata dagli ambientalisti perché

sostengono che gli impianti eolici potrebbero rallentare i venti, influendo negativamente

sulla vita di alcune specie di uccelli migratori.

L’energia mareomotrice

L’energia mareomotrice sfrutta il diverso livello dell’alta e della bassa marea, ma questo

deve essere di almeno dieci metri, cosa molto rara e, quindi, che avviene in pochissime

località, come a Saint-Malò, nel Nord della Francia, che dispone di un impianto in funzione

dal 1966 e il dislivello è di tredici metri .

L’energia delle biomasse

L’energia delle biomasse è costituita dall’insieme di prodotti che derivano da organismi

animali e vegetali e da tutti i rifiuti urbani e agricoli, in cui è contenuta l’energia solare che

può essere liberata mediante la combustione. I combustibili sono quei materiali che in

presenza dell’ossigeno (comburente) bruciano sviluppando calore, che viene misurato con il

potere calorifico.

In Italia sono in funzione impianti che utilizzano i rifiuti urbani e gli scarti dell’industria,

dell’agricoltura e dell’allevamento. Questo tipo d’impianto è diffuso soprattutto nelle

aziende agricole perché particolarmente vantaggioso: con l’energia elettrica ricavata, infatti,

si copre il fabbisogno dell’azienda e si elimina quasi del tutto il materiale inquinante. Dopo

la crisi energetica del 1973, le tecniche per ricavare l’energia si sono perfezionate. Inoltre,

sfruttando le fermentazioni causate dai batteri anaerobi (che vivono in mancanza di

ossigeno) si ottiene il biogas, un carburante alternativo, costituito per il 70% da metano .

6

Les énergies renouvelables

Il existe plusieurs types d’énergie: les énergies fossile comme le charbon, le gaz e le pétrole

et les énergies dites renouvelables, comme l’énergie solaire, éolienne, hydraulique,

géothermique et la biomasse.

Les énergies renouvelables, comme leur nome l’indique, sont infinies car elles se

renouvellent naturellement.

L’énergie éolienne est l’énergie provoquée par le vent. Aujourd’hui, elle est produite par la