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1 Mondo - Scheda informativa 1 Carbone Come si è formato? I giacimenti di carbone si sono formati più di 300 milioni di anni fa durante il periodo Carbonifero. Allora la terra era ricoperta da foresta tropicale. In alcune zone paludose le piante morendo finirono nell acqua e nel fango, dove non c era molto ossigeno. Nel corso di milioni di anni il legno e gli altri organismi di origine vegetale subirono mutamenti fisici e chimici, trasformandosi in carbone. Come si utilizza per produrre elettricità? Il carbone è bruciato per riscaldare l acqua. Il vapore prodotto dalla combustione crea una pressione contro le pale delle turbine facendole ruotare. Le turbine sono collegate a generatori che producono elettricità. Inghilterra, Cina, USA, India, Sud Africa, Australia, Russia, Polonia, Colombia e Ucraina sono i maggiori produttori. Il futuro? Le riserve di carbone dovrebbero durare fino alla fine del ventiduesimo secolo. Le attuali centrali elettriche a carbone sono tutte piuttosto vecchie e molte dovranno essere chiuse. In altre sarà necessario installare nuovi dispositivi per il controllo delle emissioni nell arco dei prossimi 8-10 anni. Quanta anedride carbonica produce? 700kg/mWh. La combustione del carbone è uno dei metodi più economici per produrre energia; Le centrali elettriche a carbone possono essere costruite ovunque ci siano delle buone vie di comunicazione e una grande disponibilità di acqua per la refrigerazione; Il mondo possiede discrete riserve di carbone. La combustione del carbone produce anidride carbonica che contribuisce all effetto serra. Produce anche biossido di zolfo, un gas che si trova nelle piogge acide; Il carbone non è rinnovabile. Le riserve un giorno si esauriranno; Le centrali elettriche a carbone hanno bisogno di enormi quantità di combustibile.

2 Mondo - Scheda informativa 10 Energia geotermica L energia geotermica è una fonte rinnovabile che non dipende dal sole ma dal calore proveniente da uno strato della terra, situato in profondità, e chiamato mantello. La roccia fusa può risalire dal mantello in alcuni punti, portando in superficie il calore e in alcuni casi può arrivare in superficie sotto forma di vulcani. In alcuni luoghi, l acqua minerale naturale può filtrare in profondità sotto la crosta terrestre, raggiungendo zone calde. Qui viene scaldata e ritorna quindi in superficie sotto forma di sorgenti naturali di acqua calda. Come si utilizza per produrre elettricità? Queste acque calde naturali possono essere utilizzate per produrre energia geotermica. Più frequentemente, però, si eseguono delle trivellazioni in zone calde del sottosuolo: l acqua viene pompata in profondità dove viene riscaldata e poi estratta nuovamente e utilizzata per il riscaldamento degli edifici. Se la temperatura è molto alta, l acqua è utilizzata per azionare turbine a vapore per la produzione di energia elettrica. Zone vulcaniche, come l Islanda. Il processo non produce anidride carbonica. L energia geotermica non produce inquinamento; I costi di gestione di una centrale elettrica geotermica sono molto bassi. È difficile trovare siti adatti alla costruzione di centrali elettriche geotermiche; Se non è gestito con attenzione un pozzo trivellato può rimanere privo di vapore e può non essere utilizzabile per diversi decenni; Da un pozzo possono fuoriuscire gas e minerali pericolosi difficili da smaltire.

3 Mondo - Scheda informativa 11 Energia del sottosuolo Il calore del sottosuolo è un tipo di energia solare perché sfrutta il riscaldamento del terreno da parte del sole. Può essere estratta dal calore a bassa temperatura (10-20 C) che si trova negli strati meno profondi della crosta terrestre. Questa fonte di calore rimane a una temperatura relativamente costante e può essere estratta dal terreno stesso o dalle acque sotterranee. Nei sistemi a serpentine nel terreno, dei tubi a U vengono installati appena sotto la superficie del terreno. A questa profondità la temperatura del terreno è mantenuta abbastanza costante dall energia solare indiretta che viene utilizzata da questo sistema. Come è utilizzata per produrre calore? Bisogna installare un circuito di condotti sotterranei all esterno della casa e una pompa di calore al suo interno. L antigelo circola all interno dei condotti assorbendo il calore del terreno circostante. Questo calore viene trasferito in un liquido nel quale viene bollito, compresso e vaporizzato e poi fatto circolare nel sistema per produrre calore. Il sistema può funzionare in senso inverso, prendendo il calore dalla casa e trasferendolo al terreno. Ovunque si possano impiantare condotti appena sotto la superficie terrestre. Alcuni sistemi utilizzano anche pozzi di perforazione e pompe di calore per innalzare la temperatura a C per il riscaldamento a pavimento o con radiatori. Il processo non produce anidride carbonica. Non produce inquinamento; I costi di gestione sono molto bassi; Riduce i costi del riscaldamento e il consumo di fonti non rinnovabili; Le tubazioni sono interrate e quindi l impatto sull ambiente è minimo. L efficienza del sistema varia secondo le stagioni ma l installazione di un numero adeguato di tubi dovrebbe compensare queste variazioni.

4 Mondo - Scheda informativa 12 Energia del moto ondoso Le onde sono il movimento delle acque vicino alla superficie del mare e si formano in seguito all azione del vento. Si stima che la potenza totale delle onde sia di 90 milioni di gigawatt in tutto il mondo. Come è utilizzata per produrre elettricità? Esistono diversi sistemi per utilizzare l energia delle onde: dalla loro cattura, alle boe oscillanti. I dispositivi per la trasformazione della forza delle onde in energia elettrica possono essere fissati alle coste o installati in mare aperto. Due di questi dispositivi sono: Le colonne d acqua oscillante, che contengono una turbina. Le onde sottostanti funzionano come un pistone. Il moto ondoso spinge l aria verso l alto e verso il basso mettendo in moto la turbina collegata a un generatore che produce elettricità. Gli assorbitori puntiformi, che catturano l energia muovendosi in sintonia con le onde. Questo movimento può essere utilizzato per pompare acqua o altro liquido attraverso una turbina collegata a un generatore di energia elettrica. Quasi ovunque nel mondo. L energia del moto ondoso non produce anidride carbonica. Questa risorsa ha un enorme potenziale nei Paesi del Nord Europa; È una fonte di energia più programmabile rispetto al vento; Non ci sono costi di combustibile. Gli impianti devono essere progettati in modo da resistere a condizioni climatiche avverse come le tempeste; I costi di manutenzione possono essere elevati se i sistemi si trovano in alto mare; Al momento non esiste una tecnologia che prevalga sulle altre.

5 Mondo - Scheda informativa 13 Energia delle maree Le maree sono originate dall azione gravitazionale che il sole e la luna esercitano sugli oceani. Questo provoca l innalzamento e l abbassamento del livello del mare due volte al giorno. Le correnti di marea sono correnti in rapido movimento causate dallo spostamento delle acque associato alla differenza di altezza dell acqua. La quantità di energia disponibile dipende dalla portata e dalla velocità della corrente. Poiché sappiamo in che modo il sole e la luna si muovono intorno al nostro pianeta, è possibile prevedere con una certa precisione la quantità di energia che è possibile catturare. Si stima che l energia delle maree in tutto il mondo sia in grado di produrre oltre 3000 gigawatt (GW), ma solamente il 3% si trova in luoghi in cui è facile catturarla. Come è utilizzata per produrre elettricità? Esistono diversi modi per utilizzare l energia delle maree: dalla cattura in lagune o bacini, alle turbine sottomarine, simili a eliche nei flussi di marea. Quando la marea sale le lagune o i bacini artificiali intrappolano l acqua costringendola a passare attraverso turbine che producono elettricità durante il loro riempimento. L acqua viene poi rilasciata lentamente attraverso le turbine per produrre elettricità quando la marea scende. Su un estuario si possono costruire gli sbarramenti di marea. Come le lagune, essi trattengono l acqua e creano un dislivello di marea. L acqua viene poi rilasciata attraverso le turbine per produrre elettricità. I dispositivi sono installati direttamente all interno dei flussi di marea ed estraggono l energia quando l acqua scorre attraverso e sopra le pale come un aerogeneratore.

6 Mondo - Scheda informativa 13 Quasi ovunque nel mondo ma i siti più adatti sono quelli in cui l acqua non può scorrere facilmente, come nelle lagune, vicino ai promontori e negli arcipelaghi. Quanta nidride carbonica produce? L energia dalle maree non produce anidride carbonica. Le maree sono prevedibili; Una volta che l impianto è stato costruito i costi di gestione sono molto bassi e di conseguenza l energia prodotta è poco costosa; Non produce anidride carbonica o rifiuti; Non ha bisogno di combustibile. Gli impianti possono produrre energia solamente quando la marea fluisce all interno o all esterno, ovvero circa 20 ore al giorno; Gli sbarramenti possono essere molto costosi da costruire; Al momento non esiste una tecnologia che prevalga sulle altre.

7 Mondo - Scheda informativa 2 Petrolio Come si è formato? Gli scienziati non hanno ancora stabilito con certezza quale sia l origine del petrolio. Secondo le teorie, si sarebbe formato milioni di anni fa quando organismi morti si depositarono sul fondo degli oceani, dei fiumi e nelle paludi mescolandosi con fango e sabbia. Col tempo si stratificò una quantità sempre maggiore di questi sedimenti. Il calore e la pressione trasformarono questo strato organico in una sostanza scura simile a cera chiamata kerogene. Con il tempo le molecole di kerogene si divisero in molecole più piccole e leggere composte per lo più da atomi di carbonio e d idrogeno. Questo composto si trasformò in petrolio grezzo e in gas naturale in base alla composizione più liquida o più gassosa. Come si utilizza per produrre elettricità? Il petrolio è bruciato per riscaldare l acqua. Il vapore prodotto dalla combustione crea una pressione contro le pale delle turbine facendole ruotare. Le turbine sono collegate a generatori che producono elettricità. Principalmente nel Mare del Nord. 580kg/mWh. Il petrolio è facile da trasportare attraverso gli oleodotti o via mare; Le centrali elettriche a petrolio possono essere costruite ovunque ci siano delle buone vie di comunicazione e una grande disponibilità di acqua per la refrigerazione; Una grande quantità di elettricità può essere prodotta in poco tempo da una sola centrale. La combustione del petrolio produce anidride carbonica che contribuisce all effetto serra. Produce anche altre emissioni, ad esempio di biossido di zolfo. Il petrolio non è rinnovabile. Le riserve mondiali di petrolio si stanno esaurendo rapidamente. Il petrolio è molto costoso rispetto a carbone e gas.

8 Mondo - Scheda informativa 3 Gas Come si è formato? Non si sa ancora con certezza quale sia l origine del gas. Di solito si trova vicino ai giacimenti di petrolio. Secondo la teoria più accreditata entrambi i combustibili si sono formati milioni di anni fa quando organismi morti si depositarono sul fondo degli oceani e dei fiumi e nelle paludi mescolandosi con fango e sabbia. Nel corso del tempo si stratificò una quantità sempre maggiore di questi sedimenti. Il calore e la pressione trasformarono lo strato organico in una sostanza scura simile a cera chiamata kerogene. In seguito, le molecole di kerogene si divisero in molecole più piccole e leggere composte per lo più di atomi di carbonio e d idrogeno. A seconda che questo composto sia più liquido o più gassoso si trasforma in petrolio grezzo oppure in gas naturale. Come è utilizzato per produrre elettricità? Il gas è bruciato in una turbina, simile al motore a reazione di un aereo, ma più grande. La turbina è collegata a un generatore che produce elettricità. I gas caldi di scarico sono poi utilizzati in un secondo ciclo per riscaldare l acqua e produrre vapore ad alta pressione che viene incanalato in una turbina a vapore collegata a un altro generatore che produce altra elettricità. È un sistema molto efficiente. A volte il vapore prodotto negli impianti a ciclo combinato può essere riutilizzato per fornire calore ad abitazioni e uffici o per la produzione della carta e di alcuni prodotti chimici. Mare del Nord e Mare d Irlanda. Si trova anche in Russia, Europa orientale, Norvegia, Medio Oriente e in Africa. 370kg/mWh. Il gas è leggero e facile da trasportare attraverso i gasdotti; Un unica centrale a gas può produrre grandi quantità di elettricità; Le centrali elettriche a gas sono normalmente costruite vicino ai fiumi e alla rete dei gasdotti, ma possono essere impiantate ovunque. La combustione del gas produce anidride carbonica che contribuisce all effetto serra; Il gas non è rinnovabile. Esistono riserve limitate che un giorno si esauriranno; L Italia importa gran parte del gas di cui ha bisogno. Questo significa che l approvvigionamento di energia potrebbe diventare molto costoso se i prezzi all ingrosso dovessero salire.

9 Mondo - Scheda informativa 4 Energia nucleare L energia nucleare è prodotta dalla scissione degli atomi di uranio in particelle più leggere tramite bombardamento con neutroni. Questo processo è chiamato fissione nucleare. Quando l atomo si scinde libera altri neutroni i quali, a loro volta, scindono altri atomi di uranio liberando altri neutroni e così via. Si tratta di una reazione a catena che produce grandi quantità di energia termica. In un reattore nucleare questa reazione è controllabile. La velocità della reazione è tenuta sotto stretto controllo tramite l inserimento di barre che assorbono i neutroni all interno del reattore. Come è utilizzata per produrre elettricità? Il calore prodotto con la fissione nucleare è utilizzato per riscaldare l acqua e produrre il vapore che crea una pressione contro le pale delle turbine facendole ruotare. Le turbine sono collegate a generatori che producono elettricità. Il vapore prodotto nelle moderne centrali nucleari ha una pressione più bassa rispetto a quello delle centrali a carbone e a petrolio. Dove si trova l uranio? In diversi posti in tutto il mondo. Il Canada è il principale esportatore ma l Australia ne possiede la maggiore quantità. Il futuro? La fissione nucleare non produce anidride carbonica. L uranio si trova facilmente ed è poco costoso; Una piccola quantità di combustibile nucleare produce molta energia elettrica; Le centrali nucleari non producono anidride carbonica durante la fissione nucleare. Le centrali nucleari possono essere impopolari tra le persone preoccupate per la loro sicurezza; L energia nucleare non è rinnovabile. Quando l uranio si esaurisce, non può essere sostituito; L energia nucleare produce scorie radioattive che devono rimanere sepolte in contenitori sigillati per molto tempo; Le centrali nucleari non si possono accendere e spegnere facilmente.

10 Mondo - Scheda informativa 5 Energia idroelettrica L energia idroelettrica è prodotta sfruttando la forza dall acqua in movimento e, come per la maggior parte delle altre fonti energetiche rinnovabili, in realtà è energia solare indiretta che regola il ciclo dell acqua sulla terra. La terra riceve 1,5 miliardi di TWh (terawattora) di energia solare ogni anno. Circa un quarto di essa si consuma nell evaporazione di acqua dalla superficie di oceani, laghi e fiumi. Questo significa che il vapore acqueo nell atmosfera è in realtà un enorme serbatoio di energia solare. Quando il vapore condensa gran parte di questa energia viene rilasciata sotto forma di calore. Tuttavia una piccola percentuale, circa lo 0,06%, si trasforma nell energia potenziale gravitazionale della pioggia che cade su montagne e colline. Quando quest acqua scorre a valle la sua energia potenziale gravitazionale si trasforma in energia cinetica. Come si utilizza per produrre elettricità? L energia cinetica dell acqua che scorre fa girare una turbina collegata a un generatore che produce elettricità. Le centrali idroelettriche devono essere costruite nei pressi di grandi laghi, bacini di montagna o in luoghi in cui si possa raccogliere una grande quantità di acqua. Una volta costruito l impianto, i costi sono molto bassi; Non produce anidride carbonica che causa il riscaldamento globale e rende alcuni paesi più caldi e aridi; È rinnovabile: la pioggia che riempie i bacini non si esaurisce mai; L acqua è immagazzinata nelle dighe e quindi è possibile controllare la produzione di elettricità; La produzione di elettricità può essere aumentata molto velocemente per soddisfare una domanda improvvisa; Si può produrre elettricità ininterrottamente purché ci sia acqua a sufficienza. La costruzione delle dighe richiede grandi capitali; Nella costruzione di un bacino vengono sommersi dalle acque terreni preziosi: case e habitat naturali potrebbero andare perduti; I siti adatti a ospitare una centrale idroelettrica, come le regioni montuose, non sempre si trovano nelle vicinanze dei centri abitati, dove serve l energia.

11 Mondo - Scheda informativa 6 Energia eolica Il vento si crea perché il sole riscalda l atmosfera terrestre in modo non uniforme. I venti soffiano quando nell atmosfera l aria calda, che è più densa della circostante aria fredda, sale. Lo spostamento di aria fredda che va a riempire il vuoto parziale (bassa pressione) è ciò che noi conosciamo come vento. Come è utilizzata per produrre elettricità? Le pale di un aerogeneratore funzionano come le ali di un aeroplano. L aria che fluisce intorno alle ali di un aereo crea una bassa pressione al di sopra che solleva il velivolo. Allo stesso modo, l aria che fluisce intorno alle pale di un aerogeneratore crea una bassa pressione che fa girare la turbina. Le pale sono collegate a un generatore che, ruotando, produce elettricità. Ovunque ci sia vento, in genere nelle zone collinari o in mare aperto. L energia eolica non produce anidride carbonica. Una volta che un aerogeneratore è costruito i costi operativi sono molto bassi; Non produce anidride carbonica, che contribuisce all effetto serra; Il terreno occupato da un parco eolico può ancora essere utilizzato per l agricoltura; Il vento è una fonte rinnovabile, quindi non si esaurisce; I parchi eolici sono sicuri e facili da costruire. Non abbiamo alcun controllo sul vento; Gli aerogeneratori si spengono in caso di vento troppo forte o troppo debole; Si possono costruire soltanto in determinati luoghi, di solito zone collinari o costiere;

12 Mondo - Scheda informativa 7 Energia solare L energia solare è l energia proveniente dal sole. Il sole è una stella che produce enormi quantità di energia. Le reazioni della fusione nucleare all interno del suo nucleo trasformano 4,3 milioni di tonnellate di idrogeno in energia ogni secondo. Questa energia poi s irradia nello spazio, in tutte le direzioni. Viaggiando alla velocità della luce, una piccola percentuale di essa raggiunge la terra circa 8 minuti dopo aver lasciato il sole. Come si utilizza per produrre elettricità? Ci sono due modi di utilizzare l energia solare: Le celle solari fotovoltaiche (PV) convertono l energia della luce direttamente in elettricità. Si possono assemblare in pannelli solari e installare sui tetti o sui muri esterni degli edifici. Il fluido all interno di un pannello nero, rivolto verso il sole, si riscalda e viene poi inviato al serbatoio di acqua calda all interno dell abitazione. Da lì il calore è trasferito al sistema idraulico per l uso domestico. Gli impianti solari su vasta scala sono convenienti soltanto nelle zone in cui c è molto sole. Produrre elettricità con i pannelli solari fotovoltaici non genera anidride carbonica. L energia solare è una fonte rinnovabile; L energia solare può essere utilizzata per produrre energia elettrica in luoghi remoti difficilmente raggiungibili dalla rete elettrica; Non produce anidride carbonica che contribuisce all effetto serra; L energia è normalmente generata nel luogo o vicino al luogo in cui sarà usata. Questo mantiene i costi di trasmissione e distribuzione al minimo. Le celle fotovoltaiche non funzionano bene quando il cielo è nuvoloso e non funzionano di notte.

13 Mondo - Scheda informativa 8 Biomassa Tutta la materia vivente, o biomassa, della terra vive in un sottile strato attorno alla superficie del pianeta chiamato biosfera. Si tratta di un enorme riserva di energia continuamente rifornita dal sole tramite la fotosintesi. Per biomassa s intende qualsiasi materia, animale o vegetale, compresi i rifiuti umani e le acque di scarico. Le colture energetiche sono piante appositamente coltivate per farne combustibile. Come si utilizza per produrre elettricità? La biomassa è bruciata direttamente nelle caldaie per produrre vapore che mette in moto una turbina. Questa è collegata un generatore che produce elettricità. Negli impianti più moderni la biomassa può essere convertita in combustibile liquido o gassoso attraverso gassificazione o pirolisi in modo che i combustibili derivati possano essere utilizzati nei generatori azionati da più efficienti turbine a gas. È ovunque intorno a noi. La quantità di anidride carbonica liberata durante la combustione è la stessa di quella assorbita dalle piante durante la loro crescita. È rinnovabile - si possono piantare nuovi alberi e piante per sostituire quelli utilizzati come combustibile; È un sostegno per le aziende agricole perché offre mercati per le loro colture; È un metodo costoso per produrre elettricità; Le centrali a biomassa devono essere costruite nelle vicinanze di grandi depositi per l approvvigionamento di questo combustibile.

14 Mondo - Scheda informativa 9 Celle a idrogeno Come producono energia? L acqua è un composto costituito da idrogeno e ossigeno. Se si fa passare della corrente elettrica nell acqua, essa può provocare la rottura dei legami delle molecole e scinderle in molecole separate di idrogeno e di ossigeno. L idrogeno e l ossigeno vengono rilasciati sotto forma di gas e possono essere raccolti in contenitori separati. Questo processo è noto come elettrolisi. Una cella a combustibile è un dispositivo che utilizza l elettrolisi al contrario. Converte l idrogeno e l ossigeno in acqua producendo elettricità e calore durante il processo. Questo avviene senza che sia necessario bruciare l idrogeno. Dove si trovano? In teoria è possibile usare l ossigeno presente nell aria e l idrogeno presente nell acqua. Quanta anidride carbonica producono? Se l idrogeno è ricavato da fonti rinnovabili le emissioni sono nulle. Gli unici rifiuti prodotti sono acqua e calore, che si possono recuperare; Il funzionamento è totalmente silenzioso; Le celle si possono produrre in una varietà di formati per adattarsi a quasi tutti gli usi. L idrogeno si può produrre usando fonti di energia non rinnovabili; Ci vorrà ancora del tempo prima che l idrogeno diventi disponibile come la benzina; L idrogeno è molto infiammabile.

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