Capitolo 1 Il concetto di energia e di fonte energetica

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Bonaventura Colli
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1 Sommario Parte I Cosa è l energia e quali sono le sue fonti 7 Capitolo 1 - Il concetto di energia e di fonte energetica 9 Capitolo 2 - Panorama mondiale delle fonti energetiche 13 Capitolo 3 - Energia e ambiente 17 Parte II La fonte energetica più importante oggi nel mondo: il petrolio 21 Capitolo 1 - Dove e come nasce 23 Capitolo 2 -Produzione e riserve: oggi e domani 27 Capitolo 3 - Il prezzo e i consumatori di petrolio 31 Parte III La fonte energetica più importante di domani: il gas naturale 35 Capitolo 1 - Dall era del petrolio all era del gas naturale 37 Capitolo 2 - Gas convenzionale e non convenzionale 40 Capitolo 3 - Trasporto e consumo di gas naturale 44 Parte IV La fonte energetica più inquinante: il carbone 49 Capitolo 1 - Il re carbone 51 Capitolo 2 - La fonte inquinante per eccellenza 55 Capitolo 3 - Una fonte energetica dal lungo futuro 59

prezzo e i consumatori di petrolio 31 Parte III La fonte energetica più importante di domani: il gas naturale 35 Capitolo 1 - Dall era del petrolio all era del gas naturale 37 Capitolo 2 - Gas

2 Parte V La fonte energetica più rischiosa: il nucleare 63 Capitolo 1 - Le grandi catastrofi nucleari 65 Capitolo 2 - Una fonte energetica che non decolla 69 Capitolo 3 - Paura e conforto 73 Parte VI Le fonti energetiche dell immediato futuro 77 Capitolo 1 - L energia solare 79 Capitolo 2 - L energia eolica 83 Capitolo 3 - L energia da biomassa 87 Parte VII Le fonti energetiche del prossimo futuro 91 Capitolo 1 - L energia da rifiuti 93 Capitolo 2 - L energia idrica 97 Capitolo 3 - L energia geotermica 101

1 - L energia solare 79 Capitolo 2 - L energia eolica 83 Capitolo 3 - L energia da biomassa 87 Parte VII Le fonti energetiche

3 Capitolo 1 Il concetto di energia e di fonte energetica E=mc 2.QuestaèlarelazionediEinstein,checollega energia con materia. Entrambi i fattori sono due facce della stessa medaglia di un sistema fisico. Da questa semplice equazione si evince che la massa (m) può essere trasformata in energia (E) e viceversa. Nella formula, c rappresenta la velocità della luce nel vuoto, pari a chilometri al secondo. A causa del suo elevato valore, si deduce che per ottenere quantità enormi di energia è sufficiente convertire quantità di materia minuscole. L energia è retta da due leggi fondamentali: la prima, chiamata Legge della conservazione (o Primo principio della termodinamica), afferma: «L energia in un sistema isolato non può essere creata o distrutta, ma solo trasformata». Il Secondo principio afferma invece: «In ogni trasformazione energetica si passa da una energia superiore a una inferiore e quest ultima è il calore». Il termine energia deriva dal greco energheia, usato da Aristotele nel senso di azione efficace, composto da en =particellaintensivaedergon =capacitàdiagire. I due principi della termodinamica regolano il comportamento delle fonti energetiche, misurando le quali èpossibileprevederequantolavorounsistemaèin grado di compiere. Soltanto una piccola parte dell energia solare irraggiata arriva sulla Terra ma essa è stata più che sufficiente a dare vita e a mantenere in vita il nostro mondo. Da un punto di vista pratico si preferisce però consi-

Nella formula, c rappresenta la velocità della luce nel vuoto, pari a 300.000 chilometri al secondo.

4 10 / Riccardo Varvelli derare come fonti di energia quelle che possono generarla essendo direttamente e immediatamente sfruttabili. Per questa ragione, vengono chiamate fonti primarie quelle reperibili direttamente in natura, mentre si parla di fonti secondarie per quelle trasformate dalle primarie per usi diffusi come l elettricità. Le fonti energetiche oggi conosciute e utilizzate vengono suddivise in due grandi famiglie: le energie rinnovabili e quelle non rinnovabili. Si parla molto delle prime (in termini quasi sempre entusiastici e positivi), anche se esse incidono ancora poco sui consumi attuali e sul futuro anoivicino.siparlamenodelleseconde,equasisempre in termini accusatori e negativi, che invece oggi costituiscono circa il 90% dei consumi mondiali. Le energie rinnovabili sono almeno sei: quella di fonte idrica, quella di fonte eolica (il vento), l energia derivante dal calore e/o dalla luce del Sole, l energia da biomasse (vegetali o animali), l energia derivante dal trattamento dei rifiuti e la fonte geotermica. Una delle fonti energetiche rinnovabili più antiche, anzi la più antica e utilizzata in larga scala fino al Diciottesimo secolo, è stata il legno che, nel passato, costituiva una categoria a sé stante. Oggi il legno (che ancora si utilizza) si può far rientrare nella famiglia delle biomasse. Anche l energia eolica era ben conosciuta dagli antichi. La vela nasce appunto per utilizzare la forza del vento e per traghettare da una sponda all altra navi, battelli e barche. Pure i mulini a vento appartengono alla famiglia eolica ; alcune vestigia di questi le possiamo ancora osservare in Olanda o in alcune isole greche, a dimostrazione del grande uso fatto di questa energia nei secoli passati. Una fonte rinnovabile mai entrata nelle statistiche mondiali, eppure per alcuni Paesi importante, è lo

elettricità. Le fonti energetiche oggi conosciute e utilizzate vengono suddivise in due grandi famiglie: le energie rinnovabili e quelle non rinnovabili.

5 Che cos è l energia / 11 sterco animale. Ancora oggi centinaia di migliaia di nomadi dell Afghanistan, del Kazakistan, del Turkmenistan, dell Iran orientale, del bacino del Tarim in Cina utilizzano lo sterco di cammello come unica fonte di calore. I territori nei quali vivono questi nomadi non hanno altra fonte di energia, neanche quella derivante dal legno. Il deserto non offre altre opportunità e così i Kouchi, una delle tribù più numerose del Nord dell Afghanistan, non solo utilizzano ma commercializzano lo sterco raccolto giorno per giorno dalle donne vedove oripudiate seccatoeridottoatavolettedelpesodi 200 grammi l una. Essi sanno che la produzione media giornaliera di sterco è pari a 1,5 chilogrammi per cammello. Essendo stati censiti in Afghanistan cammelli, la produzione annuale di questa fonte energetica è pari a oltre 1,5 milioni di quintali di sterco, ponendo questa risorsa fra le principali fonti energetiche afgane. Di un altra energia rinnovabile non si fa menzione nelle statistiche ufficiali pur essendo presente in ogni dove: l energia umana. L uomo è una fonte di energia notevole. Lo era molto di più in passato, quando non c erano mezzi di trasporto, macchine di sollevamento, impianti di trasformazione e robot. Tutto il lavoro prodotto derivava allora da energia umana. Purtroppo per ora nel panorama delle energie manca e mancherà ancora per molto tempo l energia intellettuale, così come non è mai stata presa in debita considerazione l energia animale ancora diffusamente utilizzata nel mondo (si pensi agli asinelli ancora operativi in alcune zone di Sicilia e Sardegna, i dromedari che tirano l aratro in Egitto e nel resto dell Africa del Nord, gli elefanti che spostano tronchi nel continente indiano, i cani esquimesi che trainano le slitte in Groenlandia, i cammelli che attraversano in carovana il deserto del Tarim).

calore. I territori nei quali vivono questi nomadi non hanno altra fonte di energia, neanche quella derivante dal legno.

6 12 / Riccardo Varvelli Rimaniamo per ora alle classiche sei fonti citate. Le fonti energetiche primarie rinnovabili sono quelle per le quali non dovrebbe esistere la condizione di esaurimento. Mentre è certo che il petrolio sulla faccia della Terra esiste in quantità finita (con tutte le difficoltà e le incertezze per determinarla) e che, se si dovesse continuare nel tempo a utilizzarla con l intensità attuale, prima o poi si esaurirà (e lo stesso discorso vale per il gas naturale, per il carbone e per l uranio), esistono invece fonti energetiche che si possono considerare rinnovabili perché ci sono condizioni grazie alle quali, una volta utilizzate, si rigenerano. Si pensi all acqua e al suo ciclo. L acqua cade dal cielo grazie alla condensazione dell umidità presente nell atmosfera e, attraverso fiumi e canali, raggiunge il mare e i laghi o viene assorbita dalle piante e da qui, per evaporazione, ritorna in atmosfera. Anche se viene consumata per uso alimentare, agricolo, domestico, industriale, l acqua ritorna in circolo, a differenza del carbone che, una volta utilizzato (e cioè bruciato), oltre che calore ed energia, produce sostanze gassose (quasi tutte dannose alla salute) che non ricostituiscono la materia prima originaria e cioè il carbone stesso. Le fonti energetiche rinnovabili, si è detto, sono sei (non tenendo conto dell energia umana e di quella animale). Il mondo ha a disposizione pertanto molte alternative e non sarà necessario attendere la fine del petrolio o del gas naturale per ricorrervi. Il processo sostitutivo è già in atto. L incidenza delle energie rinnovabili rispetto al totale dell energia prodotta al mondo è andata aumentando nel tempo, in valore sia assoluto sia percentuale.

con l intensità attuale, prima o poi si esaurirà (e lo stesso discorso vale per il gas naturale, per il carbone e per l uranio), esistono invece fonti energetiche che si possono considerare

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