L'energia che muove il mondo: l'elettricità

LENERGIA CHE MUOVE IL MONDO: LELETTRICITA

NUOVE PROSPETTIVE E VECCHI PROBLEMI

5B A.S. 2015/2016 LICEO SCIENTIFICO L.CAMBI

Leonardo Cori

Premessa Basta guardarsi aIorno per capire quanto ormai lenergia eleIrica sia veramente il motore del mondo, dallilluminazione agli e leIrodomesRci , dal le telecomunicazioni a i trasporR, dallintraIenimento alla cultura. Quindi in una societ in costante crescita, anche la domanda di energia segue questo trend. Per fare ci, molte sde si prospeIano per il futuro, dal momento che lumanit trae ancora buona parte della sua energia da fonR fossili, come il carbone o i derivaR del petrolio. Ed ecco perch ho deciso di traIare quesR argomenR, per far luce sul mondo dellenergia, sopraIuIo quella rinnovabile, che spesso si cela dietro a speculazioni o falsi trionfalismi ecologisRci. Per fare ci ho iniziato, da pi di tre mesi, una ricerca che mi ha coinvolto in prima persona portandomi a leggere libri, riviste seIoriali, visitare centrali eleIriche, partecipare a incontri e convegni per cercar di capire come poter risolvere questa quesRone e come poter dare un contributo, seppur piccolo, per questa causa. Pertanto parRr analizzando il sistema di distribuzione dellenergia, da alcuni criRcato, la sda delle Smart Grid e di una rete pi eciente e scalabile, poi analizzer brevemente le fonR non rinnovabili per capire quali loro caraIerisRche le rendano ancora superiori alle aIuali fonR rinnovabili che analizzer in seguito per trovare i loro punR di forza e le debolezze. Inne porter alcuni esempi, dei casi di successo, dei piccoli segni di un possibile cambiamento futuro.

Leonardo Cori

Denizione di energia eleIrica:

LELETTRICITA NUOVE PROSPETTIVE E VECCHI PROBLEMI

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Energia associata all'eleIricit, in parRcolare sia l'energia eleIrostaRca, associata a una distribuzione ssa di cariche, sia, pi comunemente, l'energia di una corrente eleIrica. Lenergia eleIrica deriva da processi di trasformazione di altri Rpi di energia (chimica, meccanica, luminosa, termica ecc.) che avvengono nell'interno dei generatori di corrente (pile chimiche, dinamo e alternatori, pile fotoeleIriche, termopile ecc.).

Enciclopedia della cultura italiana Treccani

La sua storia Bench la sua esistenza sia stata gi intuita n dal 600 a. C. dal losofo greco Talete osservando la reazione che aveva lambra stronata con altri materiali, ed proprio questulRma ad averne dato il nome. Ma fu solo nel 1600 che si ebbero i primi esempi concreR della sua produzione. Infac dobbiamo al tedesco OIo von Guericke la prima macchina eleIrostaRca, la Sfera eleIrostaRca. Importante fu anche il contributo dellamericano Benjamin Franklin che studi lenergia eleIrica sprigionata dai fulmini. Nel diciannovesimo secolo Hans ChrisRan rsted e Andr-Marie Ampre svilupparono le teorie base delleleIromagneRsmo, lalfabeto dello sfruIamento dellenergia eleIrica.

Sempre nello stesso secolo, Faraday realizz il primo protoRpo di generatore eleIromagneRco cosRtuito da dinamo e alternatore. I l p r imo e semp io d i g ene r a to re commerciale, risalente al 1860, fu uRlizzato nella lavorazione del rame e fu liniziatore dello sfruIamento dellenergia eleIrica che fu fondamentale nello sviluppo delle invenzioni che alla ne del secolo rivoluzioneranno il mondo e lo faranno assomigliare sempre di pi a quello che conosciamo oggi.

La dinamo di Faraday

Uno dei primi alternatori

Il suo impiego: problemi, criRcit e possibili risoluzioni


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Lenergia eleIrica sicuramente la forza motrice della nostra civilt che ne richiede in quanRt sempre maggiore. Quindi questaumento nella domanda pone molte sde sia sul piano tecnico sia su quello sociale. BasR pensare ad esempio alla grande corsa energeRca che ha visto negli ulRmi trentanni costruire cenRnaia di gigantesche centrali eleIriche alimentare da ssione nucleare o combusRbili fossili e il loro impaIo sullecosistema terrestre. Infac linquinamento prodoIo per leleIro-generazione secondo solo a quello derivato dalla mobilit a combusRbili fossili le cui aspeIaRve sono per di trasformarsi in mobilit eleIrica, strategia che, applicando laIuale modello di approvvigionamento, sposterebbe solamente linquinamento dai singoli motori endotermici alle centrali di produzione. Una possibile soluzione quella di trasferire la produzione su fonR di energia rinnovabili come leolico o il solare che presentano ancora per alcune criRcit perch, ad esempio, sono intermiIenR o la produzione delle aIrezzature necessarie per la generazione richiede un consumo di energia a volte superiore rispeIo a quanto prodoIo. Teoricamente anche il nucleare sarebbe considerabile rinnovabile perch il combusRbile abbondantemente disponibile e produce grandissime quanRt di energia. Bisogna per considerare le criRcit di questa fonte di energia (che analizzer pi approfonditamente nel seguito della traIazione), basR pensare al problema della gesRone delle scorie derivanR dal processo di ssione, linnalzamento della radioacvit media terrestre e la distruzione provocata da un uso improprio, sia consapevole come nel caso degli ordigni nucleari che inconsapevoli come i grandi disastri nucleari come Cernobyl.

PRODUZIONE

UTILIZZO

DISTRIBU

ZIONE

DISPACCIAMENTO

CONTROLLO

Allo stato aIuale, la soluzione che meglio paventa spiragli di possibile uRlizzo massivo ed eciente in un futuro molto prossimo lidro-eolico, la combinazione di eolico e idroeleIrico uRlizzando il primo per azionare pompe in grado di mantenere costante la produzione idroeleIrica in bacini arRciali, il tuIo per rendere questa fonte di energia non intermiIente, stabile e adabile. Di seguito analizzo le fasi salienR che ci permeIono di uRlizzare lenergia eleIrica quoRdianamente.

EOLICO IDROELETTRICO UNIONE SINERGICA


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PRODUZIONE La prima fase di questo processo certamente la produzione di energia eleIrica. Questo avviene aIraverso la trasformazione di energia meccanica, chimica o potenziale in energia eleIrica per mezzo del trasformatore (che analizzer in seguito) o dei moduli fotoeleIrici che uRlizzano appunto lomonimo eeIo per caIurare lenergia prodoIa dal convogliamento del usso di eleIroni strappaR a una piastra metallica per mezzo dellirraggiamento del Sole. Questo avviene nelle centrali eleIriche da cui dipartono delle struIure aIe al trasporto di tale energia verso gli uRlizzatori nali.

Lenergia eleIrica devessere trasportata no agli utenR nali cercando di limitare la dispersione di essa per molteplici aspec, quello tecnico-economico che traduce le perdite in mancaR introiR, quello eRco per limitare la quanRt di energia dissipata inuRlmente e quello ambientale che considera limpaIo dellenergia dispersa nellambiente negaRvo per lo stesso. Per fare ci lenergia prodoIa principalmente da alternatori, viene soIoposta allazione di grandi trasformatori che ne alzano il voltaggio no a raggiungere le migliaia di Volt e ne abbassano lintensit no a decine di

DISPACCIAMENTO

Ampere dal momento che la potenza dissipata legata appunto allintensit di corrente. Quindi tale energia, denita ad alta tensione, viene instradata alla distribuzione vera e propria. A questo punto le possibili alternaRve sono due, la distribuzione di prossimit o leleIrodoIo. La prima consiste nella distribuzione nale dellenergia in zone limitrofe alla centrale eleIrica ma questo non spesso possibile sia perch questulRme sono solitamente allocate in zone non densamente abitate sia per garanRrsi un reperimento pi agevole delleventuale combusRbile o forza motrice, basR pensare alleolico o-shore, o per indebolire leeIo nocivo di eventuali prodoc di scarto, basR pensare ai fumi delle centrali a combusRbile fossile, leleIricit prende la via delleleIrodoIo, una grande struIura formata da un insieme di cavi eleIrici interraR o sostenuR da tralicci, oltre che da trasformatori e aIrezzature ausiliarie. LuRlizzo di questa sorta di condoIa per leleIricit presenta per molte criRcit, infac, oltre al loro alto costo di costruzione e mantenimento, leleIrodoIo presenta una dissipazione del 67% dellenergia trasportata che viene dispersa nellambiente causando danni considerevoli allecosistema terrestre e in alcuni casi anche alla vita umana. Ed per questo che, anche grazie allo sviluppo delle nuove tecnologie, sincomincia a parlare di produzione diusa con piccoli impianR dislocaR nelle periferie ciIadine o, come nel caso del fotovoltaico, sui tec di abitazioni, acvit commerciali ed industrie. Ne abbiamo molR esempi in Italia e sopraIuIo nelle Marche, esempi che traIer in una specica sezione in seguito.

Processo forse meno noto ma certamente fondamentale quello del controllo o del dispacciamento. Infac, questo processo svolto in sinergia tra uomo e intelligenza arRciale che regola la produzione di eleIricit oltre che sovraintendere al correIo trasporto ed intervenire in caso di guasR e malfunzionamenR. Possiamo quindi dividere il controllo in controllo di produzione e di distribuzione. Il primo, come deIo, deIa i regimi di produzione dellenergia e per fare ci si basa, oltre che su modelli staRsRci e probabilisRci, sullanalisi istantanea dei consumi.

CONTROLLO

In un sistema tradizionale il controllo si limita esclusivamente a modicare la potenza erogata dalla centrale in base alle necessit ma con lavvento delle nuove tecnologie, il suo ruolo diventato ancora pi importante dal momento che molte energie rinnovabili sono intermiIenR, cio non sono


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controllabili direIamente dalluomo come il vento o lirradiamento solare, e necessitano di essere integrate tra loro per garanRre un correIo approvvigionamento della rete eleIrica. Il controllo della distribuzione si occupa appunto del correIo svolgimento della fase di distribuzione ed quello a direIo contaIo con lutente nale dal momento che si occupa dellallacciamento alla rete dei nuovi utenR o della risoluzione di guasR o malfunzionamento. A onor del vero, esiste anche un terzo Rpo di controllo, quello commerciale, che sovrintende al correIo svolgimento delle acvit nanziari e cura dunque il rapporto con i clienR nali.

CONTROLLO/2

Perci il controllo un processo nascosto ma centrale nel funzionamento della rete eleIrica, una sorta di cervello che guida il resto del sistema per orire un buon servizio allutente nale. In un sistema tradizionale il controllo si limita esclusivamente a modicare la potenza erogata dalla centrale in base alle necessit ma con lavvento delle nuove tecnologie, il suo ruolo diventato ancora pi importante dal momento che molte energie rinnovabili sono intermiIenR, cio non sono

UTILIZZO

Lenergia, una volta giunta a desRnazione, pu essere uRlizzata per azionare praRcamente una grandissima variet di oggec ed aIrezzature, dagli eleIrodomesRci alla trazione ferroviaria e automotrice, dalla climaRzzazione allilluminazione, dal telefono ad internet, permeIendoci dunque di vivere in un mondo sempre pi automaRzzato, digitale e connesso.

UN MODERNO SKYLINE

FOCUS sulla produzione LELETTRICITA NUOVE PROSPETTIVE E VECCHI PROBLEMI

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NON RINNOVABILE

Conce&o di rinnovabilit della fonte energe3ca

La produzione certamente la fase primaria e pi impegnaRva nello sfruIamento eleIrico. Essa pu essere infac disRnta in due Rpi, quella centralizzata e quella di prossimit. La prima, e pi diusa, consiste nellaccentramento dellintera produzione in grandi centrali da dove poi lenergia viene trasportata verso gli uRlizzatori nali Laltra invece consiste nella produzione in prossimit appunto degli uRlizzatori nali, ne sono esempi gli impianR fotovoltaici industriali, i parchi eolici comunitari o le centrali idroeleIriche montane. Queste Rpologie si disRnguono principalmente per il Rpo di business che la compagnia eleIrica vuole aIuare, infac spesso si pensa, a volte erroneamente, che la centralizzazione sia economicamente vantaggiosa o Rpica di determinate fonR di energia come ad esempio quella termonucleare, anche se esistono in ambito militare dei piccoli reaIori pensaR per la propulsioni di grandi navi come molte portaerei. In sostanza dunque il progresso della tecnologia permeIe una pi diusa produzione che spesso necessita per la sua aIuazione anche di unevoluzione degli schemi di business.

Le fonR di energia Le fonR di energia sono appunto quelle riserve di energia, principalmente chimica, potenziale o meccanica, che opportunamente trasformate permeIono di ricavare energia eleIrica. Tale processo di trasformazione che assume appunto il nome tecnico-commerciale di produzione caraIerizzato da una specica ecienza, il rapporto tra la quanRt di energia uRlizzata nel processo e quella eleIrica ecacemente uRlizzabile. Purtroppo tale valore supera raramente l80% e varia naturalmente in base alla natura della fonte oltre che al Rpo di procedimento trasformaRvo uRlizzato. Ad esempio si passa dal solo 25% del fotovoltaico al 45% degli oli combusRbili (come il greggio o il diesel, il cui uRlizzo ormai marginale nelleleIro generazione essendo inquinante e costosa). Bisogna per considerare anche limpaIo delle fonR sullambiente e la loro reperibilit in termini futuri. Quindi questa considerazione porta a considerare un rendimento complessivo che premia certamente le fonR rinnovabili che, pur non eccellendo in ecienza (nonostante molR studi pavenRno scenari futuri molto incoraggianR con un aumento complessivo dellecienza), sono largamente disponibili. Si pensi solo allenergia idroeleIrica che da sola, se uRlizzata totalmente, basterebbe a soddisfare lintero fabbisogno mondiale di eleIricit nonostante sia solo la terza per disponibilit dopo di quella solare ed eolica.

RINNOVABILE

IL SUO TEMPO DI FORMAZIONE E

COMPATIBILE CON LA VITA UMANA

IL SUO UTILIZZO DANNEGGIA LAMBIENTE

SONO LE FONTI DEL PASSATO

SONO LE FONTI DEL FUTURO

LA QUESTIONE ENERGETICA

ConceIo di rinnovabilit della fonte energeRca LELETTRICITA NUOVE PROSPETTIVE E VECCHI PROBLEMI

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Veniamo dunque al conceIo di rinnovabilit della fonte. Questo certamente legato alla sua disponibilit sul pianeta e alla capacit di questulRmo di riformarla in tempi uRli alla vita umana, infac a maggior parte dei combusRbili fossili che uRlizziamo correntemente nelleleIro generazione e non solo, sono vecchi di milioni o migliaia danni e tanR altri ne dovranno passare prima della loro riformazione, ed ecco perch in una visione conRnuaRva con il futuro si vuole cambiare fonte primaria di energia. Oltre a ci bisogna inoltre considerare limpaIo delluRlizzo della fonte sullambiente e il conseguente eeIo sulla sua disponibilit. Infac abbandonando il mondo dei combusRbili fossili, un esempio luRlizzo eccessivo dellenergia geotermica, infac, nonostante questa energia sia collegato con il calore primordiale del nucleo terrestre, la mancata re immissione dellacqua calda uRlizzata come veIore calorico, pu provocare limpossibilit nelluRlizzo della fonte stessa.

DIGA DEL VAJONT

Discorso a parte riguarda inoltre la pericolosit delluRlizzo della fonte sia per lambiente stesso che per la biosfera, luomo in primis. BasR pensare ai danni provocaR allambiente dalla costrizione di molR umi montani in vallate chiuse con dighe per la produzione di energia idroeleIrica, opere spesso deleterie sia per gli esseri vivenR oltre che per la popolazione stessa come successo nel disastro del Vayont dove la diga sul Monte Toc nel 1963 caus pi di un migliaio di vicme per cause tuIora non completamente chiarite, ma sicuramente legate ad unerrata progeIazione dellimpianto sopraIuIo nellinserimento in quellambiente alpino. Innumerevoli sono

inoltre i disastri causaR da incidenR legaR allestrazione e al trasporto dei combusRbili fossili come le innumerevoli stragi minerarie come quello di Monongah nel 1907 in Virginia negli Usa con pi di un migliaio di vicme per cause ancora controverse o come il Disastro del Golfo del Messico del 2010 dove la piaIaforma per lestrazione petrolifera britannica Deepwater Horizon, il cui incendio e conseguente esplosione ha riversato in mare oltre 120 milioni di litri di petrolio recuperato, seppur solamente in parte, in pi di tre mesi.

LA DEEPWATER HORIZON DOPO LESPLOSIONE

Discorso certamente a parte va faIo per il termonucleare, fonte molto potente che negli anni 50 del secolo scorso era vista come lenergia in grado di alimentare la civilt moderna per leternit.

Ma il 26 aprile del 1986, poco pi di trentanni fa, tale energia ha ricordato al mondo di poter essere anche incontrollabile. Infac alluna e 23, durante dei lavori di sosRtuzione di barre graRche nel reaIore quaIro della centrale eleIrica sovieRca di Pripjat, nei pressi della ciIa di Cernobyl, si veric unesplosione che liber, oltre ad una grande quanRt di calore, una nube radioacva che aIanagli tuIa Europa per mesi provocando migliaia di vicme salite secondo alcune ONG, Greenpeace in primis, ad oltre sei milioni considerando gli eec delle radiazioni che

REATTORE DELLA CENTRALE DI PRIPJAT


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colpirono la popolazione nel raggio di oltre 500 km. Dopo questo disastro il mondo apr gli occhi sulla pericolosit di tale fonte energeRca, clamore che port nellanno seguente ad un referendum che con oltre l80% mise denitamente ne allo sviluppo del nucleare civile in Italia. Nonostante ci questa energia tuIora uRlizzata molRssimo nel mondo anche dai nostri connanR come la Francia che conta numerose centrali anche a ridosso dei conni nazionali. La storia si ripet l11 marzo 2011 quando la centrale Giapponese di Fukushima in seguito ad un maremoto, rivers in mare tonnellate di materiale radioacvo che hanno danneggiato irrimediabilmente lambiente circostante. CaraIerisRca comune, la negligenza o la carenza infrastruIurale. Questo ci porta dunque a considerare lenergia termonucleare come non rinnovabile non perch non sia abbondante, infac le riserve di materiale radioacvo sono di gran lunga superiori al fabbisogno aIuale ma il loro uso porta, oltre alla possibilit di grandi disastri, allinnalzamento della temperatura media terrestre con conseguente aumento del livello degli oceani e modicazioni degli ecosistemi esistenR.

Le fonR non rinnovabili (in ordine di potenza) Le fonR di energia non rinnovabili sono appunto quelle che uRlizzano fonR la cui formazione richiede tempi non compaRbili con la vita umana per la loro formazione oppure luRlizzo provoca cambiamenR dellecosistema che cosRtuiscono alterazione che rappresentano un rischio per la sua sopravvivenza.

Il termonucleare o pi precisamente ele&ronucleare Denizione Lenergia Nucleare: Energia liberata durante le trasformazioni di nuclei atomici. Tali trasformazioni si hanno principalmente aIraverso processi di ssione (su cui si fonda la tecnologia per la produzione di energia nucleare, nonch la bomba atomica) o di fusione (alla base dellenergia prodoIa dalle stelle e della bomba a idrogeno).

Enciclopedia della cultura italiana Treccani Lenergia nucleare produce quindi calore che produce vapore che aziona delle turbine che trasferiscono energia meccanica ad un alternatore che la trasforma in energia eleIrica.

Breve storia La sua storia streIamente legata alla scoperta della struIura dellatomo e della radioacvit avvenuta alla ne del diciannovesimo secolo, un contributo fondamentale dato da Albert Einstein. Il primo reaIore nucleare fu realizzato per scopi bellici negli Usa nel 1942 da Enrico Fermi, reaIore che permise di realizzare la bomba atomica che prov la sua terribile ecacia sul nir della seconda guerra mondiale ad opera degli stessi Usa che la sganciarono sulle ciI giapponesi di Hiroshima e Nagasaki provocandone la loro distruzione. Solo nella seconda met del secolo sinizi la sperimentazione di

EFFETTI DEL LITTLE BOY SGANCIATO SU HIROSHIMA

questa tecnologia in ambito energeRco e non solo, infac si accese una vera e propria febbre nucleare che port a sperimentare questo combusRbile senza successo in quasi tuc i mezzi di trasporto, dai transatlanRci alle locomoRve. Il loro progressivo declino, in corso in quesR anni, legato ai disastri che lhanno vista protagonista negli ulRmi anni come quelli di Cernobyl e Fukushima, oltre che allanR economicit rispeIo ad altre fonR di energia.


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Peculiarit Il suo punto di forza principale la grande potenza e lindipendenza da approvvigionamenR conRnui come nel caso di quelle a combusRbili fossili. Il processo uRlizzato a livello commerciale quello della ssione dove nuclei di atomi con alto numero atomico (pesanR) come, ad esempio, l'uranio 235 o il plutonio 239, si spezzano producendo nuclei con numero atomico minore, diminuendo la propria massa totale e liberando una grande quanRt di energia soIo forma di calore che produce vapore che meIe in movimento delle turbine che collegate ad un alternatore producono energia eleIrica

Cri3cit Le criRcit riguardano appunto lidea stessa di uRlizzare una forza potenzialmente devastante in maniera controllata oltre che luRlizzo di materiale radioacvo che pu dunque interagire in maniera pesante con lambiente e gli esseri umani, sopraIuIo nelle concentrazioni uRlizzate nelle centrali. Altro punto a sfavore lanR economicit rispeIo ad altre fonR come quella del gas naturale che ad oggi risulta la pi economica con un costo di produzione medio di 60 /MWh contro gli 80 /MWh del nucleare.

Possibili alterna3ve Purtroppo allo stato aIuale non esiste una fonte di energia che possa sosRtuire il nucleare come viene usato oggi, infac i suoi avversari non rinnovabili hanno un impaIo sullambiente insostenibile, come per il carbone o non sono aIuabili, come succede per il gas naturale. Quindi unalternaRva al nucleare pu essere un uRlizzo sinergico di tuIe le fonR di energia alternaRve intermiIenR , solare, eolica, mareomotrice e di quelle conRnue come lidroeleIrica o la geotermia.

IL NUCLEARE IN PILLOLE

TRASFORMAZIONE DEL CALORE LIBERATO DALLA SCISSIONE DI ATOMI PESANTI IN ENERGIA

ELETTRICA

PRO

MOLTO POTENTE

CONTRO

COLLAUDATA

RELATIVAMENTE ECONOMICA

PRODUCE SCORIE PER SECOLI RADIOATTIVE

COSTOSA RISPETTO AD ALTRE FONTI

POSSIBILI ALTERNATIVE

IL MALFUNZIONAMENTO Pu PROVOCARE GRANDI STRAGI

CICLO COMBINATO A GAS

UTILIZZO SINERGICO FONTI RINNOVABILI

Il combus3bile fossile LELETTRICITA NUOVE PROSPETTIVE E VECCHI PROBLEMI

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Denizione Si deniscono fossili quei combusRbili derivanR dalla trasformazione, naturalmente sviluppatasi in milioni di anni, di sostanza organica, seppellitasi soIoterra nel corso delle ere geologiche, in forme molecolari via via pi stabili e ricche di carbonio.

Dizionario Collins dell'ambiente, Gremese Editore, 1998 Breve storia Il combusRbile fossile stato il primo ad essere uRlizzato per leleIro generazione n dai suoi albori e aonda le sue radici nella Prima Rivoluzione Industriale dove il carbone era il primario fornitore di energia meccanica. In seguito, mentre il mondo della trazione abbandonava il carbone in favore di altri combusRbili sempre fossili ma bituminosi come il diesel, la benzina e il kerosene, il mondo delle centrali eleIriche ha conRnuato ad uRlizzare il carbone salvo converRrsi in molR casi al gas naturale che, usando una tecnologia simile, produce energia in modo adabile riducendo per la produzione di inquinanR. Peculiarit CaraIerisRca principale la semplicit dinstallazione oltre che la relaRva economicit degli impianR basata su una tecnologia ormai rodata da pi di un secolo. Pur cosRtuendo la principale fonte energeRca in molR paesi, il suo uRlizzo viene reso non pi conveniente oltre che dal progresso tecnologico in altre fonR come il gas naturale, dalla diminuzione delle riserve di carbone e torba oltre che da sanzioni e imposte statali o sovranazionali legaR alla grande produzione dinquinanR di queste centrali. Il

Cri3cit Le criRcit riguardano appunto lelevata quanRt dinquinanR prodoc per il carbone e la limitata disponibilit oltre linquinamento che seppur in maniera inferiore caraIerizza il gas naturale. Altra criRcit riguarda lapprovvigionamento di queste risorse in quanto la prima, il carbone, presenta problemaRche legate allestrazione in miniere talvolta a cielo aperto e legate al trasporto reso problemaRco dal peso e dalle grandi quanRt necessarie per il fabbisogno di una centrale. La seconda, il gas naturale, presenta sempre problemaRche riguardo lestrazione che avviene spesso in piaIaforme o-shore, cio a largo delle coste e il trasporto che avviene ad alta pressione in gasdoc o pi recentemente soIo forma liquida in navi gasiere oltre che limpaIo negaRvo legato alla fuoriuscita di gas naturale incombusto nocivo per lambiente. Si tralasciano i combusRbili bituminosi in quanto non sono uRlizzaR in grande scala per la produzione eleIrica in quanto sono svantaggiosi sia dal punto di vista ambientale che economico.

LA CENTRALE A CARBONE PiU GRANDE DITALIA LA FEDERICO II DI BRINDISI

processo si basa, come quello eleIronucleare, nella conversione di energia termica, oIenuta in questo caso dalla liberazione dellenergia chimica contenuta nel carbone, per mezzo di turbine a vapore. Nelle centrali a gas naturale, una turbina, simile a quelle a vapore, sfruIa lenergia oIenuta dalla combusRone del gas ad alta pressione con laria immessa dalla stessa turbina per azionare mediante delle pale un albero di trasmissione che, oltre a introdurre grandi quanRt di aria, fornisce energia meccanica ad un alternatore che produce lenergia eleIrica. Negli ulRmi anni si diusa inoltre la tecnologia del ciclo combinato che sfruIa la grande quanRt di calore sprigionato dalle turbine a gas in un processo del tuIo analogo a quello delle centrali a carbone.



Possibili alterna3ve Ad oggi questa fonte, nella facspecie il gas naturale, risulta quella non rinnovabile migliore sia in termini dimpaIo ambientale che dal punto di vista economico, una possibile alternaRva lormai sopracitata sinergia tra le fonR energeRche rinnovabili.

CENTRALE GAS A CICLO COMBINATO

TRASFORMAZIONE DEL CALORE LIBERATO DALLA COMBUSTIONE DI COMPOSTI NATURALI A BASE DI

CARBONIO (FOSSILI) IN ENERGIA ELETTRICA

PRO

TECNOLOGIA SEMPLICE

CONTRO

COLLAUDATA

ECONOMICA

PRODUCE SCORIE NOCIVE COME CO2 E PARTICOLATI

NECESSITA DI COSTANTE APPROVVIGIONAMENTO

POSSIBILI ALTERNATIVE

CICLO COMBINATO A GAS (NONOSTANTE SIA ANCHESSO NON

RINNOVABLIE, RAPPRESETNA ATTUALMENTE IL MIGLIOR COMPROMESSO

AMBIENTE/PRODUTTIVITA)

UTILIZZO SINERGICO FONTI RINNOVABILI

IL TERMOELETTRICO IN PILLOLE

The era of coal: the I and the II Industrial RevoluRon Industrial RevoluRon, in modern history, the process of change from an agrarian, handicray economy to one dominated by industry and machine manufacture.

This process began in Britain in the 18th century and from there spread to other parts of the world. The main features involved in the Industrial RevoluRon were technological, socioeconomic, and cultural. The technological changes included the following: the use of new basic materials, chiey iron and steel, the use of new energy sources, including both fuels and moRve power, such as coal, the steam engine, electricity, petroleum, and the internal-combusRon engine. Coal was the main source of power, especially for electricity. This intensive use of coal created an unhealthy and polluted environment near factories and the industrial ciRes were covered by black ashes, so the buildings made by red bricks became grey. This situaRon is well described in William Blakes poem London. Here nature is corrupted, chartered by the factories, treated as something to trade and human beings are like nature, crushed by the revoluRon.

Encyclopaedia Britannica

Le fonR rinnovabili (in ordine di abbondanza) LELETTRICITA NUOVE PROSPETTIVE E VECCHI PROBLEMI


Le fonR rinnovabili sono quelle che uRlizzano combusRbili o meglio forze motrici il cui rinnovamento compaRbile con la vita umana e labbondanza considerevole.

Il solare o pi precisamente fotovoltaico Denizione Ee&o Fotovoltaico: fenomeno consistente nellinsorgere di una forza eleIromotrice in seno a un mezzo non omogeneo dal punto di vista eleIrico (in alcune pile a liquido, nelle giunzioni semiconduIore-metallo o semiconduIore-semiconduIore), invesRto da radiazioni eleIromagneRche

Enciclopedia della cultura italiana Treccani Cella Fotovoltaica: elemento generatore di forza eleIromotrice e quindi di corrente soIo illuminazione, cosRtuito da una giunzione a semiconduIori p-n realizzata in modo che essa possa essere agevolmente illuminata

Dizionario delle scienze siche Treccani

Pannello fotovoltaico: un disposiRvo optoeleIronico, composto da celle fotovoltaiche, in grado di converRre l'energia solare incidente in energia eleIrica mediante eeIo fotovoltaico, Rpicamente impiegato come generatore di corrente in un impianto fotovoltaico.

Dizionario Collins dell'ambiente, Gremese Editore, 1998 Peculiarit

Lenergia fotovoltaica permeIe in sostanza a chiunque di produrre energia senza far altro che porre il pannello alla luce del sole, questo il moRvo per cui questa fonte la pi diusa forma di produzione di prossimit, spesso uRlizzata da aziende ma anche da privaR per avere unindipendenza, raramente totale, dalla rete eleIrica. Lassenza di parR in moto la fa dunque preferire al pi economico mini-eolico e ne permeIe una migliore integrazione nel paesaggio urbano compensando inoltre la bassissima ecienza.

Cri3cit Principali criRcit di questo sistema, oltre allelevato costo iniziale del sistema paragonato ad altre fonR alternaRve, sono il grande dispendio di energia per la realizzazione del pannello, talvolta addiriIura superiore a quella prodoIa nel suo ciclo vitale e la necessit di grandi superci da soIrarre alla colRvazione o alla depurazione dellarea con zone boschive.

RAPPRESENTAZIONE ARTISTICA DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO

Infac questa tecnologia ha trovato principalmente impiego come copertura di fabbricaR industriali o commerciali e solo marginalmente in zone rurali dove ha poi spesso cosRtuito forma di speculazione per lelevato rapporto tra i guadagni e linvesRmento iniziale tralasciando dunque luRlit energeRca.

LINEA DI PRODUZIONE DI PANNELLI FOTOVOLTAICI



Casi di successo I casi di successo di questa tecnologia sono sparsi per il mondo e sono fortunatamente molRssimi e non esiste un vero e proprio primato anche se la nazione che nel mondo sta investendo di pi in termini relaRvi il Cile che sta ad unindipendenza dalle fonR non rinnovabili in una poliRca di rilancio delleconomia del paese. In Italia si trovano molR impianR specialmente nella parte Meridionale, geogracamente pi irradiata dal Sole, impianR

I TETTI DEL POLO SIDERURGICO FANESE INTERAMENTE R ICOPERT I D I PANNELL I FOTOVOLTAICI

UTILIZZO DEGLI ELETTRONI LIBERATI DALLIRRADIAMENTO SOLARE ATTRAVERSO

EFFETTO FOTOELETTRICO

PRO

NON INQUINA

CONTRO

RIDOTTO IMPATTO AMBIENTALE

AUTONOMIA NEL FUNZIONAMENTO

NECESSITA DI MOLTA ENERGIA PER PRODURRE LIMPANTO

BASSISSIMA EFFICIENZA

CASI DI SUCCESSO

IN TUTTO IL MONDO SOPRATTUTTO SU CAPANNONI

INDUSTRIALI

IL FOTOVOLTAICO IN PILLOLE

gesRRR principalmente da piccole compagnie spesso acvit secondaria dimprese operanR in altri seIori. Recentemente la societ di trasporto eleIrico nazionale Terna ha collegato la Sicilia alla Calabria con sei cavi soIomarini permeIendo dunque di collegare lisola con il resto del paese permeIendo un pi agevole dispacciamento dellenergia sicula nel resto dItalia. Anche nelle Marche la febbre fotovoltaica si sviluppata sia nella forma di speculazione sopraIuIo nella provincia di Ancona con la costruzione di impianR su fabbricaR abbandonaR o dincenRvo alla produzione secondario di aziende agricole come nella provincia di Fermo dove la quasi totalit delle imprese agricole uRlizza solamente energia autoprodoIa. Altro caso signicaRvo il polo siderurgico di Fano che uRlizza in larga scala il fotovoltaico per la sua produzione.

Leolico



Denizione Energia ricavata dalla conversione della forza cineRca del vento in energia meccanica o eleIrica.

Enciclopedia della cultura italiana Treccani Breve storia Si traIa di una delle prime forme denergia sfruIate dallessere umano, basR pensare alla vela, usata n dallanRchit per la propulsione navale. AnRca anche la tecnologia del mulino, in cui il moto di rotazione delle pale viene impiegato per ricavare energia meccanica in ambito agricolo, arRgianale e industriale, cos come la pompa eolica, usata ancora oggi per lestrazione dacqua dal soIosuolo. La produzione di energia eleIrica dallo sfruIamento del vento ha avuto un rapido sviluppo a parRre dagli anni SeIanta del Novecento, in risposta alla necessit di individuare nuove fonR di approvvigionamento energeRco in seguito ai crescenR cosR dellenergia derivata da fonR fossili.

Enciclopedia della cultura italiana Treccani Peculiarit Il suo sfruIamento si basa sul movimento rotatorio impresso a delle pale dal vento, pale collegate ad un asse di trasmissione che collegata ad un alternatore produce energia eleIrica. Lasse pu essere orizzontale, quelle pi diuse, o verRcali. Si disRnguono principalmente due Rpi di eolico, il mini eolico o leolico di grandi dimensioni che si dividono in base alla loro collocazione in pale inshore, disposte sulla terra ferma, ed oshore, in mare aperto. Commercialmente le pi usate sono quelle ad asse orizzontale oshore di grandi dimensioni. Tali impianR, deniR anche giganR eolici, possono superare i cento metri per la colonna che sorregge la gondola con lavio- generatore e lasse del rotore che pu raggiungere diametri di oltre 80 metri. Questo per cercare di raggiungere potenze accentrate assimilabili alle centrali convenzionali. TuIavia negli ulRmi anni si sta venendo a creare un nuovo trend, la costruzione di piccole centrali mini eoliche, spesso ad asse verRcale, che, seppur meno potenR, impaIano in maniera inferiore sullAmbiente servendo egregiamente il territorio in cui sono collocate. TURBINA EOLICA OFFSHORE

AD ASSE ORIZZONTALE Cri3cit Certamente il loro punto criRco limpaIo ambientale degli aereogeneratori, infac, sopraIuIo quelli pi diusi ad asse orizzontale, necessitano di estendersi in altezza no ai 100 metri con rotori in alcuni casi del medesimo diametro, dimensioni che naturalmente perturbano paesaggi naturali come le campagne dove sono solitamente dislocaR, inoltre il movimento rotatorio, specialmente ad alte velocit, produce oltre che conRnui passaggi dombra sul terreno, forR rumori meccanici ed aerodinamici, oltre ad intralciare le roIe di molte specie volaRli con cui spesso vengono in collisioni causando incidenR spesso fatali. Quindi le precedenR criRcit hanno spinto il seIore a concentrarsi su impianR in mare aperto che, pur avendo un costo sia iniziale che legato al mantenimento superiore, evitano linterferenza con la vita umana e animale terrestre, pur creando in alcuni casi problemi alle specie marine. Ecco dunque che sta prendendo piede il mini eolico che, a scapito della potenza di un singolo impianto, potenza distribuita in vari impianR meno potenR collegaR sinergicamente tra loro, aIenua le sopracitate criRcit.



Casi di successo Come per la maggior parte delle energie rinnovabili, i casi di successo sono molR e sparsi per tuIo il pianeta, ciononostante, ancora tali fonR non sono in grado di soddisfare il fabbisogno mondiale di energia. Questa tecnologia molto usata nellEuropa Nord-Occidentale come in Inghilterra e Paesi Bassi, che uRlizzano la forza del vento da secoli per prosciugare il proprio territorio dallacqua dellOceano. In queste zone, principalmente si sono sviluppate grandi centrali sia terrestri che maricme, le prime hanno preso piede nella campagna inglese, mentre a largo della costa del Mare del Nord o nello StreIo della Manic,a come il potenRssimo London Array, il pi potente del mondo, inaugurato nel 2013 e in grado di produrre oltre 1 GW (un milione di Kw) di corrente eleIrica allora a pieno regime. VEDUTA DEL LONDON ARRAY Anche la Danimarca sta puntando molto su questa fonte di energia puntando a diventare nel 2050 stato oil free, cio indipendente dal petrolio e per fare ci sta investendo il 0,5% del PIL nazionale per trasformare la generazione termica in eleIro generazione, puntando dunque sulleolico sia per la fornitura di eleIricit, sia per la produzione per mezzo di idrolisi di idrogeno da uRlizzare con sistemi a celle a combusRbile nel seIore dei trasporR. In Sardegna troviamo invece il parco eolico pi grande dItalia e uno dei pi estesi dEuropa con ben 70 turbine installate. Ma lItalia deRene anche il primato di Parco eolico ad asse verRcale pi grande dEuropa, inaugurato nel 2014 a MontecaRni Val di Cecina, caraIerisRca di questimpianto lassoluta silenziosit e la minor interferenza con il volo delle specie volaRli, elemenR necessari dato linserimento dellimpianto in ambiente montano.

TRASFORMAZIONE DELLA FORZA DEL VENTO IN ENERGIA ELETTRICA

PRO

NON INQUINA

CONTRO

POSSIBILITA DI RAGGIUNGERE ELEVATE POTENZE

BASSA QUANTITA DI ENERGIA PER LA PRODUZIONE DELLIMPIANTO

IMPATTO AMBIENTALE/PAESAGGISTICO

MANUTENZIONE IMPEGNATIVA

CASI DI SUCCESSO

IN TUTTO IL MONDO SOPRATTUTTO IMPIANTI OFFSHORE NEL MARE DEL NORD

LEOLICO IN PILLOLE

Lidroele&rico



Denizione Energia eleIrica oIenuta dallo sfruIamento dellenergia idraulica di un bacino imbrifero o di un corso dacqua.

Enciclopedia della cultura italiana Treccani Breve storia LuRlizzo dellacqua per azionare organi meccanici sfruIando la sua energia cineRca tesRmonianza n dalle civilt greca e romana ma bisogna aspeIare la ne dell800 e la Seconda Rivoluzione Industriale per ritrovare primi esempi di centrali idroeleIriche. Queste si svilupparono molto velocemente, infac lidroeleIrico la prima fonte eleIrica rinnovabile ad essere stata usata dalluomo. Allinizio del 900 si ebbe un vero e proprio boom che ha portato a creare molte dighe arRciali nelle valli montane e a deviare il corso di molR umi. Questo trend ebbe il suo culmine nel primo dopoguerra, ma venne aIenuato dal disastro della diga soIo al Monte Toc avvenuto per tracimazione del bacino nel 1961 .

Peculiarit La caraIerisRca predominante dellenergia idroeleIrica, caraIerisRca che ha mosso un suo impiego massivo nel recente passato, la sua conRnuit. Infac possibile controllare, in alcuni Rpi di centrali, la produzione aprendo o chiudendo appunto le dighe di sbarramento che cosRtuiscono la fonte di approvvigionamento del usso acqueo.

Cri3cit Le principali criRcit di questo sistema sono principalmente limpaIo ambientale e la necessit in molR casi di grandi infrastruIure complementari come dighe o condoIe forzate. QuestulRme presentano, oltre carenze dal punto di vista della sicurezza idrogeologica dei territori limitro anche per la possibile tracimazione della diga in condizioni meteo avverse o per azioni esterne, come nel caso della diga nel Vajont che tracimata dopo la frana di una parte del costone roccioso sovrastante causando migliaia di vicme. Inoltre queste opere, come deIo, modicano profondamente lecosistema in cui sono installate, questo pu postare sia alla creazione di veri e propri aggregatori biologici come il lago di Castrecioni nelle Marche o devastanR come la diga di Assuan in EgiIo, la cui costruzione ha comportato addiriIura lallagamento del tempio di Abu Simbel, tempio che stato fortunatamente traslocato negli anni 60 da un team internazionale soIo la bandiera dellUNESCO.

CENTRALE IDROELETTRICA A SBARRAMENTO



Casi di successo Come deIo, questa fonte di energia stata molto usata n dalla sua invenzione alla ne del diciannovesimo secolo. Il suo uRlizzo aIuale s o p r a I u I o c o m e f o n t e d i approvvigionamento per paesi, spesso tropicali che, pur essendo in forte crescita, non dispongono di capitali necessari ad unindustrializzazione nella produzione convenzionale di energia come nel caso dei paesi tropicali. LItalia, grazie alla presenza di molR umi, stata una pioniera n da in iz io secolo del l idroeleIr ico, sopraIuIo nella Valle DAosta e nel TrenRno, , tanto che quesR territori

TRASFORMAZIONE DELLA FORZA DELLACQUA CONVOGLIATA IN CONDOTTE FORZATE IN

ENERGIA ELETTRICA

PRO

NON INQUINA

CONTRO


CONTINUITA DELLA FONTE

IMPATTO AMBIENTALE/PAESAGGISTICO

SCORRETTA PROGETTAZIONE O MALFUNZIONAMENTI POSSONO

PROVOCARE DISASTRI

CASI DI SUCCESSO

IN TUTTO IL MONDO SOPRATTUTTO IN ITALIA IN ALPI, PREALPI E APPENNINI

CENTRALE CON LAGO ARTIFICIALE

sono quasi totalmente indipendenR energicamente. Anche nelle Marche lidroeleIrico molto usato, basR pensare alle innumerevoli centrali sui umi che dallAppennino sfociano in mare nella provincia di Ascoli Piceno o quella in costruzione sul bacino di Castrecioni in Provincia di Macerata che cosRtuisce il bacino arRciale pi grande delle Marche e del Centro Italia.

ALTO COSTO DI REALIZZAZIONE SOPRATTUTTO DELLE OPERE COMPLEMENTARI (DIGHE E

CONDUTTURE)

LIDROELETTRICO IN PILLOLE

Le biomasse, la termovalorizzazione e il biogas



Denizione Energia oIenuta aIraverso la trasformazione di materiale biologico o riuR in energia Biomasse: energia oIenuta dalla trasformazione del calore oIenuto dalla combusRone di materiale biologico (scarR di colRvazione o risultanza dalla pulizia boschiva) in eleIricit Termovalorizzazione: energia oIenuta dalla trasformazione del calore oIenuto dalla combusRone di riuR solidi urbani altrimenR desRnaR alla discarica, in eleIricit Biogas: sfruIamento e combusRone del gas oIenuto dalla fermentazione di liquami di stalla di bovini, suini e avicoli assieme a scarR di colRvazione come insilaR di mais o triRcale.

Dizionario Collins dell'ambiente, Gremese Editore, 1998

Peculiarit QuesR processi permeIono appunto di trasformare dei riuR in energia sia eleIrica che termica. Le biomasse vengono principalmente uRlizzate per il teleriscaldamento nei paesi di montagna o con forte presenza di industrie per la lavorazione del legno (principale combusRbile), quesR impianR sono oltretuIo bilanciaR dal punto di vista delle immissioni dato che immeIono tanR inquinanR quanR ne ha assorbito nella sua vita PICCOLO IMPIANTO A BIOGAS lalbero. Il termovalorizzatore invece opera similmente allimpianto a biomasse con la sola dierenza che il combusRbile caraIerizzato da riuR la quale combusRone provoca sostanze nocive che devono essere ltrate dai gas reui e smalRte. Gli impianR a biogas trasformano invece liquami di stalla e scarR di lavorazioni agricole in biogas appunto che viene poi bruciato in gruppi di cogenerazione che forniscono energia eleIrica e calore. Inoltre i fanghi reui sono uRlizzaR con successo per ferRlizzare il terreno prima della semina.

Cri3cit Come deIo, le biomasse sono neutre liberando le stesse quanRt dinquinanR assorbiR dalla pianta ma possono diventare negaRvi se queste biomasse da bruciare sono trasportate per lunghi trac quindi la liera non di prossimit. I termovalorizzatori sono avvolR da un alone di paura perch obiecvamente i fumi e le ceneri risultanR dalla combusRone di riuR contengono molR inquinanR, la diossina su tuc e una mancata eliminazione di queste sostanze pu provocare gravi danni alle popolazioni limitrofe agli impianR. Gli impianR a biogas, pur diondendosi a macchia dolio, sono anchessi accompagnaR da molte polemiche, sopraIuIo delle popolazioni limitrofe dal momento che il processo implica una macerazione e decomposizione di materiale organico, si possono vericare per guasR o problemi progeIuali fuoriuscite di fetori anche molto forR uniR a sostanze nocive liberate nellaria. Inoltre la combusRone del biogas, come accade per il gas naturale, in grandi impianR pu provocare danni alla salute per lemissione di Ossido di Azoto e Monossido di Carbonio. Dalltro canto, molR esperR denunciano che , come succede per i biocombusRbili sopraIuIo in America LaRna, si arrivaR a colRvare cereali come mais o triRcale solo per farlo marcire nei bio-digestori e produrre biogas, avendo questulRmo una migliore resa economica rispeIo alla vendita di quesR cereali per il consumo da parte di esseri vivenR.

Premessa Si discute molto se considerare queste fonR rinnovabili, infac le loro emissioni non sono del tuIo trascurabili ma la fonte energeRca molto abbondante e potremmo quasi denirla rinnovabile. Pertanto sono di seguito consideraR tra le rinnovabili per meglio capire un ruolo possibile ruolo, magari marginale, in un nuovo asseIo energeRco.



TRASFORMAZIONE DEL BIOGAS DERIVATO DALLA FERMENTAZIONE DI RIFIUTI AGRICOLI IN ENERGIA

ELETRICA

PRO

TRASFORMNO SCARTI O RIFIUTI IN ENERGIA

CONTRO

AIUTANO UNA MIGLIORE FERTILIZZAZIONE AGRICOLA

AMBIVALENZA ELETTRICA E TERMICA

SONO MODERATAMENTE INQUINANTI

ERRATA PROGETTAZIONE O GUASTI POSSONO NUOCERE

ALLA POPOLAZIONE CIRCOSTANTE

CASI DI SUCCESSO

IN TUTTO IL MONDO SOPRATTUTTO NEI PAESI DI MONTAGNA, NELLE GRANDI CITTA E NELLE CAMPAGNE DEL CENTRO-NORD

Casi di successo QuesR impianR sono molto diusi, specialmente in Italia. Le biomasse trovano impiego con successo sulle Alpi per il teleriscaldamento e cogenerazione in piccole realt montane, i termovalorizzatori trovano spazio, con molte polemiche, nelle periferie delle grandi ciI e il biogas si diuso molto tra le aziende agricole che lo vedono per principalmente come integrazione dei guadagni delle loro imprese.

IL BIOGAS IN PILLOLE

TRASFORMAZIONE DEL CALORE DERIVATO DALLA CAMBUSTIONE DI RIFIUTI SOLIDI URBANI IN

ENERGIA ELETRICA

TRASFORMAZIONE DEL CALORE DERIVATO DALLA COMBUSTIONE DI RIFIUTI AGRICOLI E FORESTALE

IN ENERGIA ELETRICA LE BIOMASSE IN PILLOLE

LA TERMOVALORIZ-ZAZIONE IN PILLOLE

La geotermia



Denizione L'energia generata per mezzo di fonR geologiche di calore

Dizionario Collins dell'ambiente, Gremese Editore, 1998 Breve storia La prima uRlizzazione dell'energia geotermica, per la produzione di energia eleIrica, avvenne il 4 luglio 1904 in Italia per merito del principe Piero Ginori ConR che speriment il primo generatore geotermico a Larderello in Toscana, preludio delle vere e proprie centrali geotermiche.

Peculiarit Limpianto geotermico uRlizza uidi altamente riscaldaR provenienR dal soIosuolo per produrre energia eleIrica. Il calore proviene dal soIosuolo, dove delle sacche dacqua vengono in contaIo con lenergia termica liberata dal magma fuso per il decadimento nucleare naturale di elemenR radioacvi oltre che per le forR pressioni. Per caIurare quesR uidi si perfora il terreno no a scendere a profondit comprese tra i 1500 e i

Cri3cit Per il suo uRlizzo si necessita innanzituIo di unanomalia terrestre che permeIa la risalita di calore a profondit acceIabili, una scorreIa gesRone dei uidi pu provocare un esaurimento della falda oltre che rischio idrogeologico. Inoltre quesR impianR sono molto criRci dal momento che i minerali contenuR nellacqua geotermica possono intaccare seriamente le tubature e i macchinari.

3000 metri. GiunR a quella profondit, lacqua risale dal soIosuolo spinta dalla sua stessa pressione. La tecnologia al momento pi eciente per la trasformazione dellenergia geotermica in eleIrica la reazione a cristallizzazione. Nella risalita in supercie, la progressiva diminuzione della pressione provoca levaporazione di parte del uido, questo processo naturale viene quindi uRlizzato anche nella centrale dove lacqua, dopo essere stata ltrata dalle impurit, viene introdoIa in reaIori con pressione progressivamente decrescente, che la trasformano in vapore che viene poi inviato ad una turbina. Le pale della turbina azionano un albero motore collegato ad un alternatore per la produzione dellenergia eleIrica. In molte centrali si uRlizzano anche scambiatori di calore per fornire energia termica a sistemi di riscaldamento industriale o teleriscaldamento. Lacqua viene poi condensata e reimmessa nella falda insieme a quella non evaporata per mantenere in equilibrio la falda geotermica.

CENTRALE ELETTROTERMICA GEOTERMICA DI MONCALIERI (TO)

CENTRALE GEOTERMICA DI LARDERELLO (GR)



TRASFORMAZIONE DEL CALORE DEL NUCLEO TERRESTRE IN ENERGIA ELETTRICA O TERMICA

PRO

NON INQUINA

CONTRO


AMBIVALENZA ELETTRICA E TERMICA

NON DISPONIBILE OVUNQUE

CRITICITA NELLA MANUTENZIONE DELLIMPIANTO E

LOTTA ALLA CORROSIONE

CASI DI SUCCESSO

IN TUTTO IL MONDO SOPRATTUTTO NEGLI USA, ITALIA E ISLANDA

Casi di successo I pi grandi uRlizzatori di questa tecnologia sono gli Usa, sopraIuIo la California con ben 16 centrali. LItalia si trova al 6 posto pur essendo tra le nazioni con maggior potenzia le geotermico, LIslanda produce l85% dellenergia termica e il 35% di quella eleIrica con il geotermico. In Italia, questa tecnologia viene uRlizzata principalmente per il teleriscaldamento come a Torino o Ferrara. Secondo sRme de l l M IT , l ene rg i a geo te rm i ca uRlizzabile dalluomo accumulata nel soIosuolo garanRrebbe tuIo i l fabbisogno energeRco mondiale per quasi 4000 anni, indicandola dunque come seria alternaRva alle fonR convenzionali.

CENTRALE GEOTERMICA CHE FORNISCE CALORE IN TELERISCALDAMENTO ALLA CAPITALE ISLANDESE REYKJAVIK

IL GEOTERMICO IN PILLOLE

Lalternatore



Denizione Macchina dinamoeleIrica per la trasformazione di energia meccanica (fornita in generale da turbine idrauliche, a vapore, a gas, aereogeneratori) in energia eleIrica di corrente alternata. In un a. si hanno due parR fondamentali: luna ssa, a forma di tamburo cavo (statore), laltra rotante (rotore), alloggiata entro la precedente. Tra le due parR, che sono coassiali, vi un piccolo spazio anulare daria (traferro o interferro) dello spessore di qualche mm. In generale, ciascuna parte ha un proprio avvolgimento di rame, ben isolato. Uno di quesR (induIore), percorso da una corrente generata a parte (corrente di eccitazione), determina campi magneRci di verso opposto tra una serie di

Alla base della sfruIamento delle fonR sopracitate, ad esclusione del fotovoltaico, vi sono appunto gli alternatori che trasformano lenergia meccanica di rotazione in energia eleIrica.

poli diametralmente opposR; la variazione periodica di usso, dovuta alla rotazione relaRva delle due parR, produce per induzione nellaltro avvolgimento (indoIo) le forze eleIromotrici uRli.


La Terra un corpo caldo in equilibrio dinamico; in altre parole, il suo riscaldamento non aumenta costantemente perch disperde il calore prodoIo al suo interno. Come mostrano l'acvit vulcanica e il usso di calore proveniente dagli straR profondi, l'interno della Terra si trova a una temperatura assai elevata. L'origine del calore interno della Terra legata a due faIori: al rareddamento dell'originaria massa planetaria e alla produzione di calore per decadimento degli isotopi radioacvi presenR nelle rocce. In base a considerazioni fondate sull'et della Terra, oggi si riRene che la seconda causa sia preponderante rispeIo alla prima. L'aumento della temperatura in funzione della profondit deIo gradiente geotermico. Esso pu essere misurato direIamente,

Il calore terrestre

Alla base dello sfruIamento dellenergia geotermica c appunto il calore terrestre

durante perforazioni della supercie terrestre, solo per i primi chilometri della litosfera, per i quali si potuto osservare che la temperatura aumenta mediamente di circa 1 C ogni 33 m. TuIavia, se il gradiente geotermico si mantenesse costante anche a maggiori profondit, dovremmo ipoRzzare temperature di circa 30 000 C gi a profondit di 1000 km, tali cio da mantenere allo stato fuso gran parte dell'interno della Terra. Dallo studio delle onde sismiche, sappiamo per che solo il nucleo esterno liquido, mentre gli altri straR della Terra sono cosRtuiR da materiali allo stato solido: queste considerazioni portano dunque a ipoRzzare che il gradiente geotermico diminuisca all'aumentare della profondit. Si ammeIe per il mantello un gradiente geotermico che ne porterebbe la temperatura a circa 1500-2000 C; per il nucleo si ipoRzzano temperature comprese tra 2000 e 6000 C.

Enciclopedia DeAgosRni SPACCATO ARTISTICO DELLA TERRA

LItalia e lenergia rinnovabile



Oggi oltre il 40% dellenergia prodoIa nella penisola rinnovabile, siamo tra i primi al mondo per il fotovoltaico grazie anche alla nostra posizione geograca e al boom di questa tecnologia legata a forR incenRvi statali. LItalia ha grandissime potenzialit energeRche e possono essere anche un veicolo per uscire da questo momento di stagnazione economica dato che le fonR rinnovabili non seguono le leggi di mercato della domanda e delloerta e disponibili a chiunque le voglia sfruIare. Il vento del Nord AdriaRco e del medio-alto Tirreno, il sole del Meridione, la potenza dei torrenR di montagna nelle Alpi e negli Appennini, il calore del soIosuolo, la potenza del mare, sono tuIe miniere, giacimenR di energia pronR ad essere uRlizzaR. Insieme al patrimonio culturale ed enogastronomico cosRtuiscono il nostro petrolio.

Come deIo allo stato aIuale non esiste una fonte che da sola possa soddisfare il fabbisogno eleIrico mondiale, ma forse non ci sar mai. Pertanto un auspicio quello di creare un network di fonR di energia, magari con centrali non pi tali ma diuse e di piccole dimensioni, in cui la sinergia tra le fonR permeIa di soddisfare la domanda energeRca. Comunque esiste forse un sistema che primeggia sugli altri per adabilit e uRlizzabilit: lidroeolico, lunione tra eolico e idroeleIrico, le pale eoliche forniscono energia

Scenari Futuri

VEDUTA ARTISTICA DELLIMPIANTO DI EL HIERRO

a delle pompe che inviano acqua da un bacino inferiore ad uno superiore, quando sevre vengono aperte le chiuse superiori e si produce energia con la tecnologia idroeleIrica. Questo sistema, gi ampliamente sperimentato e che ha reso indipendente energicamente la piccola isola spagnola di El Hierro, nelle Canarie. Tale soluzione permeIe inoltre di garanRre sia la conRnuit della fonte, sia sfruIare lintera potenzialit del vento. Infac le turbine eoliche convenzionali vengono frenate con forte vento per

LA CENTRALE DI SAINT-MALO

mantenere un numero di giri tale da permeIere allalternatore di produrre una tensione conRnua commercializzabile, invece in questo caso azionerebbe pompe che invierebbero lacqua al bacino superiore uRlizzando tuIa la forza del vento essendo essibili ai cambiamenR di tensione, inoltre lacqua accumulata permeIe di avere la conRnuit della fonte essendo sempre disponibile alla semplice apertura delle condoIe forzate della parte superiore. Inoltre vi sarebbe un'altra miniera di energia da sfruIare, il mare. Ad oggi esiste solo una centrale sperimentale, la francese Saint-Mal, alla foce del Rance, sfruIa la risacca della marea per produrre energia. Questa tecnologa, seppur promeIente ancora in fase embrionale e si auspica un suo ulteriore sviluppo nel prossimo futuro.

Le Smart Grid



Un aiuto a gesRre meglio luRlizzo sinergico delle rinnovabili senza dubbio la Smart Grid, Un Sistema eleIrico (rete di trasmissione e di distribuzione, sistemi di generazione e utenze) in cui le relazioni di connessione tra i nodi acvi sono integrate e coordinate in modo cosiddeIo intelligente, aIraverso sistemi telemaRci automaRzzaR, per consenRre una gesRone dell'energia eleIrica che risponda ai criteri di ecienza, sostenibilit e sicurezza. Lo sviluppo delle s. g. reso opportuno dall'incremento della diusione degli impianR di produzione di energia eleIrica alimentaR da fonR rinnovabili (produzione caraIerizzata da non prevedibilit), che pregura il passaggio da un sistema eleIrico centralizzato e monodirezionale, in cui il usso di energia direIo inequivocabilmente dai luoghi di produzione a quelli di consumo, a un sistema eleIrico distribuito e bidirezionale, in cui il usso di energia (e anche di informazioni) determinato secondo logiche razionali di ocmizzazione dell'equilibrio del sistema (un'utenza dotata di impianto di generazione da fonR rinnovabili pu per es. immeIere energia eleIrica in rete, consumare quella prodoIa sul posto, immagazzinarla in eventuali disposiRvi di stoccaggio o assorbire energia eleIrica dalla rete).


RAPPRESENTAZIONE DI SMART GRID

Conclusioni

Come deIo, lItalia e il mondo intero possiedono uninnita miniera di risorse energeRche pronte alluso, la natura, da uRlizzare con tecniche note, magari perfezionate o totalmente nuove, una miniera che permeIer di progredire auspicando uneliminazione della dipendenza dalle fonR fossili o nucleari in un futuro prossimo.

Documents

L'energia che muove il mondo: l'elettricità