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Forme di energia generate da fonti che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano in tempi brevi come il sole, il vento, l’acqua, le biomasse, la geotermia e tutte le fonti assimilabili.

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Dalle Fonti Rinnovabili - Energia e Sviluppo Sostenibile di Francesco Paolo Vivoli

PREMESSA

Energia per il futuro

E’ ormai  noto che tra energia, tecnologia e sviluppo, clima e ambiente esiste una correlazione molto stretta che esplica la propria azione a livello globale, cioè sull’intero pianeta.
La sfida per il futuro è la disponibilità di fonti di energia economica e compatibile con la “risorsa ambiente”.
Studi sempre più numerosi ed approfonditi arrivano alla conclusione che l’intensità e l’estensione delle attività umane stanno cominciando ad interferire con i cicli naturali della vita e dell’atmosfera (ossigeno, CARBONIO, azoto) modificandoli non solo a livello locale ma anche su scala planetaria.
Dobbiamo dunque fare scelte che portino verso un modello di sviluppo compatibile con le risorse del pianeta.  
Occorre adottare strategie per un sistema energetico "sostenibile" sotto il profilo ambientale ed economico, promuovendo il più possibile il ricorso alle FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI e a nuove tecnologie di minore impatto antropico di quelle attuali, nonché all'adozione di corrette politiche e misure per un uso razionale  delle risorse  energetiche  a disposizione.
Le fonti RINNOVABILI possono infatti fornire un rilevante contributo allo sviluppo di un sistema energetico più sostenibile, contribuire alla tutela del territorio e dell'ambiente e fornire opportunità di crescita economica.
La sfida di domani sarà riuscire a sfruttare appieno il vento, il sole, l'acqua, i rifiuti, l'idrogeno:  tutte energie rinnovavili, inesauribili e che producono INQUINAMENTO quasi nullo.
La loro quota rispetto al totale dell'energia  consumata nel mondo è ancora poco significativa, ma tutte stanno conoscendo grandi sviluppi tecnologici e un grande interesse che ne promuoverà l’utilizzo.
Le  nuove forme di energia, rappresentando un’alternativa sempre più concreta alle fonti tradizionali, potranno  fornire una buona percentuale dell’enorme quantità di energia necessarie ad una popolazione di miliardi di esseri umani anche attraverso un nuovo modello energetico basato su un decentramento del sistema di generazione, in cui la produzione ed il consumo saranno vicini l’una all’altro e affidati alla gestione dello stesso UTENTE.
E’ ormai acclarato il costo ambientale, sociale e sanitario associato ai consumi di energia.
Nelle nostre città salgono gli allarmi per l'INQUINAMENTO atmosferico che impongono l'adozione di provvedimenti cautelativi limitativi della mobilità e del vivere urbano; utili, ma purtroppo non risolutivi perché poco incisivi sulle cause strutturali del fenomeno.
Le tecnologie solari proprio per la loro natura, possono costituire una favorevole opportunità di crescita della qualità ambientale e sociale.
Il ricorso a FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI può certamente già oggi e ancor di più nell’immediato futuro dare una mano alla risoluzione del problema, che è tra i più gravi a cui l’umanità dovrà far fronte in questo nuovo secolo.
Esse potranno poi, in una prospettiva di medio – lungo termine come vedremo, dare in misura sempre più crescente, per l’interposizione del vettore idrogeno, l’energia di cui il futuro dei nostri figli ha bisogno.
 
UOMO ED ENERGIA

L’energia, nella sua definizione più semplice, è la capacità di un corpo o di una sostanza di compiere lavoro; questa energia si trasforma, ovvero si realizza, in lavoro.
Per misurare energia e lavoro vengono utilizzate le stesse unità di misura, diverse a seconda del tipo di energia prodotta o convertita, ma che possono essere messe tra loro in relazione di equivalenza.
Energia POTENZIALE è, ad esempio, quella posseduta dall’acqua trattenuta da un invaso di montagna, che si trasforma in energia meccanica quando l’acqua fa girare una turbina, ed in energia elettrica nell’alternatore azionato dalla turbina.
Altre forme di energia sono: quella termica posseduta da un corpo ad elevata temperatura, quella chimica che può essere liberata da certe sostanze mediante reazioni chimiche, quella elettrica che tutti ben conosciamo, quella nucleare associata a reazioni di FISSIONE NUCLEARE, quella eolica associata alle masse d’aria in movimento sulla superficie del pianeta, quella solare captata direttamente dalla radiazione solare e trasformata in energia termica oppure elettrica, etc.
Tutte le forme di energia comunque, ad eccezione di quella nucleare, traggono origine, direttamente o indirettamente, dall’astro che scalda il nostro pianeta: il sole.
La Terra riceve dal sole un flusso ininterrotto di energia che, oltre ad alimentare tutti i processi vitali, vegetali ed animali, scioglie i ghiacci ed alimenta il ciclo dell’acqua tra mare ed atmosfera, produce i venti, fa crescere le piante che, nel corso di milioni di anni si sono trasformate, insieme ai resti di organismi animali, in petrolio, carbon FOSSILE e GAS NATURALE, i cosiddetti combustibili fossili.

Ancor oggi, come ai primordi della civiltà, l’uomo utilizza in gran parte energia nella sua forma termica, e, più recentemente, in altre da essa derivate (la più importante è naturalmente quella elettrica).
Questa forma di energia deriva dal processo di combustione, cioè, dalla reazione chimica tra una sostanza combustibile e l’ossigeno presente nell’aria.
La reazione chimica più sfruttata è quella del CARBONIO con l’ossigeno che, come prodotto,  forma ANIDRIDE CARBONICA.
L’energia, nelle sue varie forme, è disponibile in natura racchiusa nelle fonti energetiche, classificate in primarie e secondarie.
Le fonti primarie sono quelle esistenti in natura: carbone, petrolio, GAS NATURALE, etc.
Le FONTI ENERGETICHE SECONDARIE non esistono in natura, ma derivano dalla trasformazione di altre fonti primarie o secondarie: benzina o gasolio, derivati del petrolio, energia elettrica generata nelle centrali termoelettriche a partire da altre fonti, e così via.
Le sostanze combustibili contenenti il CARBONIO da ossidare sono: la legna, utilizzata nei paesi più poveri, ed i combustibili fossili già ricordati.
Le altre principali forme di energia sono quella idraulica e quella nucleare, fruibili dopo la loro trasformazione in energia elettrica.
Apporti, purtroppo ancora modesti, all’approvvigionamento energetico vengono, infine, dall’energia geotermica e dalle fonti RINNOVABILI, quali quella solare, termica e fotovoltaica, quella eolica, quella da biomasse, ecc.

L’energia è legata a quasi tutte le attività umane: quando pensiamo o ci muoviamo utilizziamo energia immagazzinata nel nostro corpo, tutti gli oggetti che ci circondano o di cui facciamo uso hanno bisogno di energia per funzionare o ne hanno avuto bisogno per essere costruiti; l’energia illumina e riscalda le nostre case, ci permette di spostarci, alimenta gli strumenti coi quali produrre il cibo necessario per vivere, ecc..
Al fine di elevare il suo benessere e la “qualità” del suo vivere l’uomo fa uso di energia in due modi diversi: consumandola direttamente per soddisfare alcune indispensabili esigenze, oppure come fattore essenziale dei processi produttivi delle fabbriche, che producono beni di consumo.
Egli ha, poi migliorato la qualità e ‘libertà’ della sua vita mediante l’utilizzo di dispositivi destinati alla mobilità individuale o collettiva, che sfruttano l’energia derivata dagli idrocarburi. Il lavoro domestico è stato alleviato da un uso sempre più esteso degli elettrodomestici, e così via.
Nell’ultimo secolo, gli standard di vita e di “benessere” degli esseri umani sono così cresciuti di diversi ordini di grandezza, grazie alla possibilità di disporre di grandi quantità di energia a costi sempre più bassi.

Un po’ di storia

• 4 milioni di anni fa compaiono i primi progenitori dell’uomo;
• 500 mila anni fa l’Homo Erectus riesce a controllare il fuoco ed impara ad usare l’energia che ricava dal fuoco per scaldarsi e per difendersi dalle belve;
• 100 mila anni fa egli comincia ad cuocere i cibi, migliorando notevolmente il proprio vantaggio competitivo rispetto alle altre specie viventi; durante l’età neolitica il fuoco permette la nascita delle prime tecnologie: la ceramica, la tessitura, la carpenteria ed infine la metallurgia;
• Benessere ed incremento demografico: da 5 milioni di individui nel 10.000 a 20 milioni nel 4.000 a.C.;
• Consumo energetico medio per individuo in epoca romana: 300 kep/anno (kg equivalenti di petrolio/a);
• Dalla caduta dell’impero romano all’anno 1.000 si assiste ad una stagnazione dell’evoluzione tecnologica e dei consumi. Si susseguono piccole rivoluzioni tecnologiche che spesso sfruttano quale fonte energetica quella idraulica e, a volte, quella del vento: mulini, segherie, concerie, filatoi, lavorazione della canapa, azionamento dei mantici per lo sviluppo dell’industria metallurgica, fabbricazione della carta, produzione di calce e laterizi, lavorazione del vetro;
• Alla fine del Trecento in Europa si possono contare quasi 100 milioni di persone ed il consumo di energia pro capite arriva ad 800 kep;
• I boschi non bastano più e si è costretti a ricorrere al carbon FOSSILE, dotato di un miglior POTERE CALORIFICO;
• Inizio Ottocento: l’uso massiccio del carbone, dotato di un miglior POTERE CALORIFICO, permette di ottenere energia a più basso costo; “la rivoluzione industriale”: macchina a vapore, pila elettrica.
• La fine dell’Ottocento è l’epoca della nascita del motore a combustione interna;
• Inizio del secolo XX: si afferma un modello di sviluppo in cui si associano al miglioramento del livello di vita consumi crescenti di energia, di origine prevalentemente FOSSILE;
• Dopo la prima guerra mondiale il fabbisogno energetico mondiale è già di un miliardo di TEP (tonnellate equivalenti di petrolio), di cui gli Stati Uniti consumano il 40%;
• Oggi siamo a circa 12 miliardi di TEP (gli americani consumano per quasi un quarto del totale).
• il consumo di energia pro capite in Italia è di 3,6 Tep/anno*persona