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2. Le fonti di energia pi sfruttate dall'uomo sono rappresentate da alcuni materiali che si sono accumulati attraverso processi geologici della durata media di alcune decine di milioni di anni . Tali processi sono tuttora in atto ma la rapidit di sfruttamento di queste fonti molto pi elevata d
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1. 1 Le fonti di energia alternative Come luomo dovrebbe sfruttare il pianeta terra e le sue risorse
2. 2 Le fonti di energia pi sfruttate dalluomo sono rappresentate da alcuni materiali che si sono accumulati attraverso processi geologici della durata media di alcune decine di milioni di anni . Tali processi sono tuttora in atto ma la rapidit di sfruttamento di queste fonti molto pi elevata del ritmo della loro formazione e ,per questo motivo,sono risorse energetiche non rinnovabili, perch in via di esaurimento. Questultime comprendono: I combustibili fossili: petrolio , gas naturale e carbone che,bruciando, liberano energia.
I combustibili nucleari:alcuni tipi di minerali che contengono elementi quali luranio e il torio,che liberano energia attraverso un processo fisico detto decadimento radioattivo.Sono i materiali usati nelle centrali nucleari a fissione e anche questi sono destinati ad esaurirsi per lampio sfruttamento a cui sono soggetti.
3. 3 Combustibili fossili In generale i combustibili fossili possono essere classificati in:
solidi (carbone, legna, residui vegetali)
liquidi (petrolio e derivati)
gassosi (gas naturale).
Il carbone una sostanza solida, composta in prevalenza da carbonio, che brucia con reazione fortemente esotermica (durante la reazione di combustione si libera una gran quantit di calore). Deriva dalla lenta e pi o meno prolungata trasformazione di residui vegetali rimasti coperti da materiale sedimentario. Questo processo si chiama carbonizzazione e consiste nella trasformazione di materia organica vegetale in carbone. A seconda del crescente grado di trasformazione, i carboni si distinguono in torba, lignite, litantrace e antracite.
Il petrolio una complessa miscela di idrocarburi (composti di idrogeno e carbonio) solidi, liquidi e gassosi e, in minor quantit, di composti contenenti ossigeno, zolfo e azoto. Il petrolio a temperatura ambiente si presenta come un liquido pi o meno denso, oleoso, infiammabile, di colore variabile dal giallastro al nero. Il petrolio si formato in seguito a trasformazioni subite da materiali biologici, soprattutto plancton e animali marini, che si sono depositati insieme a sedimenti minerali. L'ambiente di accumulo ideale rappresentato da bacini tranquilli: lagune, paludi litoranee, bacini salmastri costieri, in cui l'assenza di eccessivi movimenti ed il maggior calore dell'acqua favoriscono lo sviluppo di protozoi, molluschi ed altri organismi.Il petrolio pu affiorare spontaneamente in superficie, ma generalmente viene estratto con trivellazioni che possono spingersi fin oltre gli 11000 m di profondit. Il petrolio e i suoi derivati, una volta scoperti hanno sostituito il carbone nella produzione di energia termica. Ci stato favorito da:maggiore facilit di estrazione, trasporto stoccaggio ed utilizzo;minor costo;possibilit di utilizzo in campi diversi. A fronte di riserve mondiali di greggio accertate per circa 95 miliardi di tonnellate, si ha un consumo mondiale annuo intorno ai 3 miliardi di tonnellate. Tutto ci significa che, se lo scenario non subir significative variazioni, intorno al 2034 le riserve di petrolio saranno esaurite.Tale scadenza potr essere posticipata solo se si agir su due parametri:ricorso a fonti rinnovabili; razionale sfruttamento dellenergia.
Il gas naturale un gas prodotto dalla decomposizione anaerobica di materiale organico. Solitamente si trova insieme al petrolio e in giacimenti di gas naturale, ma si genera anche in paludi (in questo caso viene chiamato anche gas di palude), in discariche, e durante la digestione negli animali .
4. 4 Combustibili nucleari Con il termine combustibile nucleare si indica il materiale fissile che viene posto al centro di un reattore nucleare in barre per rendere pi facile il loro trasporto e per rendere pi agevole la loro estrazione a fine ciclo.
I combustibili pi comunemente utilizzati sono miscele contenenti un alto contenuto di isotopi fissili. Tipicamente si utilizzano miscele contenenti alto contenuto di uranio 235 o di alcuni isotopi di plutonio. A seconda del tipo di reattore il combustibile pu essere direttamente l'elemento fissile o piuttosto un suo ossido, pu essere in forma di una lastra metallica o in costituito da tante sferette (granuli) alternate ad altre sostanze che svolgono la funzione di moderatore.
Da una parte il materiale fissile deve essere collocato con una disposizione geometrica che massimizza l'efficienza dell'effetto catena, dall'altra parte deve esserci lo spazio per inserire il moderatore. Inoltre in fase di progettazione di un reattore nucleare bisogna anche lasciare spazio alle barre di controllo e ad dispositivi diagnostici. Da un punto di vista puramente geometrico la forma ideale sarebbe quella sferica. Tuttavia motivi di ordine pratico e costruttivo fanno propendere per soluzioni di altro tipo (solitamente si utilizza una forma cilindrica ottenuta dall'accostamento di un gran numero di barre).
A differenza di quanto avviene per un combustibile tradizionale (come il carbone, il petrolio, il metano o la legna), in un reattore nucleare il consumo del combustibile molto lento e una volta caricato dura generalmente, a seconda del tipo di reattore e del suo utilizzo, parecchi anni. D'altra parte le operazioni di ricarica sono notevolmente pi complesse.
A differenza di quanto avviene con altri tipi di combustibili il prodotto della reazione (le cos dette scorie) non vengono disperse, ma rimangono principalmente all'interno delle barre stesse o degli elementi immediatamente confinanti.
Con l'avanzare del tempo le barre diventano sempre pi povere di materiale fissile, fino ad arrivare ad un punto in cui non pi efficiente sfruttarle e devono essere sostituite. A seconda delle geometrie del reattore pu succedere che una parte del combustibile si esaurisca pi velocemente di altre parti (tipicamente le parte centrale si esaurisce pi in fretta di quelle esterna). La configurazione a barre permette la sostituzione soltanto delle parti pi esaurite.
Le barre esaurite, cos come il materiale nella immediata vicinanza, diventato altamente radiottavo a causa della presenza dei frammenti di fissione prodotti nei processi di fissione nucleare e di altro materiale che si pu essere attivato durante il processo per cattura neutronica o di altre particelle.
Lo smaltimento delle barre esaurite pertanto la parte pi complessa dello smantellamento delle scorie del reattore.
5. 5 Le fonti di energia rinnovabili
6. 6 Energia da fonti rinnovabili 1)Energia dallacqua
2)Energia dal vento
3)Energia dal sole
4)Energia dallinterno della terra
5)Energia dalle biomasse
6)Energia dallidrogeno
7. 7 1. Energia dallacqua L'esigenza di trovare una energia diversa da quella muscolare degli uomini e degli animali port, tra il IX e X secolo, ad un consistente sviluppo tecnico delle macchine idrauliche.
Inizialmente utilizzate per far girare le macine, trasformavano l'energia cinetica dello scorrere dell'acqua in energia meccanica, mediante ruote a pale immerse per met nel fiume. Con lo stesso principio poi la ruota idraulica serv per azionare macchine per segherie, mantici, magli per le fucine, frantoi per olio, per minerali e per polvere da sparo, verricelli idraulici, gualchiere, ossia macchine per la follatura dei tessuti di lana, mulini per la concia, per la canapa, per la carta, torni da falegname, pompe per sollevare l'acqua, soffianti per altiforni, alesatrici per cannoni, ecc...Ora l'esigenza di trovare un'alternativa ai combustibili fossili e al nucleare deve guardare a questa fonte energetica con rinnovato interesse e concretezza.
8. 8 1.1Impianti idroelettrici tradizionali Gli impianti idroelettrici attuali sfruttano l'energia potenziale meccanica contenuta in una portata di acqua che si trova disponibile ad una certa quota rispetto al livello cui sono posizionate le turbine. Pertanto la potenza di un impianto idraulico dipende da due termini: il salto (dislivello esistente fra la quota a cui disponibile la risorsa idrica svasata e il livello a cui la stessa viene restituita dopo il passaggio attraverso la turbina) e la portata (la massa d'acqua che fluisce attraverso la macchina espressa per unit di tempo).
9. 9 Energia dai fiumi: Tipi di impianti
10. 10 1.1.a Impianti a deflusso regolato Sono impianti a bacino idrico naturale (laghi) o artificiale, come nel caso di molti serbatoi, a volte sono bacini naturali nei quali si aumenta la capienza con sbarramenti, in molti casi gli sbarramenti consistono in dighe alte molte decine di metri.
Sono ad oggi gli impianti idroelettrici pi potenti e pi sfruttati, hanno per un notevole impatto ambientale, possono essere usati come "accumulatori" di energia da utilizzare nelle ore di punta pompando acqua da valle a monte nelle ore notturne.
sono provvisti di una capacit di invaso alla presa del corso d'acqua atta a modificare il regime delle portate utilizzate dalla centrale, in genere queste centrali sono superiori ai 10 MW di potenza e arrivano a potenze enormi come ad esempio nell'impianto di Itaipu in Brasile, ha un bacino con un'estensione di 1460 Kmq (4 volte il lago di Garda).
Potenza:La rapidit con cui viene compiuto un lavoro prende il nome di potenza; poich il lavoro compiuto in un certo processo equivale allenergia che il quel processo viene trasformata, si pu anche dire che la potenza rappresenta la rapidit con cui viene trasformata energia e viene espressa come il rapporto tra il lavoro e il tempo impiegato per compierlo:P=L/T.La potenza si misura in Watt,J/sec.
11. 11 1.1.b Impianti ad accumulo Sono impianti con tutte le caratteristiche degli impianti tradizionali ma che ricavano la disponibilit di acqua nel serbatoio superiore mediante sollevamento elettromeccanico (con pompe o con la stessa turbina di produzione). Questo tipo di impianto consiste in due serbatoi di estremit, collocati a quote differenti, collegati mediante i manufatti tipici di un impianto idroelettrico: nelle ore diurne di maggior richiesta (ore di punta) dell'utenza l'acqua immagazzinata nel serbatoio superiore usata per la produzione di energia elettrica; nelle ore di minor richiesta (ore notturne) la stessa viene risollevata al serbatoio superiore. In questo modo l'uso della corrente elettrica per pompare l'acqua nel serbatoio superiore viene restituita quasi integralmente in una forma di maggior pregio perch restituita nelle ore di maggior richiesta.
Gli impianti idroelettrici a serbatoio o ad accumulo sono attualmente il miglior sistema di accumulo di energia, se tali sistemi fossero adottati in un numero maggiore ci permetterebbe da un lato la necessit di un minor numero di centrali termoelettriche, oggi necessarie per soddisfare i fabbisogni di punta, dall'altro lato permetterebbero il massimo rendimento delle stesse centrali termoelettriche e anche delle centrali ad acqua fluente nonch dei sistemi eolici, solari e dei sistemi derivati dalle fonti di energia rinnovabili in genere .
12. 12 1.1.c Impianti ad acqua fluente Questo tipo di impianti era molto pi usato all'inizio del secolo scorso, sopratutto per azionare macchine utensili in piccoli laboratori, oggi il potenziale di questi impianti sotto utilizzato, l'impatto ambientale pu essere contenuto e limitato.
Non dispongono di alcuna capacit di regolazione degli afflussi, per cui la portata sfruttata coincide con quella disponibile nel corso d'acqua (a meno di una quota detta deflusso minimo vitale, necessaria per salvaguardare l'ecosistema); quindi la turbina produce con modi e tempi totalmente dipendenti dalla disponibilit del corso d'acqua, data la loro facilit di arresto-avvio sono utilizzati per regolare il sistema della rete di trasmissione dell'energia elettrica, questo per determina una considerevole dissipazione di energia.
In Svizzera le centrali ad acqua fluente coprono il fabbisogno elettrico di base.
13. 13 1.1.d Impianti inseriti in condotte idriche Una interessante possibilit solo di recente presa in considerazione dai tecnici progettisti sono gli impianti inseriti in un canale o in una condotta per approvvigionamento idrico
l'acqua potabile approvvigionata ad una citt adducendo l'acqua da un serbatoio di testa mediante una condotta in pressione. Solitamente in questo genere di impianti la dissipazione dell'energia all'estremo pi basso della tubazione in prossimit dell'ingresso all'impianto di trattamento acque viene conseguito mediante l'uso di apposite valvole: un'alternativa interessante quella di inserire una turbina che recuperi l'energia che altrimenti verrebbe dissipata. Si ha cos un recupero energetico, che pu essere effettuato anche in altri tipi di impianti: sistemi di canali di bonifica, circuiti di raffreddamento di condensatori, sistemi idrici vari.
L'acqua potabile arriva alle citt dopo essere state raccolte a quote rilevanti, come nel caso della citt di Genova.
14. 14 1.1.e Il micro-idro Il micro-idro una fonte rinnovabile ancora ampiamente da sfruttare, comprende gli impianti inferiori ai 100kW di potenza e fino a pochi kW.
E' sufficiente avere salti di 7/20 metri con poca o pochissima portata o piccoli salti con buona e costante portata d'acqua, possibile sfruttare anche la corrente dei corsi d'acqua: agli inizi del secolo scorso molti laboratori artigiani utilizzavano semplici canali per azionare macchine utensili con piccole pale/mulini accoppiati a pulegge tramite cinghie di trasmissione.
Inoltre esistono in commercio piccolissimi sistemi idroelettrici integrati, a partire da 0,2 kW di potenza, facilmente installabili in moltissime situazioni con salti e portate minime
Il vantaggio di questi piccolissimi sistemi la non necessaria autorizzazione al prelievo delle acque e un inesistente impatto ambientale, naturalmente devono essere applicati con un minimo di buon senso per evitare comunque uno spreco di acqua potabile che rimane una fonte preziosa.
Il potenziale di questi piccoli sistemi completamente ignorato e quindi non esistono ricerche ufficiali in tal senso ma una valutazione empirica fatta da tecnici e liberi professionisti del settore rivela un potenziale tutt'altro che trascurabile.
15. 15 Turbine usate negli impianti Una turbina una macchina idonea a raccogliere lenergia cinetica di un fluido e a trasformarla in energia meccanica. La tipologia pi semplice di turbina vede una parte fissa (distributore) e una parte mobile (girante o parte rotorica). Il fluido in movimento agisce sulla palettatura della parte rotorica, mettendola in rotazione e quindi cedendo energia al rotore. I primi esempi di turbina furono i mulini a vento o ad acqua.
Una turbina che lavora in senso inverso viene detta compressore o pompa, a seconda del fluido elaborato (gas per il compressore, liquidi per la pompa).
Quasi tutti i tipi di turbina hanno inoltre una 'cassa' (detta anche voluta) attorno alla parte rotorica che ha il compito di indirizzare e controllare il flusso. Tale parte pu variare molto a seconda delle applicazioni o delle condizioni del flusso.
Lenergia del fluido viene resa disponibile grazie alla rotazione dellalbero della turbina.
Le turbine pi comuni sono:
Pelton: costituite da un distributore a "spina" e una girante a "cucchiai" che vengono investiti dal flusso d'acqua che gli conferisce il moto; Francis: costituite da un distributore a spirale, a pale orientabili, che avvolge la girante, a pale fisse, che viene investita dall'acqua in uscita dal distributore; Kaplan: costituite da un distributore a spirale, a pale orientabili, che avvolge la girante, a pale orientabili, che viene investita dall'acqua in uscita dal distributore.
La scelta dei diversi tipi di turbine viene effettuata in base al salto e alla portata d'acqua disponibili.
16. 16 Tipi di turbine
17. 17 1.2 Energia dal mare In linea di principio possibile convertire almeno cinque tipi di energia presenti nel mare: quella delle correnti, delle onde, delle maree, delle correnti di marea e del gradiente termico tra superficie e fondali.
Attualmente esiste solo un impianto per lo sfruttamento delle maree in Francia, mentre sono in corso esperimenti per lo sfruttamento del potenziale energetico delle onde nel Regno Unito, in Norvegia e in Giappone e del gradiente termico negli Stati Uniti. L'Unione Europea ha di recente concluso uno studio che identifica circa 100 siti suscettibili di essere utilizzati per la produzione di energia elettrica dalle correnti marine. In Italia lo stretto di Messina ad essere stato identificato tra i siti pi promettenti.
18. 18 1.2.a Energia dalle onde La strada di sfruttare il moto delle onde del mare per ottenere energia elettrica, nonostante i problemi, non smette di solleticare la fantasia degli ingegneri. Ci sono allo studio ipotesi per concentrare e focalizzare le onde in modo da aumentarne laltezza e il potenziale di conversione in energia elettrica. Altre ipotesi prevedono invece di utilizzare le variazioni di pressione che si riscontrano al di sotto della superficie del mare, altre utilizza dei galleggianti che "copiano" il moto ondoso trasferendolo a dei generatori per mezzo di pistoni idraulici .
19. 19 Altre tecnologie Una diversa tecnologia che utilizza il moto ondoso sfrutta l'ampiezza dell'ondaed basata su una struttura semisommersa che grazie al movimento dettato dalle onde agisce su dei pistoni idraulici per azionare dei generatori.
Anche il principio di Archimede si presta allo sfruttamento del moto ondoso:un progetto,installato sulle coste portoghesi, consiste in una struttura ancorata al fondo marino nella quale una camera d'aria compressa al momento del passaggio dell'onda sopra il sistema e risale quando l'onda passata.Nel sistema commerciale si dovrebbe avere una potenza di 2 MW, con una struttura (completamente sommersa) alta 30 metri e 10 metri di diametro,e la massima efficienza si ha con onde che abbiano una ampiezza di 5 metri.
20. 20 1.2.b Energia dalle maree noto che la luna esercita una forte forza dattrazione sullacqua della Terra.Dallinnalzamento e dallabbassamento regolare delle masse dacqua si ricava energia. Per costruire una centrale di marea, lestuario sbarrato in direzione del mare con una diga artificiale. La tecnica energetica sfrutta il dislivello tra lalta marea e la bassa marea : la cosiddetta ampiezza di marea. Una premessa ovviamente unampiezza della marea sufficiente, come si verifica ad esempio nella Francia settentrionale, presso St. Malo, dove la differenza tra il livello minimo e il livello massimo dellacqua di 12-13 metri.
Le centrali di marea costiere hanno il limite nell'erosione che esercitano nelle coste e nella abbondante sedimentazione all'interno del bacino, per questi motivi si sta pensando a degli impianti offshore che hanno anche il vantaggio di poter modulare la produzione di energia elettrica dividendo la struttura in pi bacini.Con le opportune griglie di sbarramento e data la non elevata velocit delle turbine di questi sistemi pu essere salvaguardata anche la flora e la fauna all'esterno dei sistemi.
Ad oggi sono stati individuati, a livello globale, 21 siti dove le caratteristiche delle maree sono adatte alla installazione di questo tipo di centrali mareomotrici.
21. 21 1.3 Energia dalle correnti marine Lenergia delle correnti di marea una delle fonti pi interessanti ed inesplorate tra le fonti di energie rinnovabili. Si pensi che nella sola Europa la disponibilit di questo tipo di energia pari a circa 75 GigaWatts .
Le forti correnti marine che attraversano lo Stretto di Messina hanno una potenzialit energetica pari a quella prevista dalla grande centrale idroelettrica in costruzione in Cina sul Fiume Azzurro: circa 15.000 MegaWatt.
Le turbine per lo sfruttamento delle correnti marine possono essere (come per le tecnologie eoliche) ad asse orizzontale o ad asse verticale.Le turbine ad asse orizzontale sono pi adatte alle correnti marine costanti, come quelle presenti nel Mediterraneo, le turbine ad asse verticale sono pi adatte alle correnti di marea per il fatto che queste cambiano direzione di circa 180 pi volte nell'arco della giornata.
bene notare che lenergia delle correnti di marea del tipo non a barriera, al contrario di quella ottenuta utilizzando linnalzamento e labbassamento delle maree come la centrale di La Rance in Francia che comunque produce 240 MW da circa 35 anni.
22. 22 1.4 Energia dal gradiente termico La prima centrale per la conversione dell'energia termica degli oceani (Otec) nata nel 1996 al largo delle isole Hawaii e produce energia sfruttando la differenza di temperatura tra i diversi strati dell'oceano. L'energia solare assorbita dalla superficie del mare la riscalda, creando una differenza di temperatura fra le acque superficiali, che possono raggiungere i 25 - 28 gradi, e quelle situate per esempio ad una profondit di 600 m, che non superano i 6-7 gradi. Le acque superficiali, pi calde, consentono di far evaporare sostanze come ammoniaca e fluoro; i vapori ad alta pressione, mettono in moto una turbina e un generatore di elettricit, passano in un condensatore e tornano allo stato liquido raffreddati dall'acqua aspirata dal fondo. Una differenza di 20 gradi centigradi basta a garantire la produzione di una quantit di energia economicamente sfruttabile.Attualmente si ha una potenza di 50 KW, ma si pensa di poter arrivare a 2 MW anche se i costi sono molto alti.
Le zone dal giallo al rosso nell'immagine a lato sono idonee per lo sfruttamento del gradiente termico per produrre energia elettrica, il potenziale di questa tecnologia considerevole nelle zone adatte.
23. 23 1.5 Limpatto ambientale La produzione di energia idroelettrica non provoca emissioni gassose o liquide che possano inquinare l'aria o l'acqua. Gli impianti mini-idroelettrici in molti casi, con la sistemazione idraulica che viene eseguita per la loro realizzazione, portano invece notevoli benefici al corso d'acqua (in particolare la regolazione e regimentazione delle piene sui corpi idrici a regime torrentizio, specie in aree montane ove esista degrado e dissesto del suolo e, quindi, possono contribuire efficacemente alla difesa e salvaguardia del territorio). I grandi impianti idroelettrici a bacino possono presentare qualche problema in pi,dal punto di vista dell' inserimento ambientale, e necessitano quindi di opportune valutazioni di impatto ambientale, tese a garantire l'assenza di interferenze con l'ambiente naturale.
L'inquinamento acustico proveniente da una centrale dipende prevalentemente dalle turbine e dagli eventuali meccanismi di moltiplicazione dei giri. Attualmente il rumore pu essere ridotto fino a 70 dB all'interno della centrale, e fino a livelli praticamente impercettibili all'esterno .
La pubblica opinione riluttante ad accettare l'installazione di impianti che modifichino le caratteristiche visuali dei siti, in particolar modo se si tratta di impianti idroelettrici d'alta quota od inseriti in un centro urbano. Per quanto riguarda i grossi impianti a bacino, qui l'impatto visivo evidente e difficilmente mascherabile, in questo caso necessaria una attenta valutazione dell'impatto dell'impianto sul territorio; ed in questo caso si deve anche valutare una possibile valorizzazione estetica che pu essere data a questi impianti, rappresentativa comunque di un modo pulito di fare energia.
Il rapporto con gli ecosistemi un aspetto fondamentale da tenere presente nella progettazione di un impianto idroelettrico; esistono due aspetti che sono strettamente collegati con il prelievo di acque superficiali e che possono generare impatti di due diversi ordini:
a) impatto relativo alla variazione (diminuzione) della quantit dell'acqua, con possibili conseguenze conflittuali per gli utilizzatori ed effetti sulla fauna acquatica;
b) impatto relativo alla variazione di qualit dell'acqua in conseguenza di variazioni di quantit ed anche in conseguenza di possibili modificazioni della vegetazione.
24. 24 1.6 Vantaggi dellenergia idroelettrica La generazione di energia elettrica per via idroelettrica presenta l'indiscutibile vantaggio ambientale di non immettere nell'ecosfera sostanze inquinanti, polveri, calore, come invece accade nel caso dei metodi tradizionali di generazione per via termoelettrica. In particolare si riducono le emissioni di anidride carbonica (CO2) di 670 g per ogni kWh di energia prodotta.
La minore dipendenza dalle fonti energetiche estere.
La diversificazione delle fonti e la riorganizzazione a livello regionale della produzione di energie.
La possibilit di immagazzinarla garantisce lapprovvigionamento energetico durante tutto lanno.
Il costo del kWh ottenuto con i sistemi idroelettrici sempre stato competitivo nei confronti delle fonti esauribili, questo evidente in quanto i costi di produzione per lo sfruttamento delle risorse idriche sono imputabili ai soli impianti di produzione e non ci sono costi, se non marginali, per materie prime (es. combustibili), mentre i costi di manutenzione e di gestione sono grossomodo paragonabili se non inferiori ai costi di gestione e manutenzione degli impianti termoelettrici.
25. 25 2.1 Energia eolica Lenergia eolica una forma indiretta di energia solare,perch il vento un sottoprodotto del riscaldamento differenziale,da parte del sole, di tutte le aree del pianeta. L'energia eolica il prodotto della conversione dellenergia cinetica del vento in elettrica. Prima tra tutte le energie rinnovabili per il rapporto costo/produzione stata anche la prima fonte energetica rinnovabile usata dall'uomo. I primi mulini a vento comparvero nelle aree considerate la culla della civilt: Mesopotamia, Cina, Egitto. Paradossalmente oggi l'energia eolica definita un'energia alternativa ma in un contesto storico ha accompagnato la vita dell'uomo molto pi a lungo rispetto al petrolio o al carbone.
26. 26 2.1.a Generatori eolici Lo sfruttamento dellenergia del vento, relativamente semplice e poco costoso, attuato tramite macchine eoliche divisibili in due gruppi ben distinti:
Generatori eolici ad asse verticale
Generatori eolici ad asse orizzontale
27. 27 Generatori ad asse verticale Un generatore eolico ad asse verticale un tipo di macchina eolica contraddistinta da una ridotta quantit di parti mobili nella sua struttura, il che le conferisce un'alta resistenza alle forti raffiche di vento,e la possibilit di sfruttare qualsiasi direzione del vento senza doversi riorientare continuamente. una macchina molto versatile, adatta all'uso domestico come alla produzione centralizzata di energia elettrica nell'ordine di Gigawatt. Gli aerogeneratori tradizionali hanno, quasi senza eccezioni, lasse di rotazione orizzontale. Questa caratteristica il limite principale alla realizzazione di macchine molto pi grandi di quelle attualmente prodotte: i requisiti statici e dinamici che bisogna rispettare non consentono di ipotizzare rotori con diametri molto superiori a 100 metri e altezze di torre maggiori di 180 metri . La velocit del vento cresce con la distanza dal suolo. Questa la principale ragione per la quale i costruttori di aerogeneratori tradizionali spingono le torri a quote cos elevate. La crescita dellaltezza, insieme al diametro del rotore che essa rende possibile, sono la causa delle complicazioni statiche dellintera macchina, che impone fondazioni complesse e costose e strategie sofisticate di ricovero in caso di improvvise raffiche di vento troppo forte. Macchine eoliche ad asse verticale sono state concepite e realizzate fin dal 1920. La sostanziale minore efficienza rispetto a quelle con asse orizzontale (30%) ne ha di fatto confinato limpiego nei laboratori. Negli ultimi tempi si cercato di ottimizzare molto queste macchine, rendendole molto competitive: taluni asseriscono che gli ultimi prototipi, funzionando in molte pi ore l'anno rispetto a quelle ad asse orizzontale, hanno un rendimento complessivo maggiore.
28. 28 Generatori ad asse orizzontale Un generatore eolico ad asse orizzontale (HAWT - Horizontal Axis Wind Turbines) formato da una torre in acciaio di altezze che si aggirano tra i 60 e i 100 metri sulla cui sommit si trova un involucro (gondola) che contiene un generatore elettrico azionato da un rotore a pale lunghe circa 20 metri (solitamente 2 o 3). Esso genera una potenza molto variabile: tipicamente 600 chilowatt che equivale al fabbisogno elettrico giornaliero di 500 famiglie.
Il mulino a vento un esempio storico di generatore ad asse orizzontale. Come i generatori ad asse verticale anche quelli ad asse orizzontale richiedono una velocit minima di 3-5 metri/sec ed erogano la potenza di progetto ad una velocit del vento di 12-14 metri/sec. Ad elevate velocit (20/25 metri al secondo) l'aerogeneratore viene bloccato dal sistema frenante per ragioni di sicurezza.
29. 29 Tipi di turbine usate negli aerogeneratori
30. 30 Sistemi off-shore I sistemi eolici hanno una ottimale collocazione in mare aperto dove ci siano fondali poco profondi, questo sia per un minor impatto ambientale-paesaggistico e sia per una migliore qualit e costanza del vento, generalmente si tratta di grandi torri con pale ad asse orizzontale
31. 31 2.2 Impatto ambientale Alcune associazioni ambientaliste criticano limpiego di generatori eolici per la rumorosit dei sistemi e per limpatto paesaggistico delle torri eoliche.Anche se attualmente le turbine eoliche sono molto silenziose, linquinamento acustico legato a due tipi di rumori:quello meccanico proveniente dal generatore e quello aerodinamico proveniente dalle pale del rotore.
Il minor impatto ambientale-paesaggistico si ottiene collocando gli impianti in mare aperto oltre l'orizzonte visibile dalle coste, tuttavia si possono escogitare varie soluzioni anche per le installazioni terrestri.
32. 32 2.3 Potenziale I sistemi eolici sono, tra le F.E.R. , quelli che hanno avuto il maggior sviluppo negli ultimi anni e sono sempre meno, anche tra gli ambientalisti, gli oppositori a tali sistemi mentre sono sempre maggiori gli studi che mettono in evidenza quale enorme potenziale offerto dall'energia cinetica del vento.
In uno studio per quantificare le risorse d'energia eolica mondiali, titolato" Wind Force 12", la European Wind Energy Association e Greenpeace concludono che il potenziale mondiale d'energia generabile dal vento sarebbe addirittura il doppio della domanda d'elettricit mondiale prevista per il 2020. Il vento abbondante, economico, inesauribile, ampiamente distribuito, non danneggia il clima ed pulito. Anche i costi sono scesi, e ora sono ben pi favorevoli.
I progressi nel disegno delle turbine eoliche degli ultimi 10 anni permettono a queste di operare anche a velocit del vento inferiori, imbrigliando una quantit maggiore di energia e raccogliendola ad altezze maggiori, aumentando la quantit di energia eolica sfruttabile. Moltissimi territori potrebbero essere utilizzati per generare energia eolica in aree scarsamente popolate, regioni ventose come le grandi pianure del Nord America, il nordovest della Cina, la Siberia Orientale e le regioni argentine della Patagonia, oltre all'enorme potenziale degli impianti offshore.
Uno studio condotto dal CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), assieme ad ENEA (Ente per le nuove tecnologie, l'energia e l'ambiente) e Universit degli Studi di Roma "La Sapienza" CIRPS (Centro interuniversitario di ricerca per lo sviluppo sostenibile) ha reso noto che la potenza installabile di centrali eoliche in Italia di circa 15.000 MW, senza dover creare impatto ambientale eccessivo.
33. 33 2.4 Aspetti economici L'energia eolica diventata l'energia rinnovabile meno costosa, abbassando negli ultimi 15 anni il suo costo di circa l'85%. Poich la potenza sviluppabile da un aerogeneratore varia col cubo della velocit del vento, l'economia eolica dipende molto dalla ventosit del sito in cui viene ubicata. Inoltre vi sono delle economie di scala conseguibili con la costruzione dei parchi eolici che utilizzano molte turbine. Si stimato che in Europa il costo di un KWh di energia elettrica da fonte eolica, lo stesso di un KWh ottenuto in un moderno impianto a carbone provvisto di un unit per lo scrubbing dei fumi, vale a dire 0,04 $/KWh.
Un reattore nucleare da 1600 megawatt costa 2,5 mld di euro (dunque, 1.56 euro al watt). All'opposto una pala eolica da 3 megawatt costa 3 mln di euro: l'eolico costa in generale circa 1 euro/watt, circa il 50% in meno. Si calcola che diversi siti italiani potrebbero avere installate migliaia di pale eoliche come la centrale di Varese Ligure e generare una potenza di 3 gigawatt, come quella che pu produrre una centrale nucleare a 4 reattori.
Oltre ad avere il costo d'istallazione pi basso, ha anche il costo di esercizio (o costo di produzione) pi basso: 3-4 centesimi di euro al kW contro i 4 del carbone, e i 6 o pi del petrolio il cui prezzo al barile varia con continuit e rende difficile il calcolo. Tale costo d'esercizio tipicamente basso -circa cio 30.000 volte inferiore al costo d'acquisto- poich la fonte energetica-vento gratuita.
34. 34 2.5 Richiami teorici Una turbina eolica produce una potenza meccanica convertendo la forza del vento in un momento di forza che agisce sulle pale del rotore.La quantit di energia che il vento trasferisce al rotore dipende dalla densit dellaria, larea del rotore e la velocit del vento. Una turbina eolica tipica di 600 kW ha un rotore di diametro 43-44 m,corrispondente ad unarea del rotore di 1500 metri quadrati.
Lenergia cinetica di un corpo in movimento proporzionale alla sua massa. Lenergia cinetica del vento perci dipende dalla densit dellaria. In altre parole, pi laria pesante e maggiore lenergia che arriva alla turbina. Alla pressione atmosferica e alla temperatura di 15C, laria pesa 1.225 kg per metro cubo, ma la densit diminuisce leggermente allaumentare dellumidit. Inoltre laria pi densa a temperatura pi bassa, mentre meno densa in altitudine, a causa della pi bassa pressione.La turbina eolica deve rallentare la corrente del vento per catturare la sua energia cinetica e convertirla in energia di rotazione. Questo significa che il vento si muover pi lentamente a valle del rotore rispetto alla velocit che ha a monte. Per la conservazione della massa, un tubo di flusso immaginario attorno al rotore si presenta come in Figura 2. Il vento rallentato a valle occupa un volume maggiore rispetto al volume occupato a monte del rotore. Il rallentamento dellaria avviene in maniera progressiva. Per quanto riguarda la distribuzione di pressione, davanti e dietro il rotore, a mano a mano che laria si avvicina al rotore la sua pressione cresce, poich il rotore funziona da barriera allaria stessa.Attraverso il piano del rotore si ha una brusca diminuzione della pressione che poi a valle risale per tornare al livello di pressione nellarea circostante. Muovendoci pi lontano dal rotore, laria a velocit pi bassa si mescoler allaria circostante (a velocit maggiore) finch la zona dombra del vento tender a sparire.
35. 35 Ricordo che: Momento di forza:Il momento il prodotto dellintensit della forza per la sua distanza dal punto: M=F x b
Energia cinetica:energia che un corpo possiede come conseguenza del suo movimento : EC=1/2mv2
Legge di conservazione della massa:la quantit di materia totale di un sistema chiuso rimane costante .In realt tale legge ha valore per la chimica, dove non avvengono trasformazioni di massa in energia e viceversa (in base alla nota equazione di Einstein E=mc2). Considerando la materia come una forma di energia, la Legge della conservazione della massa pu essere considerata un caso particolare della Legge di conservazione dellenergia.
36. 36 Ventosit E di enorme importanza per lindustria eolica poter descrivere le variazioni di velocit del vento. I progettisti degli aerogeneratori hanno infatti bisogno delle informazioni per ottimizzare le loro turbine eoliche e minimizzare cos i costi di generazione. Anche nella valutazione dellinvestimento, importante avere le informazioni per poter stimare i guadagni dalla generazione di elettricit.
La variazione del vento per un sito tipico viene di solito descritta usando la distribuzione di Weibull, di cui si riporta qui di seguito la funzione densit di probabilit: p(v)=k/s(v/s)k-1 e-(v/s)k in cui v velocit del vento, k fattore di forma e s fattore di scala. Si tratta di una distribuzione di probabilit, e per definizione larea sottostante la curva uguale ad 1.Utilizzando la funzione sopra si pu calcolare il valore mediano della velocit del vento (valore per il quale la funzione di distribuzione cumulativa vale ):v = s(ln 2)1 k.
37. 37 Legge di Betz Maggiore lenergia cinetica che la turbina riesce ad estrarre dal vento e maggiore la diminuzione di velocit del vento che lascia la turbina. Il vento viene quindi frenato, in modo che la velocit del vento a valle compresa tra zero e il valore di velocit a monte (per entrambi questi casi limite la potenza estratta sarebbe nulla). Una turbina eolica ideale rallenta il vento di un fattore 2/3 rispetto alla velocit a monte della turbina. Questo dato il frutto della legge di Betz, secondo la quale si pu convertire meno di 16/27 (o 59%) dellenergia cinetica del vento in energia meccanica usando una turbina eolica.
Le ipotesi alla base della teoria di Betz sono le seguenti:
1. Concetto di tubo di flusso: il tubo di corrente che attraversa il disco attuatore non interagisca con la restante porzione di fluido che lo circonda.
2. In ogni sezione del tubo di flusso sussista una distribuzione di velocit permanente,uniforme e monodimensionale lungo l'asse. Il rallentamento di vena sul disco attuatore distribuito uniformemente sulla sezione del disco.
3. Nelle sezioni infinitamente a monte e a valle si possa ritenere una situazione fluidodinamica indisturbata dalla presenza della macchina, ovvero sussista la pressione atmosferica dell'ambiente esterno, proprio come nella condizione di getto libero.
4. Il flusso eolico non incontri ostacoli oltre la turbina, n sopravento n sottovento.
5. Il vento sia stazionario e di intensit costante con la quota.
6. Non ci siano effetti di rotazione della vena a causa dell' "estrazione" di quantit di moto.
7. Si trascuri la comprimibilit dell'aria, cio la densit sia ritenuta costante.
38. 38 Espressione della potenza La vena fluida, caratterizzata da una velocit v1, raggiunge le pale del rotore. L essa viene rallentata fino al raggiungimento di una velocit v2. Naturalmente nel passaggio da 1 a 2 deve valere l'equazione di continuit , per cui si pu scrivere (supponendo la densit costante per l'ipotesi 7 della legge di Betz):dv1A1 = dv2A2 = m
Deve essere verificata anche l'equazione di conservazione della quantit di moto per cui:F =m(v1 v2) ,dove F la forza (orizzontale) esercitata dal flusso sulla macchina (da intendersi come media temporale della forza nell'arco di una rivoluzione completa del rotore).
La potenza dunque:
P=L/t=Fs/t=Fv=m(v1-v2)
Facendo un bilancio tra entrata e uscita dell' energia cinetica associata alla vena fluida si trova la potenza ceduta: P=m(v12 v22),ma poich le potenze trovate nei due modi devono coincidere, si ricava v = ( v1 + v2 ) / 2.Il rallentamento avviene dunque, per met nel tratto di corrente a monte e per met nel tratto di corrente a valle del disco attuatore.
39. 39 3.1 Energia dal sole L'energia solare la fonte di energia primaria per eccellenza . Tutta l' energia che oggi utilizziamo ha origine dall'irradiamento solare, compresi i combustibili fossili. Per energia solare si intende l'energia, termica o elettrica, prodotta sfruttando direttamente l'energia irraggiata dal sole verso la terra. Ogni istante il Sole trasmette sulla Terra 1367 watt/m2. Essendo questa un'energia gratuita, pulita, abbondante e disponibile con continuit si sono sviluppate varie tecnologie per il suo sfruttamento.Le applicazioni pi dirette dell'energia solare sono:
40. 40 3.1.a Pannelli solari Il pannello solare (detto anche collettore solare) un dispositivo atto all'accumulo dellenergia solare e al suo immagazzinamento per un uso successivo. Questo sistema normalmente composto da un pannello dedito alla ricezione dell'energia solare, da uno scambiatore, un fluido utilizzato per assorbire l'energia solare e da un serbatoio utilizzato per immagazzinare l'energia accumulata. Questo sistema pu avere una circolazione naturale o forzata :
Circolazione naturale:
Nel caso della circolazione naturale si sfrutta la convenzione per far circolare il fluido nel sistema. Questa implementazione di pannello solare pi economica, per le spese di gestione da realizzare, ma impone di porre il serbatoio ad un'altezza maggiore di quella dei pannelli. Questo limite rende problematica la realizzazione di grandi serbatoi per via del loro peso. La circolazione naturale realizza uno scambio meno intenso di energia termica rispetto alla circolazione forzata e quindi un rendimento inferiore.
Circolazione forzata:
La circolazione forzata avviene con l'aiuto di pompe, attivate solo quando nei pannelli il fluido vettore si trova ad una temperatura pi elevata rispetto a quella dell'acqua contenuta nei serbatoi di accumulo. Per regolare la circolazione ci si avvale di sensori che confrontano la temperatura del fluido vettore nel collettore con quella nel serbatoio di accumulo. In tali impianti ci sono meno vincoli per l'ubicazione dei serbatoi di accumulo. La maggiore velocit del fluido vettore permette un maggiore scambio termico e quindi il rendimento del pannello leggermente superiore.
41. 41 Componenti di un pannello solare Quasi tutti i pannelli solari implementano in vario modo questi componenti:
copertura trasparente
assorbitore
isolamento
collegamenti
contenitore o serbatoio di accumulo
42. 42 Tipi di pannelli I pannelli solari si possono suddividere in alcune tipologie costruttive:
piani non vetrati
piani vetrati
piani vetrati non selettivi
piani vetrati selettivi
sottovuoto
I pi usati sono i primi due:
I pannelli solari piani non vetrati hanno il vantaggio di essere poco costosi e di avere un ottimo rendimento in condizioni ottimali di irraggiamento quando la temperatura esterna alta. A causa della mancanza dell'isolamento il loro rendimento diminuisce rapidamente all'allontanarsi dalle condizioni ottimali. Sono adatti perci al solo uso stagionale ed esclusivamente per la produzione di acqua calda sanitaria, sono spesso impiegati nel riscaldamento delle piscine.
I pannelli solari vetrati hanno una struttura attorno all'assorbitore che ne limita le dispersioni sia per convezione con l'aria che per irraggiamento dato che il vetro che ricopre la parte superiore dell'assorbitore progettato per questa funzione. Hanno un rendimento leggermente inferiore ai non vetrati in condizioni ottimali ma in condizioni meno favorevoli hanno un rendimento decisamente pi alto arrivando a produrre acqua calda per uso sanitario circa dal marzo a ottobre.
43. 43 Utilizzi I pannelli solari possono essere utilizzati per fornire acqua calda e riscaldamento o per generare energia elettrica.
Nel primo caso il serbatoio provvede a immagazzinare l'acqua domestica che viene messa a contatto con il fluido tramite una serpentina. La serpentina consente al fluido di trasferire all'acqua l'energia immagazzinata senza contaminare l'acqua. Questa acqua pu essere utilizzata come acqua calda nelle abitazioni o pu essere utilizzata per riscaldare gli ambienti. I pannelli solari sono in grado di fornire acqua calda e riscaldamento in buone quantit ma non possono sostituire completamente gli usuali metodi di riscaldamento per via dell'incostanza dell'energia solare.
Il secondo utilizzo prevede che lo scambiatore di calore sia riscaldato fino ad essere portato in ebollizione. Una volta che il liquido sia passato in fase gassosa lo si invia in una turbina termoelettrica che convertir il movimento del gas in energia elettrica. Questo tipo di centrale elettrica richiede ampi spazi per l'installazione dei pannelli solari e una presenza di sole costante. Esempi di queste centrali sono state installate nei deserti e una centrale di questo tipo stata costruita anche in Sicilia. Questi esperimenti non hanno avuto molto successo per via degli alti costi di realizzazione e di mantenimento rapportati alla bassa potenza elettrica generata.
44. 44 3.1.b Pannelli fotovoltaici Un pannello o modulo fotovoltaico un dispositivo in grado di convertire lenergia solare direttamente in energia elettrica mediante leffetto fotovoltaico ed usato per generare elettricit a partire dalla luce del sole.
I pannelli contenenti celle fotovoltaiche in silicio cristallino sono in genere composti da una matrice di celle disposte tra due superfici di sostegno, di cui almeno una trasparente. L'insieme di celle fotovoltaiche cos disposte vengono collegate elettricamente mediante ribbon, ovvero sottili nastri in materiale conduttore, in genere rame stagnato, in modo da costituire opportunamente serie e paralleli elettrici, in base alle esigenze del produttore.
I pannelli contenenti celle fotovoltaiche in silicio amorfo sono invece composti da un sottile strato siliceo sigillato tra due strati traslucidi flessibili. Raramente vengono costituite serie o paralleli elettrici, all'interno di un modulo fotovoltaico di questo tipo.
45. 45 Leffetto fotovoltaico L'effetto fotovoltaico si realizza quando un elettrone presente nella banda di valenza(la banda pi bassa di energia occupata dagli elettroni),di un materiale (generalmente semiconduttore) passa alla banda di conduzione(banda pi alta di energia che contiene gli elettroni capaci di interagire con altri atomi) a causa dell'assorbimento di un fotone sufficientemente energetico incidente sul materiale.
L'effetto fotovoltaico, osservato per la prima volta da Alexandre Edmond Bequqrel nel 1839, costituisce una delle prove indirette della natura corpuscolare delle onde elettromagnetiche. Quando una radiazione elettromagnetica investe un materiale pu, in certe condizioni, cedere energia agli elettroni pi esterni degli atomi del materiale e, se questa sufficiente, l'elettrone risulta libero di allontanarsi dall'atomo di origine. L'assenza dell'elettrone viene chiamata in questo caso lacuna. L'energia minima necessaria all'elettrone per allontanarsi dall'atomo (passare quindi dalla banda di valenza che corrisponde allo stato legato pi esterno alla banda di conduzione ove non pi legato) deve essere superiore alla band gap (differenza tra banda di valenza e banda di conduzione)del materiale .
46. 46 Composizione I moduli fotovoltaici pi comuni sono realizzati mediante pressofusione di pi strati di materiale. Sopra una superficie posteriore di supporto, in genere realizzata in un materiale isolante con scarsa dilatazione termica, come il vetro temperato o un polimero come il tedlar, vengono appoggiati un sottile strato di acetato di vinile (spesso chiamato con la sigla EVA), la matrice di moduli preconnessi mediante i gi citati ribbon, un secondo strato di acetato e un materiale trasparente che funge da protezione meccanica anteriore per le celle fotovoltaiche, in genere vetro temperato. Dopo il procedimento di pressofusione, che trasforma l'EVA in mero collante, le terminazioni elettriche dei ribbon vengono chiuse in una morsettiera stagna generalmente fissata alla superficie di sostegno posteriore, e il "sandwich" ottenuto viene fissato ad una cornice in aluminio, che sar utile al fissaggio del pannello alle strutture di sostegno atte a sostenerlo e orientarlo opportunamente verso il sole.
47. 47 Rendimento Con rendimento si intende la percentuale di energia captata e trasformata rispetto a quella totale giunta sulla superficie del modulo, e pu essere considerato un indice di correlazione tra watt erogati e superficie occupata, ferme restando tutte le altre condizioni
Le prestazioni dei pannelli fotovoltaici sono suscettibili di variazioni anche sostanziose in base:
al rendimento dei materiali;
alla tolleranza di fabbricazione percentuale rispetto ai valori di targa;
allirraggiamento a cui le sue celle sono esposte;
all'angolazione con cui questa giunge rispetto alla sua superficie;
alla temperatura di esercizio dei materiali, che tendono ad "affaticarsi" in ambienti caldi;
alla composizione dello spettro di luce.
Per motivi costruttivi, il rendimento dei moduli fotovoltaici in genere inferiore o uguale al rendimento della loro peggior cella.
Se nei pannelli ad uso aerospaziale i rendimenti raggiungono anche il 50%, valori tipicamente riscontrabili nei prodotti commerciali a base silicea si attestano intorno al 15%.
A causa del naturale affaticamento dei materiali, le prestazioni di un pannello fotovoltaico comune diminuiscono di circa un punto percentuale su base annua. Per garantire la qualit dei materiali impiegati, prassi comune che i produttori coprano con un'opportuna garanzia oltre ai difetti di fabbricazione anche il calo di rendimento del pannello nel tempo. La garanzia oggi pi comune del 90% sul nominale per 10 anni e dell'80% sul nominale per 20 anni. I moduli fotovoltaici odierni hanno una vita stimata di 50 anni circa, anche se plausibile ipotizzare che vengano dismessi dopo un ciclo di vita di 20-25 anni, a causa dell'obsolescenza della loro tecnologia.
48. 48 Celle fotovoltaiche Una cella fotovoltaica l'elemento base nella costruzione di un modulo fotovoltaico, ma pu venire anche impiegata singolarmente in usi specifici.
La versione pi diffusa di cella fotovoltaica, quella in materiale cristallino, costituita da una lamina di materiale semiconduttore, il pi diffuso dei quali il silicio, e si presenta in genere di colore nero o blu e con dimensioni variabili dai 4 ai 6 pollici.
Piccoli esemplari di celle fotovoltaiche in materiale amorfo sono in grado di alimentare autonomamente dispositivi elettronici di consumo, quali calcolatrici, orologi e simili.
Analogamente al modulo, il rendimento della cella fotovoltaica si ottiene valutando il rapporto tra l'energia prodotta dalla cella e l'energia luminosa che investe l'intera sua superficie. Valori tipici per gli esemplari in silicio cristallino comunemente disponibili sul mercato si attestano attorno al 15%.
49. 49 Campo fotovoltaico Con campo fotovoltaico si intende il componente principale di un impianto fotovoltaico, composto dall'insieme di pannelli fotovoltaici disposti su stringhe ovvero serie elettriche.
Le varie stringhe di moduli fotovoltaici possono, a seconda delle esigenze, essere tra loro connesse in parallelo mediante opportuni quadri elettrici prima di raggiungere linverter o il regolatore di carica nel caso di impianti stand-alone ovvero ad isola in corrente continua.
Il campo fotovoltaico pu essere paragonato ai polmoni di un impianto, ovvero il punto di contatto tra l'impianto e la sua fonte di energia: la luce del sole.
La potenza nominale del campo fotovoltaico si misura in base alla somma dei valori di potenza nominale espressi da ciascun modulo fotovoltaico di cui composto, e l'unit di misura pi usata il kilowatt picco (simbolo: kWp).
La dimensione occupata da un campo fotovoltaico realizzato con tecnologie odierne basate sul silicio si aggira intorno agli 8 mq / kWp ai quali vanno aggiunte eventuali superfici occupate dai coni d'ombra prodotti dalle stringhe se posizionate su una superficie piana e conseguentemente sollevate verso il sole con una struttura di sostegno apposita.
Un campo fotovoltaico per connessioni alla rete raggiunge facilmente voltaggi elevati, fino a 500 Vdc, in virt delle lunghe stringhe realizzate.
50. 50 Inseguitori solari Un campo fotovoltaico pu, secondo le esigenze, essere montato su strutture fisse o semoventi. Il silicio cristallino, infatti, risulta molto sensibile all'incidenza con cui la luce ne colpisce la superficie. Di conseguenza in alcuni casi risulta opportuno impiegare strutture dette inseguitori che rilevano la posizione del sole e orientano il campo fotovoltaico di conseguenza.
Tipologie:
Gli inseguitori pi diffusi sono quelli a un grado di libert, lazimuth. Per ottenere ci una o pi stringhe vengono montate a bordo di una base rotante. L'incremento di produzione elettrica risultate approssimativamente pari al 17%.
Gli inseguitori a tilt sono anch'essi ad un grado di libert, ma nel senso verticale. In questo caso il campo fotovoltaico viene sollevato verso l'orizzonte in modo che l'angolo rispetto al suolo sia ottimale per la posizione del sole. L'incremento di produzione risultante rispetto ad una soluzione fissa di circa il 6%.
Gli inseguitori pi sofisticati sono quelli chiamati in gergo girasoli, ovvero inseguitori a due gradi di libert. In questo caso entrambe le caratteristiche degli inseguitori citati vengono combinate per rinforzarsi a vicenda. I vantaggi in termini elettrici raramente superano il 25%.
51. 51 3.2.a Centrali solari Una centrale solare una centrale elettrica che utilizza lenergia solare per produrre corrente elettrica . Le centrali solari termiche immagazzina l'energia solare attraverso dei pannelli solari che provvedono a convogliare la luce solare in un liquido. Questo liquido assorbendo l'energia solare si riscalda fino a giungere ad ebollizione. Una volta diventato gas viene convogliato in una turbina collegata ad una dinamo. La turbina sottrae energia cinetica al gas e la converte in energia meccanica che viene utilizzata dalla dinamo per produrre corrente elettrica. Esiste una seconda tipologia di centrali che non utilizza pannelli solari ma specchi. Gli specchi vengono puntati verso un serbatoio posto alla sommit di una torre. La luce concentrata dagli specchi fa evaporare il liquido contenuto nel serbatoio che viene inviato alla turbina e alla dinamo per generare energia elettrica. Questa seconda tipologia di centrale termica consente di raggiungere temperature maggiori e quindi consente di utilizzare come liquido altri elementi oltre all'acqua innalzando l'efficienza complessiva del sistema.
52. 52 3.2.b Centrali fotovoltaiche Le centrali fotovoltaiche sono tipicamente costituite da centinaia o migliaia di moduli fotovoltaici di grandi dimensioni connessi in serie/parallelo, installati a terra su strutture in cemento armato e acciaio. Con gli attuali valori dellefficienza di trasformazione dellenergia solare in elettrica, una centrale da un megawatt, capace di fornire energia ad un migliaio di utenti, si estenderebbe su unarea grande come quattro campi di calcio. Limpegno del territorio dovuto per met dalle aree effettivamente occupate dai moduli fotovoltaici, e per laltra met dalle aree necessarie per evitare lombreggiamento reciproco delle file di moduli.
Questa tipologia di centrale ha un'efficienza compresa tra i 14 e i 25% a seconda delle caratteristiche del pannello fotovoltaico utilizzato. I pannelli con altissima efficienza normalmente non vengono utilizzati in strutture estese come questo tipo di centrali per via del loro elevato costo.
53. 53 3.2.c Quanto si possono sfruttare? Nel mondo:Stando agli attuali rendimenti dei pannelli fotovoltaici (10%-15%) si stima che sia sufficiente lo 0.07% - 0.1% delle terre emerse mondiali per fare fronte al consumo elettrico globale.
In Italia:Per quanto riguarda la completa sostituzione del fabbisogno energetico italiano con il solare fotovoltaico si stima che sia necessario coprire tutte le regioni dItalia ad eccezione della Sicilia e della Sardegna. Con copertura di quasi tutta l'Italia si intende non solo i tetti delle case ma ogni superficie esposta al sole.Per il solo consumo energetico elettrico italiano sono necessari 1.861 Kmq (supponendo 1500 ore di insolazione all'anno che generi la potenza di picco e 8 mq per Kwp).La superficie totale italiana pari a 301.171 Kmq, quindi serve coprire lo 0.6% della superficie italiana per fare fronte al consumo elettrico nazionale. La superficie agricola utile di 13 milioni di ettari, quindi serve coprire l'1,4% dei terreni agricoli con campi fotovoltaici.
54. 54 Utilizzi I pannelli fotovoltaici vengono utilizzati prevalentemente per alimentare dispositivi distanti dalle reti elettriche (sonde spaziali, ripetitori telefonici in alta montagna, ecc) o con richieste energetiche talmente ridotte che un allacciamento alla rete elettrica risulterebbe antieconomico (segnaletica stradale luminosa, parchimetri, ecc). Ovviamente questi dispositivi devono essere dotati di accumulatori in grado di assorbire la corrente elettrica prodotta in eccesso durante la giornata per rifornire le apparecchiature durante le ore notturne e durante i periodi nuvolosi. Con le attuali tecnologie i pannelli fotovoltaici sono scaldati anche dalla radiazione infrarossa (invisibile) dei raggi solari e dunque erogano anche in caso di tempo nuvoloso e pioggia. La quantit d'energia erogata tuttavia variabile e diffcilmente prevedibile e non in grado di assicurare la continuit nell'erogazione della corrente, a meno di una produzione con un largo margine di sicurezza al di sopra dei picchi annuali di domanda.
Attualmente la maggior parte degli studi si concentrano su nuove generazioni di celle fotovoltaiche dotate di una maggior efficienza di quelle attuali o su celle fotovoltaiche dotate di un'efficienza simile a quella delle celle attuali ma molto pi economiche. Studi pi ambiziosi puntano alla realizzazione di centrali solari orbitanti. Queste centrali dovrebbero raccogliere i raggi solari direttamente nello spazio e trasmettere la potenza assorbita sulla Terra per mezzo di microonde o raggi laser. Gli attuali progetti di costruzione prevedono l'installazione di queste centrali nel 2040.
La tecnologia fotovoltaica indicata per produrre elettricit in zone isolate, mediante la realizzazione di piccoli impianti. Attualmente l'evoluzione tecnologica rende possibili anche impianti tipicamente energetici avvalendosi di sistemi ibridi, come ad esempio fotovoltaico e termico.
Un altro aspetto importante riguarda la disponibilit di materie prime per realizzare i moduli fotovoltaici in grande scala e per realizzare il passaggio a un sistema di produzione elettrica basato sul fotovoltaico, in particolare la disponibilit di rame che sta diventando scarso.
55. 55 Una tecnologia in fase di sperimentazione:il solare termodinamico In Italia in fase di sperimentazione il progetto Archimede,un impianto in provincia di Siracusa,a Priolo,dove si sta avviando in collaborazione con lEnel lapplicazione a livello industriale del nuovo solare termodinamico.Si tratta di un impianto che cattura energia con gli specchi parabolici per immagazzinarla in un fluido salino.Questo sistema permette un grande progresso:lo sviluppo dellaccumulo termico del calore solare prodotto,cio il passaggio intermedio del calore dagli specchi ad un contenitore isolato termicamente ad alta temperatura (400-500 gradi centigradi).Lenergia viene poi trasferita allutilizzo industriale ma solamente quando sia necessario e con una continuit che prescinda dallinevitabile ciclo giorno-notte o dal passaggio delle nubi.Al posto del vecchi olio infiammabile e inadatto alle alte temperature,limpianto di Priolo dovrebbe usare (primo al mondo) una miscela di Sali fusi capaci di riscaldarsi molto di pi e di accumulare energia in modo da renderla disponibile in ogni momento.
Purtroppo il solare termodinamico per decollare,ha bisogno per legge di essere equipaggiato al solare fotovoltaico,in modo da concedere un prezzo incentivante anche allenergia cos prodotta.Questa legge non ancora arrivata e per ora il progetto bloccato per questioni burocratiche e interne allEnea,lente che allinizio ne sponsorizz lattivazione a seguito delle ricerche del Premio Nobel Carlo Rubbia.
56. 56 4.1 Energia dal sottosuolo Il termine "geotermia" deriva dal greco "g" e "therms" ed il significato letterale "calore della Terra".
Per energia geotermica si intende quella contenuta, sotto forma di "calore", all'interno della terra. L'origine di questo calore in relazione con la natura interna del nostro pianeta e con i processi fisici che in esso hanno luogo.Tale calore presente in quantit enorme e praticamente inesauribile.
Da sempre i popoli hanno usato l'acqua geotermica che fluiva liberamente alla superficie dalle sorgenti calde.L'uso piu' antico e diffuso e' stato, naturalmente, quello termale. Poi questa "acqua magica" fu impiegata anche per altri scopi.I Romani curavano con l'acqua proveniente dal centro della Terra i disturbi della pelle e degli occhi e riscaldavano gli edifici di Pompei, ma gia' alcuni millenni prima gli Indiani d'America la usavano per cucinare, oltre che per scopi medicinali, cos come facevano i Maori della Nuova Zelanda.
57. 57 4.1.a Sistemi geotermici
58. 58 Come arriva il calore? Il nucleo della Terra, a circa 6400 km di profondita', ha una temperatura intorno ai 5000C. Il calore fluisce verso la superficie e viene condotto dalle rocce del mantello, lo strato che circonda il nucleo.
Quando temperatura e pressione aumentano oltre un certo limite, la roccia del mantello fonde e diventa magma, che, essendo meno denso della roccia circostante solida, sale lentamente, per convezione, verso la crosta, trasportando calore dal basso verso l'alto.
A volte il calore arriva in superficie attraverso una fenditura sotto forma di lava; molto piu' spesso rimane sotto la crosta, scaldando le rocce e l'acqua circostanti (ossia pioggia che si e' infiltrata in profondita' attraverso gli strati rocciosi), con temperature che arrivano fino a circa 370C. L'acqua calda, geotermica, risalendo attraverso faglie e fratture, puo' raggiungere la superficie e formare sorgenti calde e geyser. La maggior parte rimane invece nel sottosuolo, intrappolata in fratture e strati porosi di roccia: in questi casi si ha la formazione di un serbatoio geotermico.
59. 59 Come si sfrutta il calore terrestre? Oggi gli esperti studiano il sottosuolo per localizzare i serbatoi di fluido geotermico da portare in superficie attraverso la realizzazione di pozzi profondi anche alcune migliaia di metri, operazione che richiede un'attenta valutazione perch la perforazione di un pozzo costa diversi miliardi di lire e puo' non portare a risultati produttivi.
Quando l'acqua o il vapore arrivano in superficie ,in base ai fluidi erogati i sistemi geotermici si dividono in:
Sistemi a vapore secco o a vapore dominante(mofete): costituiti soprattutto da vapore secco che si trova a pressioni e temperature elevate accompagnato da altri gas o sostanze solubili (CO2, H2S, B, NH3). Il vapore pu essere utilizzato direttamente per la produzione di energia elettrica convogliandolo ad una turbina.
Sistemi a vapore umido o ad acqua dominante(fumarole): costituito da acqua calda (temperatura compresa tra 180 e 370 C) e ad alta pressione; nel momento in cui viene ridotta la pressione nella colonna del pozzo, lacqua vaporizza ed arriva in superficie sotto forma di una miscela composta di acqua e vapore che pu essere utilizzato immediatamente per la produzione di energia elettrica.Attraverso i pozzi, vengono avviati agli impianti di produzione di elettricita', le centrali geotermiche, o sono impiegati per usi non elettrici.
60. 60 4.1.b Centrali geotermiche Gli impianti geotermici sono quelli che, tra le varie forme di energie rinnovabili, permettono le pi alte potenze installate e di conseguenza le pi consistenti energie prodotte. Per quanto riguarda l'energia producibile, la temperatura del fluido geotermico di fondamentale importanza. Maggiore la temperatura, maggiore l'energia producibile.
Nelle centrali a vapore secco, il vapore si utilizza direttamente in normali turbine adatte alle caratteristiche termodinamiche di pressione e temperatura del fluido. Qui si ha la trasformazione della energia potenziale del fluido in energia meccanica; questa viene poi subito trasformata in energia elettrica mediante un alternatore o generatore collegato alla turbina stessa.
Il rendimento globale delle centrali geotermoelettriche intorno al 10 - 17%, circa tre volte minore di quello delle centrali termoelettriche, dovuto alla bassa temperatura del vapore geotermico. Questo basso valore del rendimento non deve per trarre in inganno; infatti una valutazione di carattere globale ci conferma che il processo di generazione economicamente ed ambientalmente conveniente.
61. 61 In Italia LItalia il paese geotermicamente pi caldo di tutta lEuropa, cosa testimoniata dai numerosi vulcani, dai soffioni boraciferi, dalle sorgenti termominerali.
La produzione geotermica ha una lunga tradizione e per molti anni costitu un primato mondiale; ancor oggi la zona di Larderello, in Toscana, considerata la culla della geotermia. Le prime applicazioni si sono avute proprio a Larderello (Toscana) dove esistevano evidenti manifestazioni geotermiche; infatti, gi dal 1777 veniva utilizzato lacido borico delle acque geotermiche della zona e nel 1827 si ha la prima vera utilizzazione in forma diretta dellenergia geotermica il cui calore veniva usato, al posto della legna, per levaporazione dellacqua da cui estrarre lacido borico.
62. 62 4.2 Impatto ambientale e aspetti economici Per quanto riguarda la produzione di energia elettrica, negli anni passati ci sono state delle giustificate proteste da parte dei cittadini residenti in prossimit delle centrali geo-termoelettriche sopratutto per l'emissione di sgradevoli odori, con le nuove tecnologie che prevedono la reiniezione dei fluidi geotermici (ciclo binario) si ovviato anche a questo inconveniente, inoltre la reiniezione ovvia anche a eventuali rischi di subsidenza, in pratica si usano i fluidi geotermici per estrarre il calore dal sottosuolo in un sistema a ciclo chiuso, il calore viene recuperato tramite lo scambiatore di calore. Si pu quindi sostenere che, con le adeguate tecnologie, la produzione di energia elettrica dalle risorse geotermiche quasi in assoluto la pi ecologicamente compatibile, anche per le contenute dimensioni di tali impianti proporzionalmente alla potenza sviluppata, inferiori perfino alle centrali a gas e a combustibili fossili in generale.
Il costo degli impianti geotermici per la produzione di energia elettrica hanno nelle opere di perforazione il costo principale, circa i 2/3 dei costi totali, questo il principale ostacolo per lo sviluppo della coltivazione di questa fonte rinnovabile perch quando si esegue una perforazione non si ha la certezza di arrivare ad un acquifero con le caratteristiche adatte all'utilizzo.
63. 63 4.3 Prospettive future Per il miglior utilizzo delle risorse geotermiche come fonte di calore si dovrebbe:
sfruttare al massimo il valore termico del fluido.
estendere al massimo l'impiego del calore;
operare quindi in zone con pi lunga stagione di riscaldamento oppure utilizzare il calore per il raffreddamento estivo di uffici o abitazioni;
usare il riscaldamento di sera in inverno ed essiccatoi in estate per prodotti agricoli, ecc;
usare il calore in cascata (riscaldando prima serre e quindi un impianto che ha bisogno di poca temperatura come la piscicoltura);
vendere l'acqua calda di risulta per altri scopi (come per fini potabili).
Molti serbatoi (o acquiferi) per la produzione di energia elettrica si trovano in Paesi in via di sviluppo e, in tal caso, la risorsa geotermica pu essere considerata un'eccellente opportunit di sviluppo sostenibile anche sotto l'aspetto economico.
64. 64 5.1 Le Biomasse Biomassa un termine che riunisce una gran quantit di materiali, di natura estremamente eterogenea. In forma generale, si pu dire che biomassa tutto ci che ha matrice organica, con esclusione delle plastiche di origine petrolchimica e dei materiali fossili, es. petrolio e carbone che esulano dallargomento in questione. Le pi importanti tipologie di biomassa sono residui forestali, scarti dellindustria di trasformazione del legno (trucioli, segatura, etc.) scarti delle aziende zootecniche, alghe e colture acquatiche e i rifiuti solidi urbani.In particolare, si considerano biomasse:
legname da ardere
residui agricoli e forestali
scarti dell'industria agroalimentare
reflui degli allevamenti
rifiuti urbani
specie vegetali coltivate
65. 65 5.2 Energia delle biomasse Il settore delle biomasse per usi energetici probabilmente la pi concreta ed immediata F.E.R. disponibile. Le principali applicazioni sono: produzione di energia (bioenergia), sintesi di carburanti (biocarburanti) e sintesi di prodotti (bioprodotti).
I principali vantaggi delle biomasse sono:
abbondanza;
facilit di estrazione energetica e economica;
uso come rigeneranti di terre terre desolate;
possibilit di sviluppo in aree inutilizzate e creazione di occupazione;
non contribuiscono all'effetto serra(basso tenore di zolfo) e quindi non contribuiscono alla produzione di piogge acide,
sono una fonte di energia rinnovabile e il loro fine ciclo costituisce potenziale fertilizzante.
Le biomasse soddisfano il 15% circa degli usi energetici primari nel mondo, con 55 milioni di TJ/anno.
Allavanguardia nello sfruttamento delle biomasse sono i paesi del nord-centro Europa,tra cui Francia e Gran Bretagna.
LItalia si pone in una condizione di scarso sviluppo, nonostante lelevato potenziale di cui dispone.
66. 66 5.2.a Bioenergia La bioenergia qualsiasi forma di energia utile ottenuta dai biocombustibili. La biomassa rappresenta la pi consistente tra le fonti di energia rinnovabile anche se esistono molteplici difficolt di impiego dovute allampiezza e allarticolazione delle fasi che costituiscono le singole filiere.
Le tecnologie per ottenere energia dai vari tipi di biomasse sono naturalmente diversi e diversi sono anche i prodotti energetici che si ottengono. In sintesi, i processi di conversione in energia delle biomasse possono essere ricondotti a due grandi categorie: processi termochimici e processi biochimici.
Processi termochimici: I processi di conversione termochimica sono basati sull'azione del calore che permette le reazioni chimiche necessarie a trasformare la materia in energia . Le biomasse pi adatte a subire processi di conversione termochimica sono la legna e tutti i suoi derivati (segatura, trucioli, ecc.), i pi comuni sottoprodotti colturali di tipo ligno-cellulosico (paglia di cereali, residui di potatura della vite e dei fruttiferi, ecc.) e taluni scarti di lavorazione (lolla, pula, gusci, noccioli, ecc.).
Processi biochimici: I processi di conversione biochimica permettono di ricavare energia per reazione chimica dovuta al contributo di enzimi, funghi e micro-organismi, che si formano nella biomassa sotto particolari condizioni . Risultano idonei alla conversione biochimica le colture acquatiche, alcuni sottoprodotti colturali (foglie e steli di barbabietola,colture ortive, patata, ecc.), i reflui zootecnici e alcuni scarti di lavorazione (acqua di vegetazione, ecc.), nonch lacune tipologie di reflui urbani ed industriali.
67. 67 Tecnologie per lo sfruttamento dellenergia dalle biomasse
68. 68 Co-combustione Una immediata opportunit per l'utilizzo massiccio delle biomasse come fonte per ottenere energia elettrica data dalla tecnologia della co-combustione (cofiring),che consiste nella sostituzione di una porzione di carbone con biomassa da utilizzare nella stessa caldaia dell' impianto preesistente; ci pu essere fatto miscelando la biomassa con carbone prima che il combustibile venga introdotto nella caldaia o utilizzando alimentazioni separate per la biomassa e il carbone.
Si pu arrivare a sostituire il 20% di carbone con biomasse, riducendo le emissioni di protossido d'azoto, di anidride solforosa e di anidride carbonica.
69. 69 Pirolisi E un processo di decomposizione termochimica di materiali organici, ottenuto fornendo calore, a temperature comprese tra 400 e 800C, in forte carenza di ossigeno. I prodotti della pirolisi sono gassosi, liquidi e solidi, in proporzioni che dipendono dai metodi di pirolisi (pirolisi veloce, lenta, convenzionale) e dai parametri di reazione. Uno dei maggiori problemi legati alla produzione di energia basata sui prodotti della pirolisi la qualit dei medesimi. Spesso, infatti, il livello di qualit non risulta essere sufficientemente adeguato per le applicazioni con turbine a gas e motori diesel.
In particolare, a livello sperimentale, si nota che:
con una pirolisi lenta a basse temperature e lungo tempo di permanenza si ha un contenuto carbone di legna di circa il 30% in peso con un contenuto energetico di circa il 50%;
la pirolisi estremamente veloce (flash pirolisi) condotta ad una temperatura relativamente bassa (intorno a 500 C con un massimo di 650C) e con un tempo di permanenza molto basso (meno di 1 secondo) fa aumentare i prodotti liquidi e gassosi fino all80% in peso;
una pirolisi condotta in condizioni convenzionali, ovvero a temperature moderate (inferiori a 600 C) d origine a prodotti gassosi, liquidi e solidi in proporzioni pi o meno costanti.
70. 70 Carbonizzazione La carbonizzazione , in sostanza, un processo di pirolisi.
E' un processo di tipo termochimico che consente la trasformazione delle molecole strutturate dei prodotti legnosi e cellulosici in carbone (carbone di legna o carbone vegetale), ottenuta mediante leliminazione dellacqua e delle sostanze volatili dalla materia vegetale, per azione del calore nelle carbonaie allaperto, o in strutture chiuse che offrono una maggior resa in carbone e vari altri prodotti (alcol, acido acetico, acetone, catrame, ecc.). Il carbone di legna pu essere usato come combustibile o anche come materia prima per l'ottenimento di prodotti chimici industriali quali ad esempio i carboni attivi.
71. 71 Gassificazione Si tratta del processo di conversione del carbone e/o della biomassa in composti gassosi (ossido di carbonio, anidride carbonica, metano, idrogeno e miscele di essi come il syngas), eseguito per reazione con aria, ossigeno, vapore o loro miscele. Il gas prodotto pu essere impiegato direttamente nellindustria chimica ed elettrica, o altrimenti convertito in idrocarburi liquidi o solidi tipo cere.
La gassificazione consiste nell'ossidazione incompleta di una sostanza in ambiente ad elevata temperatura (900/1000C) per la produzione di un gas combustibile (detto gas di gasogeno o syngas).Il gas di gasogeno pu essere trasformato in alcool metilico (CH3OH), che pu essere agevolmente utilizzato per l'azionamento di motori e per la produzione di biodiesel.
Le tecnologie di gassificazione della biomassa sono ritenute promettenti sia perch nell'immediato possono essere abbinate alle attuali tecnologie di produzione dell'energia elettrica, in particolare nelle centrali a gas a ciclo combinato.
72. 72 Biocombustibili solidi La combustione una reazione chimica in cui una sostanza (combustibile) si combina con l'ossigeno dell'aria (comburente) sviluppando calore. La combustione presuppone la contemporanea presenza in giuste proporzioni di tre elementi fondamentali: il combustibile, il comburente e la temperatura. In assenza anche di uno solo di questi fattori la combustione non ha luogo, mentre se le proporzioni non sono rispettate si parla di combustione incompleta.Dal punto di vista termodinamico, la combustione un processo di conversione dellenergia chimica del combustibile in calore.
Anche alcune tipologie di scarti dell'industria del legno (segatura, polveri ) possono essere utilizzate per produrre combustibili ecologici quali pellet, bricchetti o cippato.
Tuttavia uno dei maggiori inconvenienti della combustione dei biocombustibili solidi l'alto tenore di emissioni, sopratutto di CO e sopratutto nei piccoli impianti residenziali dove pu anche dar luogo ad intossicazioni dato che tale gas altamente tossico, ma hanno il pregio di poter essere adottati e gestiti da subito anche nei paesi arretrati e in via di sviluppo .
73. 73 Tipi di biocombustibili solidi Il pellet si distingue per la bassa umidit (inferiore al 12 %) e per la sua elevata densit nonch per la regolarit del materiale. Il presupposto per l'utilizzo di questo prodotto l'impiego di legname vergine, non trattato cio con corrosivi, colle o vernici . I pellets sono prodotti con la polvere ottenuta dalla sfibratura dei residui legnosi, la quale viene pressata da apposite macchine in cilindretti che possono avere diverse lunghezze e spessori.La compattezza e la maneggevolezza danno a questa tipologia di combustibile caratteristiche di alto potere calorifico (p.c.i. 4.000-4.500 kcal/kg) e di affinit ad un combustibile fluido. E' molto indicato quindi, per la sua praticit, per piccoli e medi impianti residenziali.
Cippato deriva dall'inglese chips "pezzettini. Sono pezzettini di legno ricavati dagli scarti di segherie che lavorano piante prive di sostanze inquinanti quali vernici, ecc.E' un ottimo combustibile che usato in apposite caldaie o stufe sprigiona una potenza calorica di Kcal/h 3000/3500 a seconda del grado di umidit.
74. 74 Tipi di combustibili solidi I bricchetti sono dei tronchetti pressati, in genere di 30 cm di lunghezza e 7-8 cm di diametro. L'utilizzo assimilabile a quello del legno in ciocchi. I processi per la produzione di pellets e bricchetti non richiedono l'uso di alcun tipo di collante, poich la compattazione avviene fisicamente e con l'alta temperatura generata nel processo. La compattezza e la maneggevolezza danno a questa tipologia di combustibile caratteristiche di alto potere calorifico (p.c.i. 4.000-4.500 kcal/kg), indicato per impianti medi e grandi, ma si presta anche all'uso in piccoli impianti anche residenziali.
Naturalmente tra i biocombustibili solidi bisogna annoverare i pezzi (o ciocchi) di legno vero e proprio, il costo marginalmente superiore dato che i combustibili sopradescritti possono essere ricavati da scarti industriali e/o delle lavorazioni agricole e boschive.Comunque in genere i biocombustibili solidi sono competitivi anche nei confronti del metano, non solo per le necessit di calore ma in alcuni casi con i sistemi adeguati anche per la produzione di energia elettrica.
75. 75 5.2.b Bio-carburanti I biocarburanti sono prodotti derivati dalla biomassa che, oltre a prestarsi per produrre calore e/o energia elettrica, possono essere usati per autotrazione, sia miscelati con i carburanti da combustibili fossili e sia, in alcuni casi, utilizzati puri.
Essi sono:
Bio-etanolo;
Bio-metanolo;
Olio vegetale;
Bio-diesel;
Bio-gas;
Bio-idrogeno;
76. 76 Bio-etanolo La fermentazione alcoolica un processo di tipo micro-aerofilo che opera la trasformazione dei glucidi contenuti nelle produzioni vegetali in bioetanolo (alcool etilico) . Risulta un prodotto utilizzabile anche nei motori a combustione interna normalmente di tipo dual fuel, come riconosciuto fin dallinizio della storia automobilistica. Se, per, liniziale ampia disponibilit ed il basso costo degli idrocarburi avevano impedito di affermare in modo molto rapido luso di essi come combustibili, dopo lo shock petrolifero del 1973 sono stati studiati numerosi altri prodotti per sostituire il carburante delle automobili (benzina e gasolio); oggi, tra questi prodotti alternativi, quello che mostra il miglior compromesso tra prezzo, disponibilit e prestazioni proprio il bioetanolo . Le materie prime per la produzione di etanolo possono essere racchiuse nelle seguenti classi:
Residui di coltivazioni agricole;
Residui di coltivazioni forestali;
Eccedenze agricole temporanee ed occasionali;
Residui di lavorazione delle industrie agrarie e agro - alimentari;
Coltivazioni ad- hoc;
Rifiuti urbani.
77. 77 Potenzialit e vantaggi del bio-etanolo Negli USA sono stati effettuati alcuni interessanti studi sulle potenzialit del bioetanolo dai quali sono emersi i seguenti vantaggi:
Minor costo della benzina se additivata con bioetanolo, tenendo presente che in quel paese la benzina ha un costo nettamente inferiore al nostro.
Maggior profitto per i coltivatori delle colture adatte ad ottenere bioetanolo, riduzione del deficit commerciale e nuovi posti di lavoro.
L'ultimo studio sul bilancio energetico nella produzione del bioetanolo segnala un attivo del 34%, tenendo presente che si basa sull'odierna tecnologia e non prende in considerazione le innovazioni che sicuramente ci saranno nei prossimi anni.
Vari studi sul minor inquinamento dell'aria quando i carburanti fossero additivati con bioetanolo e la non contaminazione dei terreni e delle falde freatiche nel caso di versamento incidentale del bioetanolo nell'ambiente.
Attualmente non lecito utilizzare alcol etilico come carburante in proporzioni superiori al 5%, in quanto si evaderebbero le norme praticate sui carburanti stessi.
78. 78 Bio-metanolo L'alcool metilico o metanolo, di formula CH3OH, venne scoperto nel 1661 da Boyle nei prodotti di distillazione del legno. L'alcool metilico era ottenuto industrialmente per distillazione secca del legno. Attualmente tutto l'alcool metilico si ottiene per idrogenazione dell'ossido di carbonio. Bisogna operare a 350-400 C e a circa 200 atm. in presenza di ossido di cromo e ossido di zinco. Il prodotto cos ottenuto puro e le rese sono pressoch quantitative. Il metanolo un liquido mobile che bolle a 67 C, miscibile in acqua e in numerosi solventi. Industrialmente viene impiegato come solvente per la produzione di eteri metilici degli acidi organici e inorganici. Per ossidazione con aria in presenza di rame o argento d la formaldeide .
Dopo la crisi energetica, la necessit di sostituire il petrolio con combustibili alternativi ha risvegliato notevoli interessi verso l'uso energetico dell'alcool metilico o metanolo, specie nel settore dei trasporti dove pu essere usato puro o mescolato alla benzina, senza porre eccessivi problemi di riprogettazione dei motori, oppure nelle centrali termiche o con tecnologie avanzate (ad esempio nelle pile a combustibile, in sostituzione dell'idrogeno). Il metanolo pu essere utilizzato per lazionamento dei motori e successivamente raffinato per ottenere benzina sintetica che pu essere paragonata alle benzine tradizionali, oppure impiegato nella produzione del biodiesel.
79. 79 Bio-diesel Il Biodiesel un prodotto naturale utilizzabile come carburante in autotrazione e come combustibile nel riscaldamento. Si ottiene dalla spremitura di semi oleoginosidi colza, soia, girasole ecc.. e da una reazione detta di transesterificazione , che determina la sostituzione dei componenti alcolici dorigine ( glicerolo ) con alcool metilico (metanolo ).
Presenta alcune importanti caratteristiche:
rinnovabile, in quanto ottenuto dalla coltivazione di piante oleaginose di ampia diffusione;
biodegradabile, cio se disperso si dissolve nellarco di pochi giorni, mentre gli scarti dei consueti carburanti permangono molto a lungo;
garantisce un rendimento energetico pari a quello dei carburanti e dei combustibili minerali ed unottima affidabilit nelle prestazioni dei veicoli e degli impianti di riscaldamento.
80. 80 Aspetti ambientali In confronto con il gasolio, il Biodiesel determina numerosi effetti positivi per lambiente:
non contribuisce all effetto serra poich restituisce allaria solo la quantit di anidride carbonica utilizzata da colza, soia e girasole durante la loro crescita; riduce le emissioni di monossido di carbonio (- 35%) e di idrocarburi incombusti (- 20%) emessi nellatmosfera;
non contenendo zolfo, il Biodiesel non produce una sostanza altamente inquinante come il biossido di zolfo e consente maggiore efficienza alle marmitte catalitiche; diminuisce, rispetto al gasolio, la fumosit dei gas di scarico emessi dai motori diesel e dagli impianti di riscaldamento (-70%) ;
non contiene sostanze, pericolosissime per la salute, quali gli idrocarburi aromatici (benzene, toluene ed omologhi);
giova al motore grazie ad un superiore potere detergente che previene le incrostazioni;
non presenta pericoli, come lautocombustione, durante la fase di di trasporto e di stoccaggio;
la sua diffusione determina lattivazione di un circuito virtuoso che promuove lo sviluppo di produzioni agricole non destinate alla alimentazione (non food), quindi non generatrici di eccedenze.
81. 81 Bio-gas Il biogas viene prodotto da residui organici, ad esempio come prodotto di processo nel trattamento dei reflui fognari. Pu essere adoperato in veicoli progettati per essere alimentati a metano,anche se il gas deve essere prima purificato per poterlo usare come carburante per autovetture. Il rimanente materiale proveniente dal trattamento dei residui organici, pu essere utilizzato come fertilizzante di alta qualit.
Luso del biogas prodotto localmente un esempio di un processo energetico a catena chiusa.
82. 82 Bio-idrogeno Un progetto integrato, che vede coinvolti lENEA e diverse societ industriali (Ansaldo, Fiat, Peugeot, Renault), nonch universit italiane e straniere (LAquila, Vienna, Londra, Belfast), ed enti di ricerca europei , si propone di:
sviluppare processi e tecnologie per la produzione di biocarburanti liquidi (etanolo) da destinare alla produzione di H2 per autotrazione;
sviluppare processi e tecnologie per la produzione di idrogeno mediante reforming catalitico di oli di pirolisi;
sviluppare, mettere a punto e caratterizzare un processo di gassificazione a vapore di biomasse per la produzione di syngas ad alto contenuto di idrogeno per la generazione distribuita di energia elettrica mediante celle a combustibile;
sviluppare e caratterizzare un processo di gassificazione con ossigeno per la produzione di un syngas ad alto contenuto di idrogeno da utilizzare in combustori di turbine a gas e in caldaie di post combustione;
sviluppare processi e tecnologie di separazione dellidrogeno dal gas prodotto da impianti di gassificazione che sfruttano differenti tecnologie.
83. 83 Bio-prodotti Oltre a dare un notevole contributo alla produzione di prodotti alimentari ed essere una potenziale risorsa energetica considerevole, la materia organica fotosintetica, opportunamente trasformata, pu avere molteplici impieghi:
Materiali per l'industria edilizia ed abitativa e per la produzione di compositi;
Fibre tessili;
Prodotti per l'industria quali lubrificanti, solventi, plastiche biodegradabili, additivi vari, ecc.;
Cellulosa, carta ed assimilati;
Fertilizzanti o ammendanti per i terreni agricoli.
84. 84 5.3 Impatto ambientale La valorizzazione delle biomasse consente notevoli benefici di tipo ambientale e socio economico sia a livello locale e territoriale che planetario. Ad esempio, luso energetico delle biomasse vegetali considerato uno dei pi efficienti sistemi per ridurre le emissioni di gas serra (come previsto dagli accordi di Kyoto del 1998), in quanto la CO2 emessa durante la produzione di energia dalle biomasse pari a quella assorbita durante la crescita delle piante, mentre i combustibili fossili utilizzati emettono CO2 che si accumula nellambiente. Un altro importante contributo allo sviluppo sostenibile pu derivare da un incremento delluso del legno e derivati in sostituzione di altri materiali il cui impiego risulti pi costoso sia energeticamente che ambientalmente, sfruttandone il ruolo di sequestratore di CO2 e la sua versatilit come materia prima; il tutto in un contesto di salvaguardia e miglioramento del sistema forestale.
Le emissioni di inquinanti acidi, ossidi di azoto, polveri e microinquinanti possono essere controllati con le moderne tecnologie di combustione e depurazione dei fumi. Il basso contenuto di zolfo e di altri inquinanti fa s che, quando utilizzate in sostituzione di carbone e di olio combustibile, le biomasse contribuiscano ad alleviare fenomeni di acidificazione(piogge acide).
85. 85 5.4 Aspetti economici e vantaggi E evidente che le diverse fasi del ciclo produttivo del combustibile da biomassa, sia esso di origine agricola o forestale, creano posti di lavoro e favoriscono la ripresa dei settori agricolo e forestale.
L'industria collegata alle tecnologie di conversione energetica potrebbe trarre un considerevole beneficio occupazionale .
L'energia delle biomasse vegetali contribuisce a ridurre la dipendenza dalle importazioni di combustibili fossili e a diversificare le fonti di approvvigionamento energetico oltre che al perseguimento degli obiettivi imposti nellambito delle conferenze internazionali sul clima.
Ottenere energia da questa fonte significa sfruttare materie prime che ora sono oggetto di inquinamento (discariche,fosse biologiche,boschi e terreni incolti e/o abbandonati ecc.).
Il loro sfruttamento favorirebbe la convenienza a rimboschire a rotazione quelle superfici ora spoglie a tutto vantaggio della resistenza idrogeologica alle frane.
86. 86 6.1 Una nuova frontiera:lidrogeno Caratteristiche principali:
L'idrogeno (hydro, "acqua", e genes, "generare") il primo elemento chimico della tavola periodica degli elementi, ha come simbolo H e come numero atomico(n protoni e elettroni)1; a pressione atmosferica e a temperatura ambiente (298K) un gas incolore, inodore, altamente infiammabile.
L'idrogeno l'elemento chimico pi leggero. Il suo isotopo pi comune (protio) consiste di un singolo protone e di un elettrone. In condizioni normali di pressione e temperatura l'idrogeno forma un gas biatomico H2.Gli altri isotopi pi abbondanti in natura sono il deuterio e il trizio(2 e 3 neutroni).
Questo elemento gioca un ruolo vitale nel fornire energia alluniverso, attraverso processi di fusione nucleare che rilasciano enormi quantit di energia tramite la combinazione di due atomi di idrogeno in uno di elio.
Venne individuato come sostanza distinta nel 1776 da Henry Cavendish; nominato inizialmente "aria infiammabile" da Joseph Priestley, poi Antoine Lavoisier lo riconobbe come elemento e gli diede nome .
87. 87 6.1.a Applicazioni e disponibilit Grandi quantit di idrogeno sono necessarie per applicazioni industriali per la produzione di ammoniaca, nellidrogenazione dei grassi e degli oli, e nella produzione del metanolo. Altri processi nei quali viene utilizzato l'idrogeno sono:
nelle saldature, come combustibile per razzi, e per la riduzione dei minerali metallici;
l'idrogeno liquido usato nella ricerca criogenica;
essendo quasi quindici volte pi leggero dell'aria, venne impiegato come agente per sollevare palloni aerostatici e dirigibili. Dopo il disastro dellHindenburg l'opinione pubblica si convinse che il gas fosse troppo pericoloso per continuare a usarlo in questo campo.
l'idrogeno pu essere bruciato in motoria a combustione interna, utilizzati su alcuni prototipi di auto. Le pile a combustibile sono un modo per ottenere dall'ossidazione dell'idrogeno elettricit senza passare dalla combustione diretta, e ottenere quindi maggiore efficienza, in un futuro in cui la produzione di idrogeno avverr utilizzando fonti rinnovabili e non pi combustibili fossili.
il deuterio usato nelle applicazioni nucleari come moderatore per rallentare i neutroni, composti contenenti deuterio sono utilizzati in chimica e biologia.
il trizio viene prodotto nei reattori nucleari ed impiegato nella produzione delle bombe all'idrogeno e come tracciante isotopico nelle bioscienze e in cinetica chimica, come sorgente di radiazione delle vernici fosforescenti.
l'idrogeno l'elemento pi abbondante dell'universo, forma fino al 75% della materia (in base alla massa) e pi del 90% (in base al numero di atomi). Questo elemento si trova principalmente nelle stelle e nei pianeti gassosi. Sulla Terra la fonte pi comune di questo elemento lacqua, che composta da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno (H2O). Altre fonti sono: la maggior parte della materia organica (che comprende tutte le forme di vita conosciute), il carbone, i combustibili fossili. Il metano (CH4), che un sottoprodotto della decomposizione organica, sta diventando una fonte di idrogeno sempre pi importante.
88. 88 6.2 Idrogeno=energia possibile? Comunemente si pensa all'idrogeno come ad una fonte di energia, in realt ci non esatto in quanto deve essere estratto dall' acqua (elettrolisi) o da combustibili fossili (vari processi termochimici)e ci comporta un consumo di energia.Per questo considerato un "vettore" o un "accumulatore" o, come definito in inglese, un "memorizzatore" di energia anche se pu diventare uno dei migliori sistemi per il recupero di energia elettrica, perfino migliore dei sistemi idroelettrici, attualmente i pi convenienti e quindi i pi adottati allo scopo.Le migliori fonti di energia sono quelle rinnovabili, per hanno l'inconveniente di essere discontinue: a volte non c' vento, fiumi con portata non ottimale, sole coperto, a volte invece di queste fonti ve ne sono in eccesso; sfruttando le caratteristiche di "memorizzatore di energia" dell' idrogeno si potrebbero rendere le fonti rinnovabili pienamente sfruttabili, non solo per ottenere energia;se ci fosse idrogeno in eccesso potrebbe essere usato per ottenere prodotti chimici e/o industriali come ammoniaca (oggi si ottiene da idrogeno petrolifero sopratutto per produrre fertilizzanti), metanolo ( oggi si ottiene da petrolio) ecc. ottenendo cos un risparmio/non utilizzo di combustibili fossili (fonte esauribile ed inquinante nell'utilizzo).
Quindi l'idrogeno, allo stato attuale, non una fonte primaria di energia ma non neanche un semplice vettore (come lo ad es. la benzina),ma se permette il recupero di energia altrimenti dispersa o non utilizzabile, pu essere considerato una vera e propria fonte di energia primaria e rinnovabile come tutti i sistemi che permettono il recupero e il risparmio energetico.
89. 89 6.2.a Sistemi di produzione dellidrogeno La produzione mondiale annua di idrogeno di 44 milioni di tonnellate, ottenuti per il 60% dal processo chimico di reforming degli idrocarburi leggeri ,principalmente il metano, per il 30% dal cracking di idrocarburi pi pesanti (petrolio) e per il 7% dalla gassificazione del carbone. Solo il 3% dell'attuale produzione ottenuta per elettrolisi.L' idrogeno prodotto impiegato per il 95% nell'industria chimica, che con esso produce ammoniaca, alcool metilico (metanolo) e prodotti petroliferi; il 5% invece utilizzato dall'industria metallurgica per il trattamento dei metalli.
Principali sistemi produttivi:
Elettrolisi
Steam reforming del metano
Gassificazione del carbone
Pirolisi delle biomasse
Cracking
Ossidazione parziale di idrocarburi
90. 90 Lelettrolisi L'elettrolisi richiede il passaggio di corrente elettrica attraverso l'acqua. La corrente entra nella cella elettrolitica tramite il catodo, un elettrodo caricato negativamente, attraversa l'acqua e va via attraverso l'anodo, un elettrodo caricato positivamente. L'idrogeno e l'ossigeno cos separati confluiscono rispettivamente verso il catodo e verso l'anodo.
L'elettrolisi il metodo pi comune per la produzione di idrogeno anche se incontra notevoli ostacoli per la quantit limitata di idrogeno prodotta e per i costi, ancora troppo elevati, dovuti all'impiego di energia elettrica. Attualmente, solo il 4% della produzione mondiale di idrogeno avviene per elettrolisi dell'acqua e solo per soddisfare richieste limitate di idrogeno estremamente puro.
91. 91 Lo steam reforming Lo steam reforming del metano un processo ben sviluppato ed altamente commercializzato e attraverso il quale si produce circa il 48% dell'idrogeno mondiale. Tale metodo pu essere applicato anche ad altri idrocarburi come l'etano e la nafta. Non possono essere utilizzati idrocarburi pi pesanti perch essi potrebbero contenere impurit.
Lo SMR implica la reazione di metano e vapore in presenza di catalizzatori. Tale processo, su scala industriale, richiede una temperatura operativa di circa 800 C ed una pressione di 2,5 MPa. La prima fase consiste nella decomposizione del metano in idrogeno e monossido di carbonio. Nella seconda fase, chiamata "shift reaction", il monossido di carbonio e l'acqua si trasformano in biossido di carbonio ed idrogeno. Il contenuto energetico dell'idrogeno prodotto , attualmente, pi elevato di quello del metano utilizzato ma l'enorme quantit d'energia richiesta per il funzionamento degli impianti fa scendere il rendimento del processo a circa 65%. Tramite assorbimento o separazione con membrane, il biossido di carbonio separato dalla miscela di gas, la quale viene ulteriormente purificata per rimuovere altri componenti. Il gas rimanente, formato per circa il 60% da parti combustibili, utilizzato per alimentare il reformer.
Il costo del gas naturale incide fortemente sul prezzo finale dell'idrogeno, secondo alcune analisi costituisce il 52%-68% del costo totale per impianti di grosse dimensioni, e circa del 40% per impianti di dimensioni minori. Ma i costi dello SMR sono notevolmente inferiori a quelli dell'elettrolisi e competitivi con quelli delle altre tecnologie, ed esso comporta inoltre un ridottissimo impatto ambientale.
92. 92 Gassificazione In generale, il processo di gassificazione consiste nella parziale ossidazione, non catalitica, di una sostanza solida, liquida o gassosa che ha l'obiettivo finale di produrre un combustibile gassoso, formato principalmente da idrogeno, ossido di carbonio e da idrocarburi leggeri come il metano .
Tramite la gassificazione il carbone viene convertito, parzialmente o completamente, in combustibili gassosi i quali, dopo essere stati purificati vengono utilizzati come combustibili, materiali grezzi per processi chimici o per la produzione dei fertilizzanti.
La produzione di idrogeno mediante gassificazione del carbone una tecnologia che trova numerose applicazioni commerciali, ma competitiva con la tecnologia SMR solo dove il costo del gas naturale molto elevato .
Per questa tecnologia, il costo della materia impiegata raggiunge quasi il 25% del prezzo dell'idrogeno prodotto. Costo del capitale, manutenzione dell'impianto e smaltimento dei rifiuti solidi, costituiscono altri costi da sostenere. Rispetto alle altre tecnologie quindi, sempre escludendo l'elettrolisi, i costi sono leggermente pi elevati ed, allo stato attuale, non ancora possibile realizzare delle particolari economie di scala.
93. 93 Pirolisi delle biomasse La pirolisi, o distillazione secca, un processo che per mezzo della decomposizione termica, spezza le molecole complesse delle sostanze organiche in elementi semplici, separati. Essa consiste nel riscaldare la sostanza a 900-1000 C, in assenza di aria, in opportuni impianti, con ottenimento di sostanze volatili e di un residuo solido.
L'applicazione di calore alle biomasse (legno, grassi e rifiuti agricoli) produce numerosi differenti gas, tra cui l'idrogeno. La ricerca sull'idrogeno incentrata attualmente sui gas dalle biomasse, a medio potere calorifico, da utilizzare principalmente come combustibili . La produzione dellidrogeno dalle biomasse, sia tramite gassificazione sia tramite pirolisi, possiede notevoli possibilit di sviluppo tra i processi che utilizzano fonti rinnovabili di energia ). Un importante vantaggio ambientale dell'utilizzo delle biomasse come fonte di idrogeno che il biossido di carbonio, una delle principali emissioni responsabili dei cambiamenti climatici, emesso nella conversione delle biomasse, non contribuisce ad aumentare la quantit totale di gas nell'atmosfera. Il biossido di carbonio consumato dalle biomasse durante la crescita e solo la stessa quantit viene restituita all'aria durante il processo di conversione. Purtroppo, per, il contenuto d'idrogeno solo del 6%-6,5%, rispetto al 25% del gas naturale.
Per questa ragione i costi sono ancora molto elevati e ci non consente a questi sistemi di essere competitivi con altre tecnologie come, per esempio, il reforming del metano. Di gran lunga, i maggiori costi operativi per questa tecnologia sono legati alla materia da impiegare e quindi sono particolarmente alti per processi che utilizzano biomasse costituite da materiali specifici mentre possono scendere nel caso si impieghino biomasse da rifiuti.
Affinch le biomasse diventino una fonte di idrogeno con costi accessibili, la ricerca deve ancora compiere notevoli passi. Le tecniche per la separazione e la purificazione dell'idrogeno tramite delle membrane selettive o processi catalitici, devono essere migliorate
94. 94 Cracking Il tradizionale processo di cracking dei combustibili fossili sta subendo delle notevoli innovazioni. Esso consiste nella rottura della molecola del metano mediante sistemi termici (con lutilizzo del calore); esso produce carbone e non monossido di carbonio e non tra i sistemi pi efficienti. Le nuove tecnologie di decomposizione termocatalitica degli idrocarburi, in assenza di aria o ossigeno, eviteranno di sostenere costi per la purificazione dellidrogeno prodotto tramite leliminazione della produzione degli ossidi di carbonio. Ci avverr tramite lidentificazione e la modificazione di opportuni catalizzatori a base di carbonio e la successiva ottimizzazione del processo di produzione tramite limpiego di combustibili liquidi o gassosi. Lobbiettivo primario , inizialmente, quello di aumentare il contenuto di idrogeno a pi dell85% e di ridurre notevolmente le emissioni di gas inquinanti. Nel 2003 si prevede la sperimentazione dei primi impianti abbinati a celle a combustibile di modesta potenza.
95. 95 Ossidazione parziale degli idrocarburi L'idrogeno pu essere ottenuto dall'ossidazione parziale non catalitica, ad una temperatura che varia tra 1300-1500 C, di idrocarburi pesanti, come la nafta. Questa tecnologia pu utilizzare qualsiasi genere di idrocarburo che possa essere compresso. In ogni caso l'efficienza complessiva del processo (50%) minore di quella ottenuta dalla tecnologia SMR (65%-75%) ed necessario ossigeno puro. Lossigeno necessario alla reazione, infatti, quello contenuto nellatmosfera per cui mescolato con una grande quantit di azoto. Dunque con lossidazione parziale si ottiene un flusso di idrogeno impuro fortemente contaminato dallazoto. Nel caso si utilizzi del metano, l'efficienza di questo processo raggiunge solo il 70% di quella dello steam reforming. Tramite una reazione controllata tra combustibile e ossigeno, si ottiene anidride carbonica, ossigeno e molto calore.
I costi per la produzione di idrogeno tramite combustibili pesanti sono sensibilmente pi alti, per stesse quantit di materia impiegata, di quelli relativi all'utilizzo di gas da gassificazione del carbone. Questo dovuto alla necessit di sostenere il trattamento e la rimozione delle impurit derivanti dal processo.
Anche se i costi di questa tecnologia non sono particolarmente elevati rispetto a quelli degli altri processi, bisogna anche considerare i costi aggiuntivi per l'eventuale pulizia degli impianti, a cui conseguirebbe un aumento del prezzo finale dell'idrogeno.
96. 96 Sistemi e progetti sperimentali per la produzione di idrogeno Tutte le fonti primarie di energia rinnovabili permettono di ottenere idrogeno, seguendo percorsi simili o alternativi, in generale la maggiore convenienza si ha laddove il percorso ha meno passaggi.Lo schema mette bene in evidenza come le fonti di energia alternative siano collegate per metodi di applicazione e sfruttamento,cosa che costituisce un incentivo al loro uso sempre pi diffuso.
97. 97 6.3 Cosa ci dobbiamo aspettare dal futuro
Tecniche biochimiche: Alcuni ricercatori stanno sperimentando la produzione di idrogeno dai "rifiuti umidi" o da acque di scarico di processi alimentari tramite bioreattori anaerobici. E' una tecnologia promettente anche se allo stato sperimentale, ricercatori impegnati in vari progetti ritengono di poter arrivare a sistemi commerciali in tempi medio/brevi.
Tecniche fotobiologiche:Consiste nell' utilizzo di energia solare abbinata a sistemi biologici, come alghe, microrganismi e rifiuti organici. In particolare, gli studi sono rivolti all'ingegneria genetica per ottimizzare la produzione di idrogeno da parte di microrganismi fotosintetici.
Tecniche fotoelettrochimiche:Consiste nell' utilizzo di sistemi catalizzatori o semiconduttori che associati all'azione della luce solare sarebbero in grado di scindere le molecole d'acqua .
Termolisi:Consiste nel dissociare le molecole di acqua tramite solo apporto di calore che richiede temperature molto elevate, circa 3000 C. Sono per notevoli i problemi relativi alla gestione di temperature tanto elevate.
Fotolisi:La scissione dell'acqua si potrebbe realizzare anche per fotolisi, sfruttando cio solamente la radiazione solare luminosa.I ricercatori che perseguono questo metodo sono ancora lontani, anche concettualmente, dalla soluzione.
98. 98 6.4 Il progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)
99. 99 Cos la fusione nucleare? La fusione nucleare il processo con cui da tempo immemorabile si sprigiona energia nel sole e nelle stelle per le reazioni di fusione tra nuclei d'idrogeno. Il sogno di usare la fusione nucleare per fornire energia e in gran quantit ha rovinato il sonno di molti scienziati fin dagli anni '20 ed tuttora un problema aperto, se si eccettuano esperimenti in cui l'energia stata prodotta per una manciata di minuti.
Nella fusione(a caldo) due nuclei leggeri si fondono per ottenere nuclei pesanti, generando grandi quantit di energia grazie al difetto di massa: quando i due atomi si fondono, la loro massa non pari alla somma delle masse dei due nuclei, ma minore, e la materia si converte appunto in energia,secondo la nota equazione di Einstein E=mc2 che regola le trasformazioni di massa in energia e viceversa. Nonostante la fissione nucleare si pi facile da realizzare perch sfrutta una reazione propria di materiali fissili come l'uranio costituiti da nuclei grandi, che spontaneamente si rompono nei prodotti della fissione e nei neutroni,essa non presenta gli indiscutibili vantaggi della fusione,tra cui:
la forma pi concentrata di energia che si conosca, e per questo motivo prospetta tutta una serie di nuove applicazioni dirette oltre alla produzione di potenza elettrica. (Prima tra tutte la propulsione spaziale).
lenergia pi pulita che si conosca, non avendo scorie radioattive n dispersione termica apprezzabile
lenergia pi sicura, in quanto ogni interferenza nel processo di fusione conduce inevitabilmente allo spegnimento della reazione
Come tecnologia matura sar realizzabile quasi ovunque giacch non dipende dalla disponibilit di materie prime: il suo carburante si estrae ,come abbiamo visto, dallacqua.
100. 100 Caratteristiche tecniche del reattore L'ITER un reattore deuterio-trizio che genera atomi di He e un neutrone.
Il reattore a fusione ITER una sperimentazione che porter le soluzioni tecnologiche adottate vicino a quelle necessarie per la futura centrale elettrica a fusione.
I dati tecnici sono i seguenti:
Altezza 24 metri
Larghezza 30 metri
Temperatura di fusione 150 milioni di gradi Celsius
Produrr energia termica fino a una potenza di 500 MW
Plasma di fusione toroidale con un volume di 800 m3
Confinamento del plasma mediante campi magnetici di diversi tesla
Produzione di energia per un tempo consistente
ITER dovrebbe produrre energia in quantit da cinque a dieci volte superiore a quella necessaria per mantenere il plasma a temperatura di fusione, questo superamento della soglia della convenienza energetica del reattore un obiettivo primario fino ad ora non raggiunto e che prospetta un uso energetico della fusione. Comunque importante mettere in evidenza che la potenza generata non potr essere utilizzata per la produzione di energia elettrica.
Il primo plasma dovrebbe essere generato, secondo la tabella di marcia 2006, entro la fine del 2016 e dovrebbe portare le sperimentazioni verso un mantenimento di questo stato per qualche minuto.
101. 101 Spaccato del reattore
102. 102 Pro e contro Secondo alcuni un grande passo avanti in quanto le scorie radioattive generate sono di scarsa entit. In particolare il neutrone che dalla fusione di Trizio e Deuterio si genera viene catturato da litio liquido che genera per fissione un atomo di trizio. Il litio viene messo come schermo intorno alla camera di fusione. Le scorie prodotte sono quindi di piccola entit rispetto al quantitativo e alla pericolosit dei reattori a fissione, e sono dovute ad inefficienze del reattore, non intrinseche alla reazione utilizzata per produrre energia, E` necessario inoltre notare che le eventuali scorie radioattive sarebbero attive per un periodo non superiore ai 20 anni (l'emivita del trizio di tredici anni) diversamente dalle scorie prodotte dalla fissione nucleare che rimangono attive per un periodo dell`ordine dei millenni.La quantit di scorie di un reattore a fusione stimata di tre ordini di grandezza inferiore rispetto a quella di un equivalente reattore a fissione. Se costruito con i materiali giusti, il reattore a fusione si disattiva in un tempo inferiore al secolo, da confrontare con i tempi geologici per i reattori a fissione.
Per quel che riguarda la pericolosit, il reattore a fusione non ha reazioni a catena che possono fondere il nocciolo; in caso di incidente il peggiore isotopo che potrebbe essere messo in circolazione il trizio, che decade in 12,3 anni, uninezia rispetto al tempo di decadimento delle scorie radioattive della fissione. Secondo il premio Nobel Carlo Rubbia si tratta di una ricerca promettente che per ha analoghi inconvenienti della fissione per quel che riguarda la produzione di scorie radioattive. Rubbia non crede nella ecologicit della fusione rispetto alla fissione. Si sente dire spesso che la fusione D-T pulita perch non sarebbe altro che l'energia del Sole riprodotta sulla Terra. Nulla di pi errato. La reazione del Sole senza neutroni. La reazione D-T produce invece un neutrone con pi di tre quarti dell'energia emessa: questo neutrone la causa principale delle quantit di scorie radioattive prodotte anche da un reattore a fusione. Inoltre, il principale elemento combustibile, assente nel ciclo solare, il trizio, un isotopo radioattivo dell'idrogeno, con una vita media di circa 13 anni. Fughe accidentali di trizio potrebbero avere conseguenze non diverse da quelle prodotte da incidenti nucleari da fissione. In sostanza, un reattore a fusione produrrebbe una quantit di radioattivit appena inferiore a quella di un reattore a fissione ordinario della stessa potenza, migliorabile con l'uso di materiali pi avanzati .
LITER cos com'era stato progettato ha un costo troppo elevato che lUnione Europea potrebbe non riuscire a sostenere .
103. 103 Un sogno ancora irrealizzato: La fusione a freddo Il 23 Marzo 1989 due elettrochimici dello UTAH, Martin Fleischmann e Stanley Pons, annunciarono la scoperta della fusione "fredda". Sembrava che l'uomo potesse avere energia pulita a costi minimi e senza produzione di radioattivit. Da allora, il mondo scientifico dibatte, con molto scetticismo, sulla fusione a freddo. Molti scienziati in tutto il mondo studiano e sperimentano.
Due sono i sistemi usati per consentire la fusione a temperatura-atmosfera: confinamento magnetico e confinamento inerziale. Ad oggi lo stato della ricerca ancora molto lontano dall'essere in grado di fornire gli strumenti per l'introduzione di centrali che utilizzino la fusione a freddo, ed dubbio che nell'immediato futuro possano farsi seri passi in avanti.
104. 104 Confinamento del combustibile nucleare Confinamento inerziale
Il combustibile nucleare pu essere compresso all'ignizione(possibilit per la reazione di autosostenersi e, dunque, fornire energia ad utilizzatori esterni) con un bombardamento di fotoni, di altre particelle o, naturalmente, tramite un'esplosione. Nel caso dell'esplosione, il tempo di confinamento risulter essere abbastanza breve. Questo il processo usato nella bomba allidrogeno.Altre forme di confinamento inerziale sono state tentate per i reattori a fusione, incluso l'uso di grandi laser focalizzati su una piccola quantit di combustibile, o usando gli ioni del combustibile stesso accelerati verso una regione centrale,
Confinamento magnetico
Un plasma costituito da particelle cariche che possono quindi essere confinate da una appropriato campo magnetico. Molti campi magnetici possono essere impiegati per isolare un plasma in fusione, tuttavia il plasma interagisce con il campo magnetico influenzando l'efficienza del confinamento e riscaldando il sistema. Due sono le geometrie che ci sono rivelate interessanti per confinare plasmi per fusione: lo specchio magnetico ed il toro magnetico. Storicamente, il tokamak, un confinamento di tipo toroidale, risultato essere una soluzione relativamente pi facile di altre per un'implementazione da laboratorio. Attualmente il pi promettente esperimento in questo campo il progetto ITER.
105. 105 Storia Le guerre arabo-israeliane e la crisi energetica del 1973
106. 106 Le guerre arabo-israeliane Con il termine generico di conflitti arabo-israeliani ci si riferisce alle diverse guerre, alle violenze e le conseguenti implicazioni internazionali tra lo Stato di Israele e i vicini Stati arabi, nonch con la popolazione araba palestinese. Le ragioni di tali conflitti trovano spiegazione spesso in fatti storici molto lontani nel tempo, tra i quali la millenaria diaspora del popolo ebraico o la dissoluzione dellImpero Ottomano agli inizi del XX secolo. 1947 LONU predispone un piano di divisione della Palestina in due Stati: uno arabo e laltro ebraico.
1948 Nasce lo Stato di Israele.
1948 Gli Stati arabi rifiutano il piano dellONU e attaccano Israele (I Guerra arabo-israeliana). Israele con la sua controffensiva respinge gli Arabi e conquista tutta la Palestina (a eccezione della striscia di Gaza e della Cisgiordania) e la integra nei propri territori.
1956 Scoppia le II guerra arabo-israeliana che viene interrotta da URSS e USA.
1961 Il Kuwait diventa indipendente dalla Gran Bretagna. LIraq ne rivendica, in base a dubbie argomentazioni, lannessione ma lintervento militare britannico vanifica la pretesa.
1964 Costituzione dellOLP (Organizzazione per la Liberazione della Palestina) che riunisce i maggiori gruppi nazionalisti palestinesi. Dapprima emanazione della Lega Araba, dopo il 1967 lOLP conquista lautonomia e si d una propria linea politica.
1967 III guerra arabo-israeliana (Guerra dei sei giorni). Israele sottrae la striscia di Gaza allEgitto, la Cisgiordania e Gerusalemme Est alla Giordania e le alture del Golan alla Siria. Gaza e Cisgiordania, con una popolazione prevalentemente araba, costituiscono i "Territori Occupati".
1969 Yasser Arafat diventa Presidente del Comitato Esecutivo dellOLP.
1970 Guerra giordano-palestinese (Settembre nero). La Giordania espelle i fedayyin (guerriglieri palestinesi) che spostano le loro basi nel sud del Libano.
1972 Strage di Settembre Nero, un'organizzazione terroristica palestinese, a Monaco di Baviera: vengono uccisi gli atleti israeliani partecipanti alle Olimpiadi.
1973 IV guerra arabo-israeliana e nuova sconfitta degli Arabi.
107. 107 . Scoppi il 15 maggio 1948, subito dopo la proclamazione dello stato ebraico, ma fin dal novembre precedente, dopo l'approvazione del piano di spartizione della Palestina da parte dell'Onu, si erano verificati scontri tra organizzazioni militari e terroristiche sioniste , da una parte, e guerriglieri palestinesi appoggiati da volontari arabi, dall'altra. In questa fase le forze sioniste occuparono centri situati nel territorio assegnato dall'Onu al previsto stato arabo palestinese o alla zona internazionale di Gerusalemme, tra cui Tiberiade, Haifa, Safad e Deir Yassin. Forze regolari arabe varcarono invece i confini della Palestina il 15 maggio: da sud gli egiziani avanzarono verso Tel Aviv, a nord truppe siriane e libanesi occuparono alcune localit a ridosso del confine, mentre da est la Legione araba della Transgiordania occupava la Cisgiordania e parte dei quartieri pi antichi di Gerusalemme. Il 10 giugno il Consiglio di sicurezza dell'Onu riusc a imporre una tregua, durante la quale Israele ricevette notevoli rifornimenti che consentirono di scatenare l'8 luglio un'offensiva. Dopo dieci giorni l'Onu impose una nuova tregua, la cui supervisione fu affidata al conte svedese Folke Bernadotte, che per fu assassinato il 17 settembre a Gerusalemme da terroristi sionisti. A met ottobre le forze israeliane lanciarono una nuova triplice offensiva: verso il deserto del Negev e del Sinai; verso Gerusalemme, dove le loro unit restarono praticamente accerchiate; e verso il confine libanese, che fu varcato. Le successive trattative condussero nei primi mesi del 1949 ad armistizi separati con Egitto, Libano, Giordania e Siria. Israele si trov cos in possesso di un territorio maggiore di quello previsto in origine dal piano di spartizione: circa 20.700 km, con una popolazione di oltre 715.000 ebrei. Imponente fu l'esodo della popolazione araba: circa settecentomila persone lasciarono le proprie case, chi spontaneamente, per sfuggire alle incombenti operazioni militari, chi, e furono i pi, perch spinti dal panico ispirato ad arte prima dai sionisti, poi dalle autorit israeliane. Da allora i palestinesi alimentarono, spesso dai paesi arabi confinanti, una incessante guerriglia contro Israele.
108. 108 Seconda guerra arabo-israeliana
109. 109 Terza guerra arabo-israeliana
110. 110 Quarta guerra arabo-israeliana La quarta guerra, detta anche "del Kippur" o "del Ramadan" perch scoppiata in concomitanza con le rispettive festivit ebraica e islamica, cominci il 6 ottobre 1973 con simultanei attacchi egiziani e siriani che, protetti da un'efficace copertura di missili terra-aria sovietici, travolsero le forze israeliane, colte di sorpresa. Il giorno 10, spintisi una decina di chilometri oltre il canale, gli egiziani interruppero l'offensiva, quasi a dimostrare gli obiettivi simbolici dell'attacco (infliggere una sconfitta psicologica all'avversario per gettare le basi di una soluzione negoziata). Avendo concentrato le proprie forze sul molto pi importante fronte settentrionale, Israele riusciva frattanto a contenere l'offensiva siriana per passare poi al contrattacco e superare (11 ottobre) anche la linea raggiunta nel 1967. Segu una controffensiva israeliana nel Sinai: nella notte tra il 15 e il 16 ottobre unit comandate dal generale Sharon varcarono il canale, accerchiando un'intera armata egiziana. In seguito a intense trattative tra Usa e Urss, il Consiglio di sicurezza dell'Onu decret infine per il 22 ottobre una tregua che venne ignorata da Israele: soltanto il timore di uno scontro diretto tra le due superpotenze riusc a far rispettare una nuova tregua a partire dal 25 ottobre. Risultato di questa guerra (che, malgrado l'esito vittorioso, lasci pesanti conseguenze in Israele, ridimensionando il mito della sua invincibilit) fu la pace separata tra Israele ed Egitto mediata dagli Stati uniti grazie all'impegno diplomatico del loro segretario di stato Henry Kissinger e sancita dagli accordi di Camp David (settembre 1978 - marzo 1979). A questi conflitti generali si devono aggiungere la cosiddetta "guerra di logoramento" o "di attrito" sul canale di Suez (marzo 1969 - agosto 1970), la guerra di usura sul Golan (marzo-maggio 1974) e la parziale occupazione israeliana del Libano nel marzo-giugno 1978, reiterata dal giugno 1982 al giugno 1985. Fu questa guerra ad innescare la crisi energetica del 1973,perch i paesi arabi associati allOpec decisero di sostenere l'azione di Egitto e Siria tramite robusti aumenti del prezzo del barile ed embargo nei confronti dei paesi maggiormente filo-israeliani.Le misure dellOpec portarono a un'impennata nei prezzi del petrolio e misero fine al ciclo di sviluppo economico che aveva caratterizzato lOccidente negli anni cinquanta e sessanta. Pesanti furono le conseguenze sullindustria che per la prima volta si trov costretta ad affrontare il problema del risparmio energetico.
111. 111 Il problema delle risorse naturali La crisi petrolifera del 1973-74,scoppiata in seguito alla decisione dei paesi produttori di petrolio di quadruplicare il prezzo della materia prima dopo la guerra arabo-israeliana,pose le societ industrializzate di fronte a nuovi inquietanti problemi.Primo fra tutti, quello del carattere limitato delle risorse naturali del pianeta:un dato che contraddiceva,almeno in parte,la prospettiva ottimistica di crescita illimitata su cui si era fino ad allora fondata la filosofia ispiratrice della civilt industriale.Questa prospettiva cominci ad apparire dannosa oltre che irreale,in quanto portava con s la tendenza allo spreco energetico ,alla dissipazione delle risorse e alla modifica violenta dellambiente.A partire da quegli anni,alla protesta ideologica contro la civilt dei consumi,si sovrappose una critica animata dai movimenti ambientalisti(o verdi),attenta soprattutto alle tematiche dellecologia e volta a diffondere lesigenza di una maggiore tutela del pianeta e delle sue risorse.
112. 112 Crisi petrolifera e implicazioni 1) si registr una inflazione galoppante (aumento dei prezzi e minor potere di acquisto del denaro). 2) al crollo dell'attivit produttiva, verificatosi in un primo momento, segu un periodo di stagnazione, cio di stazionariet dei livelli di crescita; 3) la combinazione di stagnazione e inflazione fu detta dagli economisti stagflazione. Si trattava di un fenomeno del tutto nuovo e sconosciuto. Non si era verificato nelle crisi precedenti e non se ne trovava notizia dei manuali di economia. Durante la Grande Crisi del 1929, il crollo dell'attivit produttiva aveva determinato una caduta dei prezzi (deflazione), confermando, secondo gli studiosi di economia, l'esistenza di un nesso inscindibile tra i due fatti. Ora, invece, accadeva proprio il contrario: la crisi del sistema produttivo era accompagnata da un'ascesa dei prezzi, ossia da inflazione. 4) Sul piano psicologico, la crisi segn la fine delle illusioni riguardo un processo di sviluppo inarrestabile; 5) evidenzi inoltre la necessit del ricorso ad altre forme di energia. La scelta si orient prevalentemente sul nucleare: ma in quegli stessi anni prese rilievo la coscienza dei guasti prodotti dalla civilt industriale, e presero forza correnti di opinione contro il nucleare stesso. Gli ecologisti hanno cominciato a battersi proponendo il ricorso ad energia pulita (solare, geotermica, ecc.); il disastro, verificatosi nell'aprile del 1986, nella centrale nucleare di Chernobil (URSS), ha allarmato il mondo intero: l'uomo pu diventare prigioniero e vittima degli ordigni che ha creato.
113. 113 Risparmio energetico e fonti alternative All indomani della crisi petrolifera,i governi si mossero soprattutto sulla base di esigenze economiche immediate e promossero politiche di risparmio energetico.Si cerc di alleggerire lonere delle importazioni di petrolio,limitando la circolazione dei mezzi di trasporto privati,contenendo i consumi di energia elettrica e soprattutto impiegando fonti alternative al petrolio.Alcuni stati (Usa,Francia,Germania federale) puntarono sullo sviluppo delle centrali nucleari, in grado di fornire energia a costi inferiori rispetto alle centrali termoelettriche, ma contestate per i danni irreversibili che possono provocare in caso di incidenti o guasti.Altrove si tent di sfruttare lenergia solare,la pi pulita e inesauribile ma risultata di difficile utilizzazione.Contemporaneamente si cominci a ridimensionare gli allarmi suscitati dallo shock petrolifero del 73.La stessa crisi economica degli anni 70 vista oggi,pi che come il segno di un declino delle societ industrializzate ,come linizio di una fase di trasformazione dei meccanismi della produzione nei rapporti tra i vari settori delleconomia mondiale.
114. 114 Sviluppo sostenibile Di fronte alle ricorrenti difficolt di superare larretratezza economica, si affermata la concezione che non mira pi a valutare lo sviluppo secondo parametri puramente quantitativi (reddito pro-capite,produttivit) ma tende a utilizzare il concetto di sviluppo sostenibile;valuta cio la crescita in rapporto allintegrit dellambiente e delle risorse per realizzare uno sviluppo umano sostenibile che recuperi la centralit delluomo e la qualit della vita.I principi dello sviluppo sostenibile sono semplici:1-integrit dellecosistema,vale a dire salvaguardia degli habitat e della biodiversit;2-equit sociale;3-efficienza delleconomia che sar tanto pi alta quanto pi sar ridotto luso delle risorse non rinnovabili,i combustibili fossili quali petrolio,carbone e gas naturale;4-rispetto delle relazioni tra le attivit umane e le dinamiche,pi lente,della biosfera. Queste relazioni devono essere tali da permettere alla vita umana di continuare, agli individui di soddisfare i loro bisogni e alle diverse culture umane di svilupparsi, ma in modo tale che le variazioni apportate alla natura dalle attivit umane stiano entro certi limiti cos da non da non distruggere il contesto biofisico globale e da riportare la velocit del degrado entropico (misura dello stato del disordine di un sistema),cio la velocit con cui viene dissipata l'energia utile, e il periodo di sopravvivenza della specie umana a livelli di equilibrio.
115. 115 Come realizzare uno sviluppo sostenibile? Per poter realizzare uno sviluppo sostenibile con lambiente necessario:
Comprendere che la specie umana parte integrante della natura e che la sua esistenza dipende da un mondo naturale finito e dalla sua capacit di autorigenerarsi;
Sfruttare le risorse naturali della terra in modo non indiscriminato,al fine di evitare di modificare lambiente in modo cos drastico da interferire con i processi che sostengono la vita e di distruggere le variet delle piante e degli animali;
Mantenere intatto il capitale ecologico del pianeta,non solo per far fronte ai bisogni delle generazioni presenti,ma anche per assicurare un minimo di giustizia e di equit anche alle generazioni future;
Costringere le attivit economiche a tenere conto dei costi di produzione ambientale e a rivolgersi sempre pi verso fonti alternative di energia;
Promuovere il legame ,ormai inscindibile, tra sistemi economici e ecologici.
116. 116 Filosofia Il Positivismo come esaltazione della scienza e la nascita dellecologia
117. 117 Il Positivismo
118. 118 Il Positivismo Il fatto che il Positivismo sia caratterizzato sin dallinizio da una celebrazione della scienza,si concretizza in alcune convinzioni di fondo:
La scienza lunica conoscenza possibile ed il suo metodo lunico valido;pertanto la metafisica priva di valore e vanno abbandonate tutte le visioni del reale che presuppongano una spiegazione religiosa,metafisica o idealistica;
La filosofia tende a coincidere con tutto il sapere positivo e il suo compito quello di riunire e coordinare i risultati delle singole scienze;
Il metodo della scienza va esteso a tutti i campi del sapere,anche alluomo e alla societ( a ci va collegata la nascita della cosiddette scienze umane,la sociologia e la psicologia);
Il progresso della scienza alla base del progresso umano e lo strumento per una riorganizzazione della vita in societ.
119. 119 Positivismo e ecologia
120. 120 Letteratura italiana Dino Buzzati
Il segreto del bosco vecchio
121. 121
122. 122
123. 123
124. 124 Considerazioni finali
125. 125 Bibliografia Enciclopedia Multimediale Encarta
Enciclopedia delle Scienze su ambiente e energia
Dallambiente al territorio,C.Cencini e F.Corbetta Cappelli Editore
La terra nello spazio e nel tempo,E.Lupia Palmieri e M.Parotto Zanichelli Editore
Energia:oggi e domani,F.Ipollito
Sito internet dellENEA e dellENEL
Corriere della Sera del 24/04/2006
Newton del Maggio 2006,Febbraio 2006
Energia storia e scenari,U.Colombo Donzelli Editore
Dalla storia al testo dal testo alla storia,G.Baldi,S.Giusso,M.Razetti,G.Zaccaria Paravia Editore
Protagonisti e testi della filosofia,N.Abbagnano e G.Fornero Paravia Editore
Profili storici,A.Giardina,G.Sabbatucci,V.Vidotto Edizioni Laterza
126. 126 indice
