Energia - Bonaccorso da Montemagno

Il problema energetico accompagna la storia dell’uomo
1. preistoria
2. antichità
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energia muscolare di uomini
e animali per l’agricoltura!
!
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schiavitù
3. medio evo
•
•
agricoltura!
mulini a vento e ad acqua
4. rivoluzione industriale:
•
1768: macchina a vapore di Watt!
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nasce la fabbrica!
•
il carbone diventa la principale fonte di energia (smog)!
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l’energia del vapore rivoluziona anche i trasporti
5. seconda rivoluzione industriale:
PETROLIO
•
•
•
1859: prima perforazione con trivella!
1870: Rockfeller fonda la Standard Oil!
La produzione di petrolio è alla base dello sviluppo e della ricchezza di alcuni paesi
ELETTRICITA’
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1801 Pila di Volta!
•
1827 Legge di Ohm!
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1831 Faraday: induzione elettromagnetica (dinamo e alternatore)!
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1878 Edison: lampadina a incandescenza!
•
New York 1882: prima centrale elettrica, a carbone
ELETTRODOMESTICI
AUTOMOBILE
TELEGRAFO E TELEFONO
6. secondo dopoguerra
LA PRODUZIONE DI PETROLIO SUPERA QUELLA DEL CARBONE
1973: SCHOK PETROLIFERO E CRISI ENERGETICA
CAMBIA LA MENTALITA’!
SI CERCANO ALTERNATIVE
DAGLI ANNI ’60!
CENTRALI NUCLEARI
IL PETROLIO SCATENA CONFLITTI:!
LE GUERRE DEL GOLFO !
(1990/91 e 2003/2005)
LA PRODUZIONE DEL METANO
CRESCE E SUPERA IL CARBONE
PIU’ SOLDI = PIU’ ENERGIA = PIU’ INQUINAMENTO
•
•
miniere a cielo aperto!
miniere sotterranee
come si è
formato
CARBONE
CONTRO:!
- fonte esauribile!
- emissioni di CO2 e inquinanti!
- incidenti miniere / paesaggio
USI:!
- centrali termoelettriche!
- altoforni!
- industria chimica
PRO:!
- distribuito uniformemente!
- bassi costi di estrazione e trasporto!
- alto potere calorifico
origine e
giacimenti
ricerca e
trivellazione
TRASPORTO:!
- oleodotti!
- navi petroliere
è una miscela
di idrocarburi
CONTRO:!
- fonte esauribile!
- emissioni di CO2 e inquinanti!
- distribuzione non uniforme e
guerre!
- incidenti di trasporto
PETROLIO
VIDEO
PRO:!
- altissimo potere calorifico!
- facile estrazione,
conservazione e trasporto!
raffinazione
USI:!
- energia elettrica!
- trasporti!
- industria chimica
origine ed
estrazione
TRASPORTO:!
- gasdotti !
- navi metaniere
(GNL)
è il più leggero
degli idrocarburi!
CH4
METANO
VIDEO
CONTRO:!
- fonte esauribile!
- emissioni di CO2!
- distribuzione non uniforme
e guerre!
USI:!
- energia elettrica!
- riscaldamento e cottura!
- trasporti
PRO:!
- alto potere calorifico!
- pulito (no zolfo né polveri, né
ossido di carbonio)!
- facile estrazione e trasporto!
- pronto all’uso!
1905: Albert Einstein!
LA MASSA E’ UNA
FORMA DI ENERGIA
1942: Enrico Fermi realizza la prima
FISSIONE NUCLEARE CONTROLLATA
1945: BOMBA ATOMICA
ENERGIA NUCLEARE!
si ottiene dai processi di
fissione e di fusione di NUCLEI
2050? !
FUSIONE CONTROLLATA
PRO:!
★ elevata disponibilità di uranio!
★ molta energia a “basso costo”!
★ nessuna emissione di Anidride Carbonica
DAL 1954: uso dell’energia
atomica per produrre energia
elettrica: !
CENTRALI TERMONUCLEARI
REATTORE
TURBINA
CONTRO:!
★ incidenti: contaminazione da radiazioni
(TCHERNOBYL 1986 - FUKUSHIMA 2011)!
★ smaltimento scorie
ALTERNATORE
TRASFORMATORE
L’energia ci serve per…
elettrodomestici
luce
macchinari
industriali
riscaldamento
trasporti
viaggi e
svaghi
comunicazione
macchine
agricole
ma…
i paesi industrializzati consumano la maggior parte dell’energia globale
gran parte della popolazione umana abita nel “terzo mondo” e non
conosce l’elettricità
l’importazione e l’esportazione di idrocarburi
causano problemi economico-politici e guerre
i paesi “in via di sviluppo” consumeranno sempre più energia
i combustibili fossili si esauriranno
l’uso dei combustibili fossili causa problemi per la salute dell’uomo e
problemi per l’ambiente: !
effetto serra, piogge acide, buco nell’ozono, danneggiamento di flora e fauna
cos’è lo sviluppo sostenibile?
è uno sviluppo che risponde alle esigenze del presente senza
compromettere la capacità delle generazioni future di soddisfare le proprie
i bisogni devono essere soddisfatti per tutti gli strati
della popolazione, dunque senza iniquità fra classi
SOCIALE sociali, fra paesi industrializzati e paesi poveri, ecc.
SOSTENIBILITA’
AMBIENTALE
un processo di crescita che abbia ritmi compatibili
con la conservazione dell’ambiente, che non
esaurisca le risorse e non comprometta il pianeta
con inquinamento e rifiuti
ECONOMICA
non soltanto un incremento della quantità di risorse prodotte
e consumate (PIL), ma anche un miglioramento della qualità
della vita: sanità, istruzione giustizia, libertà, pace.
il modello di sviluppo che l’uomo ha seguito dalla rivoluzione industriale in poi !
NON E’ SOSTENIBILE!
stiamo esaurendo risorse, distruggendo ecosistemi e biodiversità, surriscaldando il
pianeta causando cambiamenti climatici; la distribuzione delle ricchezze non è equa
il BISOGNO DI ENERGIA CRESCE DI PARI PASSO CON LO SVILUPPO !
la PRODUZIONE DI ENERGIA con i combustibili fossili e l’uranio è uno dei principali fattori di
esaurimento delle risorse, inquinamento, surriscaldamento
…la soluzione ?
LE FONTI RINNOVABILI
★ ENERGIA IDROELETTRICA
★ ENERGIA EOLICA
★ ENERGIA SOLARE
★ ENERGIA GEOTERMICA
★ ENERGIA DALLE
BIOMASSE
PRO:!
CONTRO:!
★ impatto su paesaggio ed ecosistemi!
★ possibile solo in alcuni luoghi
★ pulita!
★ rinnovabile
ENERGIA IDROELETTRICA!
“il carbone bianco”
CENTRALE A SERBATOIO
ACQUA
TURBINA
CENTRALE FLUVIALE
ALTERNATORE
CENTRALE MAREMOTRICE
TRASFORMATORE
CENTRALE A SERBATOIO!
grandi cadute (fino a 2000 m) - piccole portate
BACINO
alcune sono CENTRALI DI GENERAZIONE E POMPAGGIO:
di notte l’alternatore funziona come un motore e la turbina
come una pompa e l’acqua viene pompata di nuovo nel
bacino a monte
CENTRALI FLUVIALI!
basse cadute (dislivello < 20 m) - grandissime portate
DIGA DELLE TRE GOLE!
!
★ Cina
- Fiume Azzurro!
★ completata nel 2006 dopo 18 anni di lavori!
★ 185 metri di altezza!
★ 2,3 km!
★ 1,4 milioni di sfollati per far posto al BACINO!
★ frane di fango e probabile trasferimento di altre
100.000 persone!
CENTRALI MAREMOTRICI!
dislivello creato dalla bassa marea
Francia: estuario del fiume Rance
CONTRO:!
★ impatto sul paesaggio!
★ inquinamento acustico!
★ fonte discontinua
PRO:!
★ pulita!
★ rinnovabile
ENERGIA EOLICA
VENTO
ROTORE (e moltiplicatore di giri)
GENERATORE
TRASFORMATORE
wind farm
centrale off
shore
CONTRO:!
PRO:!
★ discontinua!
★ pulita!
★ difficile
da accumulare!
★ impatto sul paesaggio!
★ ancora bassi rendimenti
★ rinnovabile
ENERGIA SOLARE
!
La luce del sole è una RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA FORMATA DA FOTONI (particelle di
energia luminosa). Ha origine dalla fusione nucleare che avviene nel sole, dove atomi di idrogeno
si trasformano in atomi di elio e la massa dispersa si trasforma in energia: luce e calore
SOLARE FOTOVOLTAICO
SOLARE TERMICO
si utilizza il CALORE del sole per riscaldare
un fluido con PANNELLI SOLARI
acqua calda
sanitaria !
negli edifici
centrali solari
termodinamiche
a torre
a collettori parabolici
si utilizza la LUCE del sole per produrre
elettricità con i PANNELLI FOTOVOLTAICI
elettricità
negli edifici
con accumulo
centrali solari
fotovoltaiche
collegati alla rete
PANNELLI SOLARI
CENTRALI SOLARI TERMODINAMICHE
grazie
al Premio Nobel italiano
Carlo Rubbia, il calore accumulato
nel fluido a sali fusi si può
accumulare e usare anche di
notte
centrali a collettori parabolici (fino a 300 MW)
CALORE DEL SOLE
VAPORE
TURBINA
centrali a torre (fino a 11 MW)
ALTERNATORE
TRASFORMATORE
ovo.com/solare termodinamico
fino a 10 MW
PANNELLI FOTOVOLTAICI
INTEGRATI NEGLI EDIFICI
CENTRALE FOTOVOLTAICA
CELLA FOTOVOLTAICA
CELLA FOTOVOLTAICA
INVERTER
INVERTER
(da corrente CONTINUA!
a corrente ALTERNATA)
TRASFORMATORE
PRO:!
CONTRO:!
★ è disponibile solo in alcune zone
★ pulita!
★ rinnovabile
ENERGIA GEOTERMICA
!
nelle aree geotermiche è presente del magma in strati della crosta terrestre vicini alla superficie; le acque
piovane e dei fiumi, infiltrandosi, vengono a contatto col magma e si riscaldano, trasformandosi in vapore
CENTRALE GEOTERMOELETTRICA
RISCALDAMENTO E
RAFFREDDAMENTO EDIFICI
VAPORE (estratto dal sottosulo)
TURBINA
ALTERNATORE
TRASFORMATORE
fluido a basse temperature (60 - 70°)
CONTRO:!
★ sottrae terreno alle coltivazioni alimentari!
★ causa di deforestazione!
★ polveri e CO2
PRO:!
★ basso impatto ambientale!
★ rinnovabile!
★ utilizza gli scarti
BIOMASSE
!
E’ qualsiasi sostanza di origine organica, animale o vegetale destinata a fini energetici:
scarti di agricoltura, di allevamento e di segheria ma anche coltivazioni apposite. !
Tutta la materia organica contiene carbonio: energia
ENERGIA ELETTRICA
BIOCARBURANTI
video: PACI
CENTRALE !
TERMOELETTRICA!
A BIOMASSE
si bruciano
direttamente
biomasse
VAPORE
TURBINA
CENTRALE !
TERMOELETTRICA!
A BIOGAS
si brucia biogas,
ottenuto nei digestori,
dalla fermentazione delle
biomasse
ALTERNATORE
TRASFORMATORE
BIODIESEL
BIOETANOLO
OLIO
COMBUSTIBILE
derivato da
piante oleose
ALCOL !
derivato da
cereali o canna
da zucchero
video: Report biomasse