Energie rinnovabili e non rinnovabili

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Data:	21.02.2007
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ENERGIE NON RINNOVABILI

CARBON FOSSILE
Combustibile solido di origine vegetale. Nelle passate ere geologiche, in particolare nel Carbonifero (345-280 milioni di anni fa), gran parte della superficie terrestre era occupata da paludi in cui cresceva una vegetazione lussureggiante che comprendeva molte varietà di felci, alcune grandi come alberi. Man mano che morivano, le piante venivano sommerse dall'acqua: la materia organica dunque non si decomponeva, ma cominciava a subire un lento processo di carbonizzazione, una particolare forma di fossilizzazione consistente nella perdita graduale e continua di atomi di idrogeno e di ossigeno, con il conseguente accumulo di un'alta percentuale di carbonio. In tal modo si formarono i primi giacimenti di torba, ricoperti col passare del tempo da strati di terreno più o meno spessi. In migliaia e milioni di anni la pressione degli strati sovrastanti, i sommovimenti della crosta terrestre e, talvolta, il calore dei vulcani compressero e compattarono gli originari depositi di torba, trasformandoli progressivamente in carbone.
L’invenzione della macchina a vapore e il carbone hanno consentito la nascita delle industrie, la fabbricazione dell’acciaio e della ghisa, la costruzione di locomotive e di navi a motore.
Il declino del carbone è iniziato alla fine della prima guerra mondiale a causa della concorrenza del petrolio. Oggi viene ancora usato per la produzione di energia elettrica e per la produzione di metalli ferrosi nelle industrie siderurgiche.
PETROLIO
Il petrolio è un liquido nero e viscoso si è formato in tempi lontanissimi con l’avanzamento ed il ritiro delle acque marine, in conseguenza degli spostamenti della superficie terrestre; molte sostanze rimasero sepolte unitamente ai sedimenti provenienti da oceani e da fiumi. Questi furono sottoposti a forti pressioni e ad azioni batteriche trasformandosi così lentamente in petrolio. Chimicamente è un miscuglio di idrocarburi in quanto contiene composti di idrogeno e carbonio.
Il petrolio è possibile trovarlo sia sulla terra che nel mare.
L’uso più antico che si conosca del petrolio si ebbe ai tempi biblici quando il bitume che affiorava nel sul suolo veniva usato per calafatare le navi. Spesso gli uomini scavavano in cerca di acqua salata per ottenere il sale commestibile e trovavano invece il petrolio; non sapendo come usarlo lo abbandonavano.Verso la metà dell’ XIX secolo un preparatore di sale, un certo Samuel Kier di Pittsburg, imbottiglio e mise in vendita il petrolio come medicina. Qualche campione arrivò al professor Benjamin Silliman dell’università di Yale nel 1855. Lo analizzò e ne separò le parti più leggere le quali bruciavano nelle lampade meglio dell’olio usato comunemente.
Visitando un campo petrolifero, si vedrebbero uomini intenti ad annusare manciate di fango estratto dagli scavi. Questi lavoratori del petrolio, chiamati trivellatori, cercano tracce di petrolio nel fango ed è possibile riconoscerlo dall’odore. La prima trivellazione riuscita negli USA ebbe luogo a Titusville in Pennsilvania, nel 1859. bastò scavare 21 m per raggiungere il primo giacimento. Oggi i trivellatori arrivano più in basso alla ricerca di petrolio. Nel Texas ci sono pozzi che arrivano fino a 7800 m sottoterra.
Il petrolio è troppo prezioso e le trivellazioni costano troppo perché si possa tirare ad indovinare dove si trova. Le trivellazioni vengono quindi effettuate soltanto se esistono sicuri indizi scientifici di successo. Una trivellazione a vuoto rappresenta per gli investitori un errore costoso.
Pozzo petrolifero e perforatrice
Un pozzo petrolifero viene scavato dalla perforatrice per mezzo della batteria di sonda, costituita da una serie di tubi rotanti e sostenuta dal derrick. Mentre la trivella scava la roccia per accedere al giacimento, il fluido fangoso viene estratto da una pompa. I giacimenti naturali si formano da depositi organici sotterranei mescolati a sabbia e sottoposti ad altissime pressioni, in un processo lungo migliaia di anni. Quello illustrato in figura è confinato da un duomo salino e da pareti di roccia non porosa: non avendo altra via di espansione, all'apertura del pozzo il gas e il petrolio grezzo fuoriescono violentemente dal canale aperto dalla perforatrice.
I principali produttori di petrolio sono: gli USA, il Venezuela, la Russia, l’Arabia Saudita,IL Kuwait, l’Iraq, l’Indonesia e l’Iran.
Il petrolio è uno dei materiali più preziosi che si trovino nella croste terrestre. A causa dei suoi usi molteplici è chiamato poeticamente “ ORO NERO ”.
Il primo e più importante derivato del petrolio fu il kerosene e la benzina. Oggi i principali derivati sono:la benzina, il kerosene, i lubrificanti, i carburanti, l’asfalto,la plastica.....
Buona parte del petrolio viene estratto dai giacimenti situati nei fondali marini dove vengono installate speciali trivelle. Il petrolio grezzo estratto dalla terra viene sottoposto a distillazione frazionata, procedimento che separa il petrolio dal gas. Poi lo si avvia per mezzo di oleodotti in centri industriali anche lontani per sottoporlo alla raffinazione. In seguito alla sempre maggior richiesta dei vari prodotti del petrolio i campi petroliferi hanno raggiunto ormai nel mondo parecchie migliaia e la produzione media annua è di miliardi di ettolitri. Negli U.S.A. esistono riserve di petrolio per oltre 36 miliardi di ettolitri.
METANO
Fu scoperto nel 1778 da Alessandro Volta come prodotto della decomposizione anaerobica nelle paludi. È inoltre presente nei gas naturali, come grisù nelle miniere di carbone e come sottoprodotto della raffinazione del petrolio. È il principale componente dell'atmosfera dei pianeti più esterni, Giove, Saturno, Urano e Nettuno; nell'atmosfera terrestre sembra coinvolto nella formazione delle nubi nottilucenti.
Il metano può essere prodotto artificialmente per idrogenazione del carbonio o dell'ossido di carbonio, per azione dell'acqua sul carburo d'alluminio o per riscaldamento dell'acetato di sodio in presenza di alcali. È utilizzabile come combustibile e nella produzione di idrogeno, acido cianidrico, ammoniaca, acetilene, e formaldeide.
In Italia lo sfruttamento del metano iniziò negli anni’20 come carburante per autoveicoli e solo negli anni ’50 il suo uso si è esteso alle industrie e agli usi civili.
ENERGIE RINNOVABILI
ENERGIA SOLARE
Energia raggiante prodotta nel Sole per effetto di reazioni nucleari e trasmessa alla Terra sotto forma di radiazione elettromagnetica.
L'energia solare, accumulata nell'atmosfera terrestre, negli oceani e negli organismi vegetali è fondamentale per la maggior parte dei processi vitali e dei fenomeni fisici che hanno luogo sulla Terra: è ad esempio indispensabile nel processo di fotosintesi che consente lo sviluppo della vita vegetale; è importante per il ciclo idrologico cui sono associate le precipitazioni; è responsabile dei venti, tuttora utilizzati come risorsa locale di elettricità.
L'energia solare accumulata negli oceani dà luogo a gradienti verticali di temperatura che, inquadrati nell'ambito di un ciclo termodinamico, potrebbero forse essere sfruttati per produrre energia meccanica trasformabile in elettricità; questa possibilità, finora puramente teorica, richiederebbe l'impiego di dispositivi di dimensioni colossali.
Per sfruttare la radiazione solare si ricorre a impianti a pannelli solari, o collettori solari. L'energia così ottenuta può essere usata sotto forma di calore per riscaldare un gas o un fluido, oppure può essere convertita direttamente in elettricità sfruttando l'effetto fotovoltaico e le proprietà fisiche di particolari materiali.
BIOMASSE
Dalle biomasse sono combustibili biologici, come legna, residui del raccolto e letame, che spesso rappresentano la fonte primaria di energia dei paesi in via di sviluppo.
Le biomasse più utilizzate per la fermentazione sono quelle vegetali; mediante la fermentazione si può ottenere gas combustibile.
ENERGIA GEOTERMICA
Manifestazione dei fenomeni interni alla superficie terrestre in forma di calore, eventualmente convertibile in altre forme di energia, direttamente utilizzabili dall’uomo.
All’inizio degli anni Settanta, in coincidenza con la crisi petrolifera, e negli anni seguenti, a causa dei vari insuccessi degli impianti di produzione di energia nucleare, la possibilità di generare energia elettrica sfruttando il calore interno della Terra sembrava uno dei metodi più promettenti fra le cosiddette fonti energetiche alternative. La realizzazione pratica del principio, però, si è mostrata meno immediata e conveniente di quanto creduto, e oggi si tende piuttosto a considerare l’energia geotermica come una fonte integrativa di energia: non in grado di rimpiazzare del tutto altre fonti, ma comunque molto conveniente in alcune situazioni e soprattutto assai sicura dal punto di vista ambientale.
ENERGIA EOLICA
Espressione che letteralmente indica l'energia cinetica posseduta dai venti, ovvero dalle masse d'aria in movimento nell'atmosfera, ma che viene comunemente utilizzata anche per indicare l'energia, elettrica o meccanica, che può venire prodotta da questa, dopo conversione mediante un apparecchio opportuno. Tale energia risulta dalla forza esercitata dal vento sulle pale di un'elica, montata su un albero rotante, che a sua volta è collegato a sistemi meccanici, che possono servire per macinare il grano o per pompare l'acqua, o a un aerogeneratore, che trasforma l'energia meccanica in elettrica.
L'energia eolica è una fra le più antiche forme di energia: i persiani utilizzavano turbine eoliche ad asse verticale già nel VII secolo: servivano a irrigare i terreni coltivati e a macinare il grano. In origine, la ruota che sosteneva le pale dell'elica era orizzontale, fissata su un albero verticale. Il sistema, benché poco efficace, si diffuse in Cina e in gran parte dell'Oriente, e apparve in Europa, inizialmente in Francia e in Inghilterra, all'inizio del XII secolo

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.

ENERGIA IDRAULICA
Forma di energia ottenuta mediante la caduta d'acqua attraverso un dislivello; è una risorsa naturale, disponibile ovunque esista un considerevole flusso costante d'acqua. Attualmente lo sfruttamento dell'energia idraulica richiede costruzioni estese che includono bacini artificiali, dighe, canali di derivazione, e l'installazione di grandi turbine e di generatori elettrici (vedi Produzione di energia elettrica). La produzione di energia idroelettrica richiede un grande investimento di capitali, e non è pertanto economicamente conveniente in regioni che dispongono di carbon fossile o di petrolio a relativamente basso prezzo; tuttavia, non va sottovalutato che il costo del combustibile necessario per alimentare un impianto termoelettrico è maggiore del costo di funzionamento di un impianto idroelettrico. Inoltre, le crescenti preoccupazioni ambientali, che stanno focalizzando l'attenzione sulle fonti di energia rinnovabili, hanno recentemente fatto aumentare l'interesse per questo tipo di energia.
L'uso dell'energia idraulica risale all'antichità: già i greci e i romani usavano ruote idrauliche per la macinazione del grano.
All'inizio dell'Ottocento l'energia idraulica, che aveva giocato un ruolo importante nella rivoluzione industriale, diede impulso alla crescita delle industrie tessile, conciaria e meccanica. La macchina a vapore era già stata sviluppata, ma il carbone era scarso e la legna era un combustibile poco soddisfacente. L'energia idraulica contribuì allo sviluppo delle prime città industriali finché, dalla metà del XIX secolo, l'apertura dei canali navigabili rese possibile l'approvvigionamento di carbone a buon mercato.
Sezione trasversale di una diga
La diga è uno sbarramento posto lungo un corso d'acqua che ne blocca il normale flusso in modo da creare una riserva utilizzabile, ad esempio per la produzione di energia elettrica. In una centrale idroelettrica l'acqua proveniente da una condotta forzata aziona una turbina; quest'ultima trasforma l'energia potenziale e cinetica del flusso in energia meccanica che alimenta i generatori di corrente. L'elettricità prodotta viene quindi inviata a un trasformatore e, attraverso le linee di trasmissione, a una sottostazione che la distribuisce all'utenza.
ENERGIA DEL MARE
L’energia dell’oceano viene utilizzata in due modi, con il movimento delle maree e con la differenza delle temperature. L’alternazione delle maree mette in movimento enormi masse d’acqua che vengono sfruttate con i sistemi usati per l’energia idraulica. Questa forma di energia non interessa l’Italia come agli altri paesi che si affacciano sul Mar Mediterraneo dato che il fenomeno delle maree è di poca importanza. Un altro modo di utilizzare l’energia del mare è la differenza di temperature fra le acque in superficie, più calde, e quelle in profondità, più fredde. Anche con salti di 20° si può ottenere energia.