Presentazione dell'energia

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Testo

Presentazione dell’energia
Definiamo l’energia: essa (dal greco érgon=lavoro) costituisce la principale risorsa in grado di consentire lo sviluppo economico di una società. Esiste infatti una stretta corrispondenza tra crescita economica e incremento dei consumi energetici, infatti per ciascun paese il consumo di energia è determinato dal livello di attività produttiva.
Parlare di energia significa quindi parlare di uno dei grandi indicatori che vengono utilizzati per stabilire il livello di sviluppo economico di un paese.
Gli scienziati hanno tentato di farlo partendo dai suoi effetti visibili, o meglio dalle sue conseguenze e sono così arrivati a definirla come la capacità di compiere lavoro (in materie scientifiche più che altro) che un corpo o un sistema possiede. L’unità di misura dell’energia è il joule. Ai fini pratici tuttavia ci si riferisce alla chilocaloria, meglio nota come caloria, e ai suoi multipli e sottomultipli (chilowattora, tec, tep e piccola caloria),
L’energia che utilizziamo deriva quasi interamente (99,98%) dall’energia solare, una potentissima fonte di calore che fluisce continuamente sulla superficie terrestre. La maggior parte dell’energia solare dà origine al clima (luce e calore), mentre una quota piccolissima, pari allo 0,1%, viene trasformata in energia chimica attraverso la fotosintesi clorofilliana effettuata dai vegetali, gli unici convertitori in grado di intercettare l’energia solare e di trasformarla in cibo; gli animali e l’uomo, che invece non sono in grado di alimentarsi dalla materia inorganica, assumono energia sotto forma di cibo già trasformato, ogni volta che si nutrono di vegetali o di altri animali che si sono a loro volta nutriti di vegetali. Infine, una parte minima di energia (0,02%) proviene dalle maree e dal calore interno della terra.
Le forme dell’energia
Le forme d’energia sono varie:
-Energia cinetica che può essere trasformata in
-Energia meccanica, ossia energia ordinata finalizzata a un lavoro.
-Energia chimica, che consiste nell’energia immagazzinata negli alimenti e nei combustibili (legna, carbone, petrolio, gas naturale). Si trasforma in
-Energia termica attraverso cambiamenti nella struttura molecolare, determinati dal processo di combustione: quando brucio legna, carbone o petrolio provoco una reazione che trasforma l’energia chimica in energia termica. L’energia termica si trasforma in
-Energia meccanica attraverso le macchine (animate e inanimate).
-Energia elettrica. All’inizio del secolo scorso risale la scoperta dell’energia elettrica posseduta da un corpo in virtù della posizione reciproca delle particelle cariche positivamente e di quelle cariche negativamente che lo compongono. Questa scoperta tuttavia non riuscì a trovare subito un’applicazione diffusa. E’stato solo a partire dalla fine dell’Ottocento che l’economia occidentale ha iniziato ad elettrificare il proprio sistema energetico e ha poi proseguito trasformando in energia elettrica una frazione sempre maggiore dell’energia meccanica originata dall’acqua e di quella termica originata dai combustibili, ottenendo nel primo caso energia idroelettrica, e nel secondo energia termoelettrica.
Oggi nel mondo circa il 30%-35% delle fonti primarie di energia (cadute d’acqua, combustibili fossili e uranio, che vedremo tra breve) viene trasformato in elettricità. Questa percentuale è destinata a crescere ancora in futuro, grazie ai miglioramenti tecnici che si prevede di poter apportare al processo di produzione dell’energia elettrica.
Un’elevata penetrazione elettrica è considerata dagli economisti un indice di benessere e di sviluppo; analogamente, la rete elettrica è ritenuta, al pari di quella dei trasporti, un indiscusso fattore di civiltà.
-Energia nucleare (vedi energia nucleare)
Come e quali sono le fonti dell’energia
Convenzionalmente le risorse energetiche vengono ripartite in due grandi categorie: quelle rinnovabili (flussi) e quelle non rinnovabili (scorte).
Le fonti rinnovabili sono fonti che non si esauriscono e non sono inquinanti, anche se il loro utilizzo presenta molti limiti.
In Europa è notevole la produzione di energia idroelettrica, ricavata dallo sfruttamento delle acque correnti o attraverso la costruzione di bacini artificiali.
Altre fonti sono il vento, il sole, il calore proveniente dal sottosuolo, il mare. Queste energie sono attualmente poco utilizzate poiché dipendono fortemente dalla morfologia del territorio, dalle condizioni climatiche, hanno una resa molto bassa, non sono trasportabili e quindi devono essere utilizzate nel luogo di produzione.
L’acqua viene utilizzata per azionare le pale dei mulini e le turbine delle centrali idroelettriche. Essa genera, attraverso il movimento, energia idroelettrica. Quest’ultima costituisce oggi più del 5% di tutta l’energia prodotta nel mondo. Per ottenerla si usano impianti (centrali idroelettriche) formati in genere da un bacino per la raccolta dell’acqua, da un sistema per il convogliamento di tale acqua alle turbine, e infine da generatori per la trasformazione dell’energia cinetica dell’acqua in elettricità. I problemi relativi alla produzione di energia idroelettrica consistono essenzialmente nel crollo delle dighe.

Diga di Norris, Tennessee , fu costruita sul fiume Clinch nel 1936.
Le biomasse impiegate per la produzione di energia sono costituite in percentuale larghissima dal legname e in quantità minime da alcune piante tropicali (euforbiacee) e da escrementi animali (come il “cow dung” impiegato in India). Esse sono utilizzate soprattutto nei paesi in via di
sviluppo come combustibile per produrre energia termica. L’energia proveniente dalle biomasse equivale oggi a circa il 10% del totale dell’energia prodotta nel mondo. Essa viene consumata sul posto ed è pertanto fuori dai circuiti commerciali dell’energia.
L’impiego delle biomasse per la produzione di energia comporta una serie di problemi. Il primo dei quali è costituito dalla riduzione della superficie delle foreste. Si ricorda a questo riguardo che la conservazione del patrimonio forestale può essere garantita soltanto dall’adozione di adeguate pratiche di gestione: esse consistono nel mantenimento dei tassi di utilizzazione al di sotto dei tassi di ricostituzione naturale, oppure in interventi tecnologici in grado di sostituire i processi naturali (es. rimboschimento artificiale).
Quando queste pratiche non sono rispettate la foresta arretra dando luogo a un a serie di conseguenze negative, le più note delle quali sono l’erosione del suolo, la desertificazione e l’accelerazione dell’effetto serra.
Un’altra fonte di energia rinnovabile, anzi praticamente inesauribile dal momento che non richiede alcun tipo di intervento per la sua conservazione, è quella eolica. L’utilizzo su larga
Aerogeneratori L'energia eolica, una delle fonti alternative di energia meno dannose per l'ambiente, presenta lo svantaggio di poter essere sfruttata solo in località ventose, dove la velocità media dell'aria è almeno di 21 km/h. I 4000 aerogeneratori di questa stazione presso il passo del monte San Gorgonio, in California, forniscono l'elettricità a tutta Coachella Valley.
scala di quest’energia è però reso problematico dall’irregolarità della forza e della direzione dei venti, e inoltre dalle difficoltà relative all’accumulazione di essa. I paesi e le regioni più adatte allo sfruttamento di questo tipo di energia sono quelle dove il vento soffia a velocità e direzione costanti: tra esse la Danimarca, l’Olanda, la California e la Patagonia.
La ricerca tecnologica per rendere vantaggiosa l’energia eolica è indirizzata agli studi su nuovi materiali e alla sperimentazione di forme di controllo sempre più avanzate. La percentuale di energia eolica oggi prodotta nel mondo è irrilevante.
Le fonti energetiche non rinnovabili, cosiddette perché la velocità con cui i processi geologici le producono è infinitamente minore di quella con cui le civiltà le utilizzano, sono quelle destinate prima o poi ad esaurirsi, in quanto si consumano con l’uso. Il loro impiego non può continuare per sempre e alla fine, se non si trovano i sostituti, subentrerà la scarsità.
Esse sono costituite soprattutto dai combustibili fossili: carbone, petrolio e gas naturale, che sono le fonti primarie di gran lunga più utilizzate per la produzione di energia elettrica (termoelettrica), meccanica e termica. La percentuale di energia proveniente dai giacimenti fossili è pari a circa l’80% del totale dell’energia prodotta nel mondo e si suddivide all’incirca nel modo seguente: 24% deriva dal carbone, 35% dal petrolio, 21% dal gas naturale.
Nel breve e medio termine non è prevista scarsità fisica di queste risorse. I problemi relativi al loro utilizzo sono piuttosto legati al fatto che esse costituiscono una minaccia per la stabilità del clima globale per via del riscaldamento dell’atmosfera causato dall’effetto serra. Anche se vi sono incertezze relativamente alla gravità del fenomeno, il problema tuttavia sussiste ed è tale da porsi al centro delle riflessioni sul futuro del genere umano.
Alle possibili conseguenze negative derivanti dall’immissione di anidride carbonica nell’atmosfera, si aggiungono i danni alla salute umana causati dalle emissioni di cancerogeni, quali piombo, ossido di carbonio e ossidi di azoto. Infine esistono i rischi di incidenti o catastrofi, con vittime immediate e dispersioni di sostanze tossiche ad effetto differito, delle quali è difficile misurare la concentrazione a distanza.
Un’altra fonte energetica non rinnovabile e che tuttavia non pone problemi di scarsità per il futuro prossimo è l’uranio, i cui giacimenti si trovano principalmente in Canada, Stati Uniti, Australia, Sudafrica e Brasile.
Nelle centrali nucleari si usa l’energia di fissione dell’uranio per riscaldare acqua che, sotto forma di vapore, aziona una turbina per la produzione di energia elettrica. Da questo punto in avanti nulla distingue una centrale nucleare da una centrale termoelettrica a carbone, a gasolio o a gas naturale. I problemi relativi all’utilizzo di uranio sono, al pari di quelli causati dall’impiego dei combustibili fossili, di due ordini. Da un lato, essi si riferiscono ai pericoli che sono intrinseci all’utilizzo stesso della risorsa, e dall’altro ai rischi che possono sorgere a seguito di incidenti o catastrofi.

LE RESE ENERGETICHE
legna
1 Kg
3.600 calorie
carbon fossile
1 kg
6.000-9.000 calorie
petrolio
1 kg
10.000 calorie
gas naturale
1 Kg
8.000 calorie
uranio
1 kg
20 miliardi di calorie
Oggi il consumo di energia nel mondo è pari a circa 40.000 calorie pro capite al giorno, corrispondenti ad un totale di 9 miliardi di tep; esso raggiunge le 110.000 calorie pro capite al giorno nei paesi industrializzati (che comprendono il 25% della popolazione mondiale), mentre è quasi dieci volte più basso in quelli in via di sviluppo, dove in parecchi casi gli individui sono così poveri da non avere neppure accesso al mercato dell’energia e da trovarsi quindi costretti a vivere delle fonti energetiche tradizionali (cibo, animali, legna).
La differenza nei consumi energetici tra paesi ricchi e poveri è uno degli indicatori principali del divario di benessere.
L’obiettivo di ridurre questa disparità, implica dunque anzitutto un incremento delle disponibilità energetiche nei paesi in via di sviluppo (che comprendono all’incirca il 75% della popolazione mondiale). Tale incremento, che a parere di alcuni studiosi potrebbe realizzarsi attraverso nuovi e continui perfezionamenti tecnologici finalizzati a diminuire i costi della produzione dell’energia, è però ostacolato dalla consapevolezza dei danni di carattere ambientale che ogni aumento nell’uso globale delle risorse energetiche rischia di portare con sé.
Ne consegue pertanto che le decisioni relative agli investimenti necessari per incrementare la crescita economica dei paesi in via di sviluppo si presentano in maniera estremamente complessa e problematica.
Di tale complessità sono indici i contrasti e le opposizioni che hanno caratterizzato finora le conferenze internazionali (Stoccolma 1987, Rio de Janeiro 1992, Roma 1995, Kyoto 1997, dove si è giunti al protocollo ononimo) intese a conciliare lo sviluppo economico e il relativo fabbisogno energetico da un lato, con la salvaguardia dell’ambiente dall’altro. L’introduzione di normative, leggi e regolamenti è infatti subordinata alla realizzazione di accordi fra nazioni con interessi diversi, sistemi politici differenti, gradi di industrializzazione dissimili, priorità disomogenee nella scelta tra profitto immediato e conseguenze a lungo termine.
Il carbon fossile
Il carbon fossile è stata la prima fonte energetica utilizzata in Inghilterra, per produrre il vapore necessario ad azionare le macchine a vapore.
In Europa i giacimenti di antracite e litantrace (cioè il carbone più utilizzato nell’industria) si trovano in territori geologicamente antichi, in una fascia che va dal Regno Unito ala CSI attraversando la Polonia e la Germania.
La lignite meno utilizzata a causa del basso potere calorifico, si trova nel basso Reno, in Sassonia, Boemia, Spagna, Francia, Italia, Ungheria e nei Balcani.
Il petrolio
Il petrolio è il principale combustibile fossile liquido, a bassi costi di estrazione, è facilmente trasportabile ed è meno inquinante del carbone e ha un alto potere calorifero.
Lo sfruttamento del petrolio e l’industria petrolifera sono stati determinanti dall’invenzione del motore a combustione interna, dalla diffusione dell’uso dell’automobile e dallo sviluppo di tutte le industrie che consumano prodotti derivati dalla raffinazione del petrolio greggio.
In complesso l’Europa dispone di scarse risorse petrolifere.
Piattaforma petrolifera Ancorata al di sopra del giacimento, questa piattaforma petrolifera galleggia sulla superficie del mare grazie a gigantesche basi piene d'aria. I pozzi in mare aperto contribuiscono alla produzione mondiale annua di petrolio per il 25% circa.
Il gas naturale
Il gas naturale è una miscela gassosa essenzialmente composta da idrocarburi che ha un potere calorifero molto elevato, e facilmente trasportabile ed è il combustibile meno inquinante.
I maggiori giacimenti si trovano nella CSI.
L’energia nucleare
Agli inizi degl’anni ottanta, la necessità di diversificare le fonti energetiche ha spinto i paesi europei a utilizzare l’energia nucleare per la produzione di elettricità.
La materia principalmente usata in queste centrali è l’uranio che la CSI produce per il 31,9 %.
In primo momento la produzione di energia nucleare cresceva al ritmo del 20 % all’anno per gli immediati vantaggi economici. A metà degl’anni ottanta si sono verificati due terribili incidenti nucleari che anno spinto molti paesi tra cui il nostro all’abbandono.
Problema
.La continua crescita della popolazione mondiale (si prevede che, dai circa 6 miliardi attuali, arrivi agli 8 miliardi intorno al 2020), l'aumento del livello di vita nei paesi industrializzati e il crescente fabbisogno di energia dei paesi in via di sviluppo (America latina, Asia, Africa, e in particolare India, Cina, Brasile e Indonesia) fanno prevedere che il consumo mondiale di energia continuerà a crescere a un ritmo di circa 1,5% all'anno. Questo scenario genera nei governi motivate preoccupazioni, sia perché le risorse energetiche oggi più utilizzate sono limitate, sia perché le tecniche necessarie per il loro utilizzo causano inquinamento ambientale e alterano l'equilibrio ecologico del pianeta. Ne segue che attualmente, una delle principali preoccupazioni dei governi in fatto di risorse energetiche sia la ricerca di fonti alternative a quelle tradizionali, possibilmente non inquinanti e non esauribili, e il risparmio di energia.
Le risorse identificate come recuperabili, tecnicamente ed economicamente, con tecnologie attuali e a prezzi correnti vengono chiamate "riserve accertate". Queste valutazioni vengono solitamente effettuate da parte delle compagnie energetiche, per meglio orientare i loro investimenti, e come tali non sempre sono totalmente oggettive. Talvolta si suppone che le riserve accertate siano le uniche risorse esistenti. In realtà, anche altre risorse con caratteristiche geologiche ed economiche incerte fanno parte delle risorse di base.
I combustibili fossili, sono risorse accertate il carbon fossile e la lignite; il petrolio convenzionale e non convenzionale (greggio pesante, bitume naturale e olio di scisto); e il gas naturale (in argilliti devoniane, in formazioni di sabbia compatta, in acquifere geopressurizzate e in strati di carbone). Risorse ulteriori, di cui il totale e il recupero economico sono incerti, sono considerate "incidentali". Nel caso degli idrati di metano intrappolati nel permafrost o dell'uranio naturale (e dei suoi idrati) nell'acqua di mare, le quantità esistenti sono elevate, ma tutti i dati sulla capacità di sfruttamento di queste risorse sono incerti. Si può ritenere che le migliorate conoscenze geologiche, insieme ai progressi tecnologici, renderanno possibile una stima più accurata delle risorse di base.
I combustibili fossili non sono distribuiti uniformemente nel mondo: quasi il 70% delle riserve mondiali accertate di petrolio recuperabile si trova in Medio Oriente, mentre il gas naturale si trova per il 29% in Medio Oriente e per il 43% negli stati dell'ex Unione Sovietica. Le risorse a recupero totale e la maggior parte delle sabbie bituminose e del bitume mondiale si trovano, invece, nell'America settentrionale, negli stati dell'ex Unione Sovietica e in piccola parte in Cina. Questa distribuzione non uniforme causa alle diverse nazioni problemi quali la dipendenza dall'importazione, la difficoltà degli approvvigionamenti, la fluttuazione dei prezzi, che si traducono spesso in problemi politici, e la preoccupazione di diversificare le risorse, per rendersi sempre più indipendenti da altri paesi per gli approvvigionamenti.
Attualmente, in Europa occidentale il consumo annuale di combustibili fossili è di circa 3 tep per abitante, mentre arriva a 8 tep negli Stati Uniti. Il consumo mondiale di queste riserve oggi è pari a 8 miliardi di tep, e dovrebbe salire fino a 14 miliardi intorno al 2020: gran parte della domanda viene da paesi in via di sviluppo. A questi paesi certamente non si può chiedere di ridurre il consumo energetico, nè di volgersi verso fonti alternative, oggi ancora estremamente costose. A questo ritmo, le riserve mondiali di petrolio e di gas si saranno esaurite fra cinquant'anni, quelle di carbone fra un paio di secoli.
Una risorsa energetica aggiuntiva, potenzialmente importante, che non crea praticamente emissioni di gas a effetto serra, è l'energia nucleare. Nel mondo esistono circa 430 impianti nucleari attivi, con una capacità totale di generazione di circa 340 GW (1 GW, o gigawatt, corrisponde a un miliardo di watt). Più di 30 paesi hanno impianti di energia nucleare operativi o in costruzione, che forniscono circa il 18% dell'elettricità generata nel mondo (con una punta superiore al 75% in Francia).
In generale, tuttavia, lo sviluppo dell'energia nucleare si è arrestato di fronte alla preoccupazione della popolazione per la sicurezza operativa, la gestione delle scorie radioattive e la proliferazione delle armi nucleari. Questi tre aspetti costituiscono i problemi più importanti dell'industria nucleare, e per il momento, pongono al suo sviluppo un limite molto inferiore al potenziale tecnico. Mantenendo l'attuale livello di uso dell'uranio (al di sotto delle 60.000 tonnellate annue), si stima che questa risorsa possa venire estratta ancora per 64 anni con un costo di circa 130 dollari/kg. Inoltre, ritrattando e riciclando l'uranio e il plutonio, si potrebbe aumentare fino al 50% il numero di anni di disponibilità di tale combustibile. Un ulteriore incremento di disponibilità potrebbe derivare dall'uso di reattori autofertilizzanti.
Riporto qui un articolo che parla proprio del problema
“Sovrasfruttamento delle risorse naturali: il problema del nuovo millennio.
Oggi, alle soglie del nuovo millennio, la specie Homo Sapiens Sapiens, che si è mostrata capace di intervenire sugli ecosistemi con alterazioni di entità e qualità tali da modificare gli stessi processi ecologici naturali, trascorsi circa 10.000 anni da quando iniziò a produrre cibo, utilizzando le tecniche dell’agricoltura e dell’allevamento, ha chiuso definitivamente Chernobyl e, con lei un’era: l’epoca del nucleare che comunque rimane il 6% delle fonti energetiche mondiali. Infatti lo sfruttamento disordinato e spregiudicato dell’uranio è stato accantonato, ma, di certo, non a favore delle energie rinnovabili, in quanto, oggi, l’unica vera risorsa energetica, e di guadagno, è il petrolio. E se l’andamento del costo dell’oro nero ci preoccupa non poco l’intero globo a causa della forte influenza che ha sul prezzo di luce, benzina e materiali derivati, la società rimane incurante dello squilibrio, creatosi proprio a seguito di questo utilizzo sfrenato e senza regole delle risorse planetarie. Oggi un quinto dell’umanità- quello più ricco- consuma circa il 58% dell’energia mondiale, parallelamente al quinto più povero che ne utilizza meno del 4%, e che, tuttora, non ha elettricità e ricorre alla biomassa. Ormai è chiaro: se l’evoluzione del sistema mondiale verrà lasciata proseguire secondo le tendenze attuali senza interventi mirati e consapevoli, si produrrà una crisi su scala mondiale verso la metà del secolo. Eppure, nonostante il forte allarme lanciato dai più autorevoli studiosi, sono ancora deboli i segni di una inversione degli attuali rapporti tra la natura e l’uomo, che, invece, concentra tutta la sua attenzione sul progresso tecnologico e delle telecomunicazioni che, paradossalmente, invece di diventare un mezzo utile e determinante alla miglior resa delle fonti energetiche, ha suggerito l’idea di superiorità e indipendenza dal mondo naturale. Così, da una lato la scienza viene riconosciuta come la forza liberatrice, dall’altro come sfruttamento smisurato e spregiudicato. E dal momento che la correttezza delle scelte ambientali dipende da quanto gli uomini sono capaci di riconoscere e accettare la propria natura biologica, allora è ovvio che qualcosa deve cambiare a partire dall’economia di rapina dei singoli stati in ordine ad una ecologicamente sostenibile. Ma se ciò non avverrà, quello che è un rischio si trasformerà in realtà, e allora l’uomo non avrà più nessun’altra scelta, se non quella di accettare la sua completa rovina e distruzione. ”

Esempio



  


  1. Cactus

    Phemoennal breakdown of the topic, you should write for me too!