Energie rinnovabili

ENERGIE RINNOVABILI

Sono da considerarsi energie rinnovabili quelle forme di energia generate da fonti il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future o che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano o non sono 'esauribili' nella scala dei tempi 'umani'.

Oggi la distinzione è fra fonti di energia considerate rinnovabili (sole, vento, ecc), il cui utilizzo attuale non ne pregiudica la disponibilità nel futuro,

e quelle non rinnovabili, fossili (petrolio, carbone, gas naturale), e nucleare (uranio, plutonio), le quali avendo lunghi periodi di formazione, di molto superiore a quelli di consumo attuale, sono limitate nel futuro.

LE FONTI ENERGETICHE NON RINNOVABILI

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Noi otteniamo la maggior parte della nostra energia da fonti non rinnovabili, che includono i combustibili fossili (petrolio, carbone e gas naturale), chiamati così perchè sono stati formati in milioni e milioni di anni dall'azione del calore terrestre e della pressione di roccia e suolo sui resti di piante e animali.

Un'altra fonte energetica non rinnovabile è data dall'uranio, da cui otteniamo calore e elettricità per mezzo di un processo di fissione nucleare.

Le fonti fossili coprono circa l'80% del fabbisogno mondiale e il combustibile nucleare corrisponde a circa il 5% del totale.

Tutte queste fonti sono

• esauribili;
• fortemente inquinanti;
• concentrate in poche regioni della terra e nelle mani di poche multinazionali;
• utilizzate spesso in modo inefficiente, dal momento che i produttori sono in genere più interessati a vendere energia  che non a proporne un uso sobrio.

FONTI FOSSILI

L'energia è alla base delle questioni più pressanti sul panorama internazionale. Le fonti fossili sono concentrate in poche aree del mondo ed il loro controllo è causa di tensioni e guerre. Il loro uso (causa principale dell'inquinamento e dell'effetto serra) mette a rischio la sopravvivenza non solo degli ecosistemi, ma anche della specie umana.

Le fonti fossili sono costituite da petrolio, carbone e metano.

La loro combustione genera l'82% dell'energia usata oggi nel mondo.

Queste sostanze si sono formate, nel corso di centinaia di milioni di anni, dall'accumulo sottoterra o sul fondo del mare di materia organica vegetale e animale sottratta al ciclo naturale della decomposizione per cause fortuite.

Solo una piccolissima frazione della materia vivente finisce con il fossilizzarsi nel ventre della terra.

Per questi motivi la disponibilità delle fonti fossili non è infinita.

Queste sostanze sono formate principalmente da carbonio ed idrogeno in quantità diverse.

Bruciando danno quindi luogo alla formazione di anidride carbonica ed acqua rispettivamente, oltre che ad un'immensa varietà di sostanze inquinanti.

Dobbiamo essere consapevoli che il loro uso è la fonte principale del nostro benessere e non si potrà interromperlo se non in modo graduale. Il loro impiego è, per altro, causa di alcuni dei problemi più pressanti che l'umanità si troverà ad affrontare nel prossimo futuro, ovvero l'effetto serra e l'inquinamento atmosferico che miete milioni di vittime all'anno in tutto il pianeta.

PETROLIO
Il 38% dell'energia consumata oggi nel mondo deriva dal petrolio; il suo uso è alla base del sistema dei trasporti ed è indispensabile anche nel settore dell'industria pesante, del riscaldamento, della produzione elettrica e nella chimica.

Il suo utilizzo è quindi fondamentale, ma i problemi legati ad esso impongono la sua rapida sostituzione con altre forme di energia.

Non solo, si stima che la sua produzione, agli attuali ritmi di consumo, inizierà a declinare molto presto, tra 10-30 anni.

Tutto questo ci crea non pochi problemi di drammatica entità: dal prezzo che aumenta sempre più, pesando seriamente sulle economie, alla crescita sempre più seria dell'instabilità politica, sociale ed economica nelle poche aree in cui è ancora abbondante (fatti di tensioni, ingerenze internazionali, guerriglie e guerre vere e proprie).

Dalla Colombia all'Africa centrale, dal Venezuela al Medio Oriente e all'Asia centrale, la presenza di abbondanti riserve petrolifere ha cessato di essere una fonte di ricchezza per gli abitanti di questi Paesi per diventare una croce, fonte di sofferenza e morte per chi su queste ricchezze siede.

Ridurre velocemente l'uso di petrolio non è quindi una questione semplicemente ambientale o economica, ma etica, perchè non è ammissibile far finta che dietro alla comodità di usare l'auto per il più piccolo spostamento non vi sia chi muore a causa della benzina che la fa andare.

CARBONE
Il carbone produce il 24% dell'energia consumata nel mondo. E' stato alla base della rivoluzione industriale ed è oggi usato soprattutto per produrre elettricità e nell'industria pesante. Il carbone ha due vantaggi rispetto a petrolio e metano: le sue riserve sono abbondanti e costa poco.

Tuttavia, essendo costituito quasi interamente da carbonio, è il combustibile che produce più anidride carbonica per unità di energia prodotta e più polveri sottili, ossidi di zolfo (la principale causa delle piogge acide) ed altri inquinanti.

Oltre agli aspetti ambientali, ce ne sono anche di sociali ed economici molto pesanti e fastidiosi.

Problemi sociali: Oltre alle conseguenze sanitarie legate all'inquinamento, ogni anno migliaia di minatori muoiono nelle miniere per crolli ed espolosioni dovute spesso alle condizioni di sicurezza assenti.

Problemi economici: Vanno osservati due aspetti. Da un lato, se come si diceva il carbone costa poco, questo è dovuto ai Paesi dove si estrae: estrarre il carbone costa poco dove la manodopera è a buon mercato, gli standard di sicurezza nelle miniere sono minimi, i diritti sindacali dei lavoratori sono pochi o inesistenti e la normativa ambientale inesistente (non a caso la produzione di carbone in Europa Occidentale e nel Nord America ha iniziato a declinare dagli anni '70 e oggi i principali produttori sono Paesi in via di sviluppo).

Il secondo aspetto è che i settori industriali che usano molto carbone sono quelli pesanti, cioè siderurgico e metallurgico, e sono fortemente inquinanti. Anche questi hanno iniziato, da una ventina d'anni, a 'traslocare' in paesi dove inquinare costa meno Oggi i cieli dell'Europa e dell'America sono più limpidi di qualche decennio fa, ma i principali utilizzatori di carbone sono Cina ed India e da una decina d'anni un'immensa nuvola grigio-giallastra, visibile dallo spazio, si staglia sopra le loro regioni industriali.

GAS METANO

Infine c'è il metano, usato oggi per generare il 20% dell'energia, sopratttto nel settore elettrico, del riscaldamento ed in cucina

Il metano tra tutti i combustibili fossili è certamente il più pulito, la sua combustione genera quantità di sostanze inquinanti enormemente più basse di quelle causate da carbone e petrolio.

Esso è anche il combustibile fossile che produce meno anidride carbonica (ma non nulla!!!).

Purtroppo però è costoso e la sua disponibilità è di poco maggiore di quella del petrolio, per cui nemmeno questa si può considerare la soluzione definitiva ai problemi energetici.

La soluzione non può che stare nell'uso (o meglio nel ritorno all'uso, ma con tecnologie nuove! ) più efficiente dell'energia, che consiste nell'usarne meno a parità dei servizi che l'energia ci offre, nell'uso delle fonti di energia disponibili nei cicli naturali, quali il sole, il vento e la materia biologica (la legna e le altre biomasse).

La soluzione sta anche in un cambiamento del nostro stile di vita e del nostro modo di vedere e concepire il benessere, che passi dall'accontentarsi ad avere sempre di più cose e servizi al cercare la pienezza della nostra vita nelle libertà, negli affetti, nell'equilibrio tra noi, con chi vive con noi su questo pianeta e con l'ambiente da cui dipendiamo in tutto e di cui facciamo parte.

ENERGIA NUCLEARE

Le centrali atomiche, quando funzionano correttamente, non producono polveri, gas serra o altre sostanze inquinanti "comuni".

Si producono però scorie radioattive nella preparazione del combustibile nucleare, nel suo utilizzo e nel suo smaltimento.

Le scorie sono materiali che emettono radiazioni pericolose per la salute dell'uomo e di tutti gli altri esseri viventi.

Le scorie non sono radioattive per sempre e, dopo un certo tempo, diventano innocue.
Anche se gran parte delle scorie cessa di essere pericolosa dopo pochi anni o dopo pochi decenni, una piccola percentuale di esse ha una vita lunghissima ed è  pericolosa per centinaia di migliaia di anni.

L'uomo sa costruire dei contenitori dove sistemare le scorie senza che ne fuoriescano radiazioni, ma non è capace di costruirne che durino centomila anni!

Il problema del nucleare non ha ancora una soluzione, queste scorie  vengono depositate vicino alle centrali nucleari o in depositi sotterranei.

L'uso dell'energia atomica produce scorie pericolose per migliaia di anni, che non sappiamo smaltire e ci espone al rischio di incidenti che possono rendere inabitabili regioni immense del pianeta; risulta inoltre impossibile nella pratica evitare un uso militare dei prodotti di impianti civili.

Una distinzione che spesso viene fatta è quella tra fonti rinnovabili 'classiche' (essenzialmente idroelettrico e geotermia) e fonti rinnovabili 'nuove' (anche dette 'NFER'), tra cui vengono generalmente incluse l'energia solare, eolica e da biomassa.

Nell'ambito della produzione di energia elettrica le fonti rinnovabili vengono infine classificate in 'fonti programmabili' e 'fonti non programmabili', a seconda che possano essere programmate in base alla richiesta di energia oppure no.

Nel 2006 l'Italia ha prodotto quasi 52,2 TWh di elettricità da fonti rinnovabili, pari al 15,4% del totale di energia elettrica richiesta, con il 12,05% proveniente da fonte idroelettrica e la restante parte data dalla somma di geotermico ed eolico (in pratica, circa il 90% della produzione rinnovabile è prodotto con impianti definiti 'programmabili').

LE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI

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L'ENERGIA CHE VIENE DAL SOLE

L'energia solare è inesauribile,
rispettosa dell'ambiente e disponibile ovunque.

L'energia non si crea nè si distrugge. Le fonti rinnovabili sono quelle fonti che fanno parte dei cicli naturali che avvengono sulla superficie della terra:

• l'energia solare, che arriva dal sole e che può essere trasformata in elettricità e calore;
• l'energia del vento,
• l'energia idrica,
• l'energia della legna e delle altre biomasse, che viene dalle piante;
• l'energia geotermica, che viene dall'interno della terra;
• l'energia del mare,
• l'energia muscolare di uomini e animali.

Queste sono sempre state le principali fonti di energia per le attività umane fino alla rivoluzione industriale, che ha prima portato al massiccio uso del carbone e poi, nel '900, del petrolio, del gas e dell'atomo.

Riproporre le energie rinnovabili quali principali fonti di approvigionamento energetico significa riportare l'umanità ed il suo sviluppo all'interno dei cicli naturali da cui dipende in tutto.

La capacità di utilizzare le fonti rinnovabili che abbiamo oggi è enormemente superiore a quella di un tempo, e già allo stato dell'arte delle tecnologie di oggi possiamo pensare di comprire una quota consistente del nostro fabbisogno energetico con esse.

Perchè allora non si fa? Ci sono molteplici ragioni, tra le quali certamente la scarsezza di cultura in materia energetica e una certa resistenza del mondo economico ed industriale nel loro sviluppo, ma certamente in molti casi le fonti rinnovabili presentano alcuni di questi difetti:

1. costi maggiori,
2. intermittenza,
3. limitatezza,
4. impatti ambientali piccoli ma non sempre trascurabili.

In compenso le rinnovabili sono diffuse ovunque per cui usandole si ridurrebbero le perdite energetiche connesse al trasporto dell'energia su lunghe distanze, il loro uso riduce le spese per l'importazione di combustibili fossili dall'estero, incrementa l'occupazione locale (in Germania, negli ultimi 10 anni, sono stati creati più di 100 mila posti di lavoro con lo sviluppo dell'eolico, del solare e delle biomasse!) e l'investimento in ricerca su di esse può portare allo sviluppo, nel medio termine, di fiorenti settori industriali: la Danimarca, che ha investito sull'eolico a partire dagli anni '80 in modo continuo, vede oggi quale prima voce nelle esportazioni la vendita di mulini a vento.

L'ENERGIA SOLARE

Ogni giorno il sole invia sulla terra una quantità di energia 10000 volte più grande di quella consumata dalle attività umane. Questa energia è la base della vita di tutti gli esseri viventi, grazie alla fotosintesi. E' anche il 'motore' del ciclo dell'acqua, dei venti e delle correnti marine. Tutta l'energia che si consuma in Italia potrebbe essere prodotta sui tetti delle case, sfruttando la luce del sole.

SOLARE FOTOVOLTAICO

Permette di produrre energia elettrica direttamente dal sole.

Il fabbisogno di una famiglia, con i consumi medi di oggi, può essere coperto da 20-30 mq di pannelli.

Il problema principale di questa tecnologia è il costo, ancora troppo elevato: produrre elettricità dal fotovoltaico è ancora 10 volte più caro che con le fonti fossili, a causa del prezzo iniziale degli impianti di 500-1000 Euro al metro quadro.
Queste cifre stanno scendendo molto rapidamente grazie all'aumento della produzione e allo sviluppo di processi produttivi più economici.

TERMICO
E' il sistema più semplice ed economico per sfruttare l'energia del sole, si può usare per scaldare l'acqua sanitaria per docce e rubinetti e, in alcuni casi, anche per scaldare le abitazioni.

Un impianto solare come quello schematizzato, con 4 m2 di pannelli e un serbatoio da 200 litri, può fornire l'80% del fabbisogno energetico per l'acqua sanitaria di una famiglia di 4 persone, a costi paragonabili con quelli di metano e gasolio.

L'ENERGIA DEL VENTO

L'energia del vento, sfruttata con grandi turbine alte 50-100 metri con potenze da 500 kW a 5 MW, permette oggi di produrre energia elettrica a prezzi piuttosto bassi.

In aree con una velocità media del vento superiore a 25-30 Km/h, l'elettricità prodotta dal vento costa meno di quella prodotta dal carbone!

Si stima che in Italia, con le tecnologie attuali, sia possibile installare impianti (soprattutto al sud, sulle isole e sui crinali appenninici) per una potenza complessiva di 15 GW, arrivando a produrre il 10% dell'elettricità consumata oggi.

'Secondo lo studio di Greenpeace 'Eolo o plutonio?', nel quale il nucleare viene confrontato con l'eolico, è possibile con un investimento equivalente produrre 2,3 volte più energia e ottenere 5 volte più posti di lavoro investendo nell'eolico. A parità di investimento, con l'eolico si darebbe energia al doppio delle abitazioni rispetto al nucleare' (vedi qui).

L'ENERGIA IDRICA

La caduta dell'acqua è stata tra le prime fonti di energia ad essere usate, anche per la produzione di elettricità.

Ci sono due tipi di impianti idroelettrici:

GRANDI che accumulano acqua nei periodi piovosi, per usarla poi nei periodi secchi, che producono molto e quando serve, ma hanno grandi impatti sugli ecosistemi e sull'economia locale (paesi e città sono stati sommersi sotto i laghi artificiali, ed i loro abitanti allontanati).

PICCOLI che producono solo quando c'è acqua, ma hanno un impatto quasi nullo sulla vita di fiumi, torrenti e canali. In Italia sono state costruite dighe praticamente ovunque fosse possibile e l'energia dell'acqua fornisce oggi il 15% circa dell'elettricità che consumiamo. Ci sono però ancora buone possibilità per il piccolo idroelettrico, che potrebbe produrre a costi modesti il 5% dei consumi attuali di elettricità in Italia e permetterebbe di recuperare, a fini energetici, moltissimi manufatti sparsi sui territori montani, quali canali ed altre opere di antiche cartiere, mulini e officine che usavno l'energia idraulica e sono oggi abbandonati.

L'ENERGIA DELLA LEGNA E DELLE ALTRE BIOMASSE

Le biomasse sono costituite da tutti i materiali di origine biologica che si possono utilizzare per produrre energia. Le potenzialità dell'Italia sono qualcosa come il 3-5% del fabbisogno energetico TOTALE soltanto per il legno (30-50 milioni di tonnellate!).

LEGNO - La legna è servita per secoli a scaldare e cucinare.

Da alcuni anni sono stati sviluppati dei nuovi modi di usarla, i pellets (cilindretti di segatura pressata) ed il cippato (trucioli grossi).

Grazie alla loro taglia omogenea, i derivati del legno possono essere usati in caldaie, stufe ed impianti di cogenerazione che funzionano automaticamente (senza bisogno di caricarle se non una volta ogni qualche giorno) con una maggiore efficienza ed inquinando molto meno delle vecchie stufe.

Impianti di questo tipo sono al momento piuttosto costosi come spesa iniziale, va però considerato che il legno di scarto usato come combustibile ha un costo irrisorio rispetto al gasolio e al metano. Secondo alcuni studi Enea, oggi si producono in Italia circa trenta milioni di tonnellate di rifiuti legnosi ed almeno altri 20 milioni di tonnellate di legna potrebbero essere ricavati ogni anno dall'uso sostenibile delle foreste oggi in stato di abbandono dell'Appennino e delle Alpi. In questo modo si permetterebbe la creazione di decine di migliaia di nuovi posti di lavoro in zone di mezza montagna, contribuendo a fermarne lo spopolamento!

BIODIESEL - Molti olii di origine vegetale, soprattutto quello di canapa e di colza, possono essere impiegati, nei motori diesel e nel riscaldamento. La possibilità di produzione è limitata, ma sarebbe una buona opportunità per l'impiego non alimentare dei terreni lasciati obbligatoriamente incolti dalle politiche agricole comunitarie.

BIOGAS - il biogas è un gas che si sviluppa per azione di microorganismi nella decomposizione di qualsiasi sostanza organica, è composto da metano e anidride carbonica. I suoi usi sono gli stessi del metano e si può produrre da qualunque rifiuto organico (ad esempio dalla raccolta differenziata dell'umido e dalla depurazione delle acque nere). Quello che resta negli impianti, dopo questo processo di digestione anaerobica, è costituito da sostanze minerali e da una frazione ancora consistente di biomassa, risulta quindi un buon fertilizzante per le piante. Si può usare così com'è o sottoporlo ad un'ulteriore passo di digestione aerobica (il compostaggio), il cui risultato è una ulteriore riduzione della quantità di residui ed un miglioramento della loro qualità.

L'ENERGIA GEOTERMICA

In alcune zone per ragioni geologiche il sottosuolo è molto caldo, l'acqua sottoterra si scalda e si hanno sorgenti e falde di acqua calda o bollente, o emissioni di vapore. Queste si possono usare per scaldare le case, o, se l'acqua è caldissima, anche per produrre energia elettrica. In Italia i siti adatti alla produzione elettrica sono già usati, mentre ci sono ancora possibilità di uso per il riscaldamento.
Dove la terra non è così calda si può sfruttare il fatto che la temperatura sotto 2 metri di profondità è costante tutto l'anno (qui è sui 13-15°C), si può quindi sfruttarla come fonte di calore di inverno con sistemi a pompa di calore e per il rinfrescamento d'estante, senza condizionatore, solo con un sistema di tubi interrati.

L'ENERGIA DEL MARE

Il mare è una grande fonte di energia meccanica e termica, anche se il suo uso è complicato e al momento piuttosto costoso.

ENERGIA DELLE ONDE - Si tenta di usare l'energia delle onde, sfruttando il movimento di galleggianti ancorati al fondo del mare con dei cavi che si avvolgono e svolgono sull'asse di un alternatore, oppure sfruttando il movimento dell'aria al di sopra delle onde, ma si è ancora in fase sperimentale.

Si tenta anche di usare l'energia delle correnti marine, molto intensa in alcune zone, con sistemi simili agli impianti eolici che generano elettricità con il vento. Naturalemente nel caso delle correnti le eliche sono diverse, a causa della densità molto maggiore dell'acqua rispetto all'aria e di una velocità mediamente più bassa. Un piccolo impianto sperimentale di questo tipo è stato recentemente collocato nello Stretto di Messina.

MAREE - Un altro modo di raccogliere energia dal mare è lo sfruttamento delle maree, che in alcune zone del mondo sono molto alte: la differenza di livello del mare tra alta e bassa marea in alcune zone localizzate intorno agli oceani, raggiunge e supera i 10 metri! Oggi c'è una sola centrale che sfrutta le maree, in Francia, sulla costa atlantica all'estuario del fiume Rance.

Gli impianti sono simili a quelli idroelettrici: una diga trattiene l'acqua in un bacino al livello dell'alta marea e la fa uscire in mare aperto quando c'è bassa marea; nel momento in cui il bacino si è livellato al mare, si chiudono le condotte e si riaprono quando il mare, prossimo all'alta marea, lo riempie nuovamente.

DIFFERENZA DI TEMPERATURA - Per produrre energia dal mare è possibile anche sfruttare la differenza di temperatura tra l'acqua in superficie. Nelle regioni tropicali la temperatura delle acque superficiali è intorno ai 30°C, mentre in profondità le acque sono intorno agli 0°C anche all'equatore.
Attraverso una macchina termica è possibile sfruttare questa differenza di temperatura per ottenere energia meccanica e poi elettrica. Dato che il divario in temperatura non è elevato, l'efficienza di questi sistemi è molto bassa, intorno al 5%, ciononostante, visto che la quantità di energia termica accumulata nell'oceano è immensa, con questi sistemi si potrebbero ottenere enormi quantità di elettricità. Alcuni impianti di questo tipo sono stati costruiti in India ed alle isole Hawaii.

Per approfondimenti su tecnologie questo tipo suggeriamo di visitare il sito di Energoclub.

ENERGIA MUSCOLARE

La forza fisica è la prima fonte di energia per la vita dell'uomo ed è rinnovabile! A fianco della nostra forza, abbiamo anche usato, per secoli, quella di cavalli, buoi, muli, asini, cammelli, bufali, elefanti, lama. Anche se questa fonte non è mai presente nelle statistiche, il suo ruolo nei trasporti e nel lavoro, soprattutto agricolo, è stato fondamentale nei secoli ed è tuttora importantissimo in molte parti del mondo. Tutte le volte che decidiamo di non prendere l'auto, ma di spostarci a piedi o in bicicletta (o a cavallo!!!) usiamo i nostri grassi ed il cibo che abbiamo mangiato al posto della benzina, facendo tra l'altro un favore all'ambiente, alla salute degli altri e soprattutto alla nostra