anno ANNO scolastico SCOLASTICO LEZIONE n. 2 IL GAS

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1 anno ANNO scolastico SCOLASTICO

2 INDICE DEGLI ARGOMENTI ENERGIE NON RINNOVABILI 1. Gas: storia 2. Gas: estrazione 3. Gas: filiera approvvigionamento trasporto stoccaggio distribuzione 4. Gas: sicurezza 5. Gas: utilizzo 2

3 1 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: storia Nel 347 a.c. lo storico cinese Chang Qu descrive uno strano gas che può essere usato per illuminare nel 1609 l'alchimista fiammingo Giovanni Battista van Helmont, usò per la prima volta la parola GAS Bruxelles, statuta di Giovanni Battista van Helmont 3

4 1 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: storia alla fine del XVII secolo Thomas Shirley (1664) e John Clayton (1667) applicarono il processo della distillazione, già conosciuto dal Medioevo, al carbon fossile: essi notarono che le sostanze così ottenute si potevano accendere. Processo di distillazione Consiste nel riscaldare la materia prima in assenza di aria. Per la fabbricazione del gas veniva generalmente distillato il carbon fossile del tipo "grasso" a lunga fiamma (litantrace). 4

5 1 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: storia approfondiamo La distillazione del carbon fossile Riscaldato progressivamente fino a raggiungere i , il fossile cede prima l'umidità che contiene (vapore acqueo) e successivamente le sostanze volatili di più elevato potere calorifero (idrocarburi), quindi quelle meno ricche, fino a ridursi ad una massa spugnosa, il coke, utilizzato per il riscaldamento domestico e nell'industria siderurgica. Manifesto pubblicitario del 1933, conservato al Museo dell Acqua e del Gas di Genova Impianti per la produzione di gas 5

6 1 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: storia In Italia l intuizione di Volta Alessandro Volta ( ) fisico e inventore italiano, conosciuto soprattutto per l'invenzione della pila elettrica dedusse che il gas si formava nella decomposizione di sostanze animali e vegetali realizzò una lucerna ad aria infiammabile nel 1776, nel corso di alcuni studi fu il primo a notare l aria infiammabile di palude Philippe Lebon ( ) ingegnere e chimico. Professore di Meccanica alla École des Ponts et Chaussées de Paris il 21 settembre 1799 brevettò la sua "thermolampe" che avrebbe rivoluzionato l'illuminazione urbana nel 1810 illuminò con questo sistema un albergo di Parigi 6

7 1 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: storia Agli inizi dell 800 si diffuse in tutta Europa l utilizzo di tubature per la distribuzione domestica del gas Anche la prima illuminazione stradale a gas risale agli inizi dell 800 (Baltimora, USA) A Firenze nel 1839 fu concesso alla società francese Cottin Jumel Montgonflier Bodin l'appalto per illuminare a gas la città. 7

8 1 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: storia I primi elettrodomestici a gas Fornello a due fuochi con grill a due bruciatori e due posizioni, corredato di spiedo. Secolo XX, anni '10 Lampada per illuminazione di interni in stile liberty. Inizio del XX secolo Scaldabagno in rame con bruciatore estraibile con vano asciuga panni, montata su tripode. Secolo XIX, anni '80 Torino, Museo Italgas 8

9 1 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: storia L intuizione di Mattei Enrico Mattei ( ) Presidente dell ENI dal 1945 al 1962, scelse di puntare sul metano, e decise di sfruttare i giacimenti di gas della Pianura Padana, costruendo in modo capillare reti di metanodotti. Il problema oggi sosteneva Mattei in un discorso del 1952 è quello di portare il metano nel minor tempo possibile al massimo numero possibile di grandi complessi industriali, di medie e piccole imprese, di imprese di carattere artigiano e familiare. La rete di metanodotti, che la Snam sta costruendo a tempo di record per far circolare velocemente questa linfa vitale nell organismo industriale, rappresenta la più importante realizzazione industriale che sia stata compiuta in Europa nel dopoguerra: 27mila tonnellate di tubi d acciaio, su una lunghezza superiore a mille chilometri, con una capacità di trasporto di circa 4milioni e mezzo di metri cubi di metano al giorno. 9

10 2 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: estrazione Il gas naturale si trova, ad elevate pressioni, in giacimenti "intrappolati" sotto strati rocciosi che impediscono al gas di fuoriuscire. L estrazione avviene attraverso pozzi esplorativi a profondità che molto spesso raggiungono diverse migliaia di metri. Più complessa risulta l'estrazione nei giacimenti offshore. A seconda della profondità del mare e delle condizioni ambientali vengono utilizzate navi e piattaforme di trivellazione

11 2 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera E costituita dall intero ciclo produttivo, ovvero dall insieme di attività che devono essere svolte per far arrivare il gas fino ai clienti finali (centrali termoelettriche, industrie e famiglie). APPROVVIGIONAMENTO TRASPORTO STOCCAGGIO DISTRIBUZIONE 11 11

12 2 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera 1. APPROVVIGIONAMENTO Questa prima attività della filiera ècostituita da: a) PRODUZIONE NAZIONALE b) IMPORTAZIONE 12 12

13 2 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera 1. APPROVVIGIONAMENTO a) PRODUZIONE NAZIONALE 2010 Produzione circa 8,1 Mm 3 (10% del fabbisogno) Importazione circa 73 Mm 3 (oltre l 80% dei consumi totali) Il gas arriva principalmente da Russia, Algeria e Olanda (attraverso gasdotti) e in misura minore dal Nord Africa sotto forma di gas naturale allo stato liquido (attraverso navi metaniere). (Fonte: eni, world Oil and Gas Review) ATTIVITÀ ESPLORATIVA IN ITALIA (Fonte Eni)CAL 13 13

14 2 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera 1. APPROVVIGIONAMENTO b) IMPORTAZIONE Quattro gasdotti e due rigassificatori assicurano l approvvigionamento di idrocarburi all Italia. Gasdotti: Tarvisio (Friuli): gas proveniente dalla Russia tramite il TAG; Passo Gries (Piemonte): gas proveniente da Olanda e Norvegia (TRANSITGAS); Mazara del Vallo (Sicilia): gas proveniente dall'algeria (TRANSMED detto Enrico Mattei ) Gela (Sicilia): gas proveniente dalla Libia (GREENSTREAM) Rigassificatori: 1.PANIGAGLIA (Liguria) 2.ROVIGO (Veneto)

15 3 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera 2. TRASPORTO Questa seconda attività della filiera consente di trasportare il gas dai luoghi di produzione alle aree di consumo e può avvenire attraverso due diversi sistemi: a) METANODOTTI b) NAVI METANIERE 15 15

16 3 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera TRASPORTO a) METANODOTTI TRASPORTO Il metano viene trasportato direttamente dal luogo di produzione a quello di consumo allo stato gassoso per mezzo di metanodotti: tubi d acciaio, con un diametro di oltre 1 m e lo spessore di oltre 1 cm. Tutta l Europa è attraversata da lunghi gasdotti di cui non si nota la presenza perché il loro tragitto è sotterraneo. Per prevenire eventuali perdite e contro la corrosione del metallo la tubatura viene adeguatamente protetta. LA RETE DI TRASPORTO NAZIONALE km di condotte presenti sul territorio nazionale una rete ad alta pressione (superiore a 5 bar) 16 16

17 3 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera 2. TRASPORTO b) NAVI METANIERE Quando non è possibile effettuare il trasporto tramite metanodotto (perché le distanze da superare sono eccessive o bisogna attraversare un tratto di mare troppo lungo) il metano viene liquefatto e trasportato con NAVI METANIERE. Attualmente il 25% del metano viene trasportato con questo mezzo. Il metano, liquefatto a 161 gradi centigradi, ha un volume circa 600 volte minore del gas naturale originario. Una metaniera trasporta mediamente metri cubi di metano liquefatto pari a 78 milioni di metri cubi allo stato gassoso. Una volta scaricato dalla nave, deve essere nuovamente gassificato e immesso in un metanodotto

18 3 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera 2. TRASPORTO b) NAVI METANIERE GNL o Gas Naturale Liquefatto Liquefazione: avviene per condensazione da raffreddamento del gas naturale allo stato gassoso portato ad una temperatura di 160 C a pressione atmosferica

19 3 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera 2. TRASPORTO b) NAVI METANIERE GNL o Gas Naturale Liquefatto La rigassificazione èun processo che permette di riportare il gas naturale dallo stato liquido a quello gassoso

20 3 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera 2. TRASPORTO IN COSTRUZIONE Gas naturale: come arriverà in Italia SOUTH STREAM: gasdotto che porterà, attraverso condutture sotto il Mar Nero, il gas russo all Europa e che dovrebbe raggiungere il territorio italiano nei pressi di Otranto. PROGETTI GALSI: gasdotto che collegherà l Algeria alla Sardegna NABUCCO: una nuova via di importazione del gas naturale proveniente dalla regione caspica che giungerà all Europa occidentale attraverso Turchia, Bulgaria, Romania, Ungheria ed Austria

21 3 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera STOCCAGGIO L ampio ricorso al gas naturale per usi domestici, finalizzati soprattutto al riscaldamento delle abitazioni, causa notevoli variazioni stagionali nei consumi. Si rende allora necessario conservare il gas importato o prodotto, depositandolo in apposite riserve all interno di vecchi giacimenti esauriti. In questi serbatoi naturali grazie alla presenza di roccia porosa si riesce così garantire l accumulo del gas iniettato al loro interno

22 3 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera 4. DISTRIBUZIONE I tubi di grande diametro della rete nazionale trasportano il metano ad una pressione superiore a 5 bar, prima di essere immesso nelle migliaia di km di tubazioni più piccole (trasporto locale) la pressione del metano deve essere abbassata. Le società distributrici, come Toscana Energia, che gestiscono le reti cittadine provvedono a DIMINUIRE LA PRESSIONE DEL METANO attraverso le così dette centrali di primo salto. Inoltre visto che in natura questo gas è inodore, prima di arrivare nelle case il METANO VIENE ODORIZZATO cioè mescolato con una sostanza dall odore molto forte (mercaptani). In questo modo ognuno di noi può accorgersi subito della presenza di una perdita di gas. A questo punto il metano può arrivare in sicurezza alla destinazione finale: abitazioni, industrie ecc. misuratore 22 22

23 3 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: filiera 4. DISTRIBUZIONE Gasdotti ad alta pressione Trasporto Stazioni di riduzione della pressione Rete di distribuzione DISTRIBUZIONE Punti di riconsegna CONSUMATORI SERVIZI RESIDENZIALE INDUSTRIA COMMERCIO 23 23

24 4 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: sicurezza Toscana Energia, grazie a STRUMENTI e SISTEMI altamente tecnologici e personale specializzato, garantisce una gestione e un controllo dell attività di distribuzione all'insegna della sicurezza e dell efficienza. Pronto intervento Al fine di garantire un servizio all insegna della sicurezza èattivo il pronto intervento gratuito dedicato ai cittadini (24 ore su 24) per ricevere una rapida e sicura segnalazione dei guasti e delle situazioni di pericolo

25 4 Gas: sicurezza Strumenti di TOSCANA ENERGIA ENERGIE NON RINNOVABILI Proteo E uno speciale automezzo computerizzato dotato di un sistema di rilevazione per l analisi di campioni d aria aspirata a livello stradale, grazie al quale (percorrendo a bassa velocità le strade cittadine in corrispondenza della rete) è possibile individuare e localizzare eventuali dispersioni. Telecontrollo E il sistema che consente di controllare anche a distanza la rete (pressione, temperatura del gas, ecc.) e di ricevere la segnalazione di eventuali situazioni in cui la soglia di sicurezza viene superata. Sistema Informativo Territoriale Lo strumento della cartografia consente a Toscana Energia di gestire e controllare le proprie reti di distribuzione nel rispetto delle norme in tema di sicurezza e qualità del servizio

26 4 Gas: sicurezza ENERGIE NON RINNOVABILI Il metano ha un peso specifico inferiore a quello dell'aria, pertanto tende ad andare verso l'alto ed a disperdersi velocemente evitando pericolose concentrazioni. Tuttavia una fuga di gas in un ambiente domestico chiuso (accidentale o deliberatamente provocata) può provocare la formazione di una miscela aria/metano che può esplodere con conseguenze gravissime sulle persone e sulle strutture edilizie. Non esistono strutture edilizie civili in grado di sopportare le sollecitazioni indotte da un'esplosione da metano. Campagne informative sulla sicurezza 26 26

27 4 Gas: sicurezza I principali requisiti essenziali per la sicurezza sono: Ventilazione (1) Aerazione (2) Evacuazione prodotti della combustione (3) Dispositivi di sorveglianza di fiamma (4) Tenuta degli impianti (5) Rivelatori di gas (6) ENERGIE NON RINNOVABILI 27

28 4 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: sicurezza Attenzione all odore Il metano è inodore tutte le aziende di distribuzione devono immettere nel gas distribuito un definito quantitativo di una sostanza chimica denominata odorizzante, la quale conferisce il caratteristico odore sgradevole al colore se il metano reagisce con un alta quantità d ossigeno la fiamma sarà tendente all azzurro bianco e calda in maniera uniforme (non deve ondeggiare) se il metano reagisce con una bassa quantità d ossigeno vedremo un colore tendente all arancionerosso e non sarà calda in tutte le sue parti 28

29 4 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: sicurezza e al monossido di carbonio!!! Il monossido di carbonio èun gas incolore e inodore derivante dalla combustione, che può saturare i locali nel caso in cui non siano state rispettate le regole di installazione degli apparecchi, di corretta ventilazione e areazione delle stanze, e di evacuazione all esterno dei prodotti della combustione. 29

30 5 ENERGIE NON RINNOVABILI Gas: utilizzo utilizziamo il metano per: la casa l industria i trasporti produzione energia elettrica 30 30

31 5 Gas: utilizzo ENERGIE NON RINNOVABILI L'utilizzo del gas naturale genera le seguenti emissioni: anidride carbonica (CO 2 ) ossidi di azoto (NO 2x ) anidride solforosa (SO 2 ) metano (CH 4 Nel confronto con tutti gli altri vettori energetici fossili, il gas naturale è quello più rispettoso dell'ambiente

32 5 Gas: utilizzo vantaggi ENERGIE NON RINNOVABILI assenza di processi di trasformazione che generano emissioni trasporto sotterraneo, senza traffico pesante (rumore, gas di scarico) non tossico per le persone, gli animali, il suolo e le acque combustione a basse emissioni di CO 2 assenza di polvere, fuliggine, metalli pesanti nessun problema di smaltimento combinazione semplice con energie rinnovabili (per es. con il solare) 32 32