Tipologia di fonti energetiche

Quando si parla di energia la prima distinzione da fare è quella tra due tipologie di fonti energetiche:

x fonti primarie, che sono quelle presenti in natura prima di aver subito una qualunque trasformazione;

x fonti secondarie, che sono invece quelle che derivano da una qualche trasformazione di quelle primarie.

2.1.1 Le fonti energetiche primarie

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Perché una fonte primaria possa essere sfruttata, deve avere alcune caratteristiche peculiari. Deve essere cioè: x concentrabile; x indirizzabile; x frazionabile; x continua; x regolabile.

CONCENTRABILE: vuol dire che deve essere possibile concentrare la sorgente di energia entro un’area relativamente limitata, affinché sia possibile controllarla. Una fonte di energia dispersa su

㻠㻤㻌 una superficie molto estesa diventerebbe praticamente impossibile da gestire. Un’area limitata può essere quella di una centrale elettrica (di solito, l’area impegnata non arriva a un chilometro quadrato per quelle termoelettriche, e può superare questo valore, ma non di molto, per quelle idroelettriche, tenendo conto del bacino di raccolta e delle condotte); ma può essere anche quella, molto inferiore, del serbatoio di benzina della nostra automobile, o addirittura quella minuscola di una batteria a bottone per l’alimentazione di un orologio al quarzo.

INDIRIZZABILE: vuol dire che deve essere possibile indirizzare il prodotto (benzina, acqua, raggi solari) nella direzione in cui esso deve essere utilizzato (bruciatore, turbina, lente, specchio).

FRAZIONABILE: vuol dire che deve essere possibile frazionare la fonte in più parti, in modo da poter utilizzare solamente la parte, piccola o grande che sia, che ci serve in quel momento. Per esempio, l’energia di un fluido (benzina, gasolio o gas) è frazionabile a piacere.

CONTINUA: vuol dire che la sorgente deve poter funzionare per un certo tempo, fornendo la sua energia con una certa continuità, e non esaurirsi in pochi secondi. Esistono molti esempi di notevoli quantità di energia concentrate in tempi brevissimi (il fulmine, un’esplosione, un oggetto qualunque che cade). Questi tipi di energia, evidentemente, non sono utilizzabili industrialmente.

REGOLABILE: vuol dire che l’energia fornita dalla sorgente deve essere graduabile secondo le necessità. È quello che facciamo tutti, premendo più o meno il pedale dell’acceleratore della nostra automobile per regolare la sua velocità, oppure manovrando il potenziometro del volume del nostro impianto stereo o del nostro televisore in modo da adattare il livello sonoro alle nostre esigenze. Una fonte di energia è tanto più pregiata quanto migliori sono le caratteristiche sopra indicate. Tra le fonti primarie distinguiamo:

a) le fonti energetiche esauribili;

b) le fonti di energia rinnovabili, quali energia solare, eolica, idrica, biomasse, geotermica.

2.1.1.1 FONTI ENERGETICHE ESAURIBILI

㻌㻌Le fonti esauribili vengono anche definite fonti tradizionali di energia e sono le maggiori

responsabili dell’effetto serra. Vengono definite esauribili perché si rigenerano con una velocità di un centinaio di migliaia di volte più bassa della velocità con la quale consumate dall’uomo.㻌

Le fonti energetiche esauribili sono a loro volta distinte in:

1. fonti di origine fossile (petrolio, gas naturale, carbone); 2. fonti di natura fissile (ad esempio, l’energia nucleare).

In altri termini sono quelle che si sono formate nel corso di milioni di anni e che, con il passare degli anni e con il ritmo attuale di sfruttamento a cui sono sottoposte, spariranno dal nostro pianeta perché non sono rigenerabili in brevi periodi di tempo.

㻠㻥㻌 A differenza di quelle rinnovabili, queste fonti sono esauribili in quanto, anche se consistenti in giacimenti molto vasti, sono pur sempre quantità limitate tenendo conto del fabbisogno fortemente crescente delle popolazioni mondiali. Esse non possono essere ricostituite perché la loro formazione è derivata da situazioni ambientali particolari, che hanno richiesto tempi lunghissimi (anche milioni di anni) in quanto altrettanto occorrerebbe per ricostituirle

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2.1.1.2 FONTI DI ENERGIA RINNOVABILI

Le fonti rinnovabili di energia, invece, vengono così chiamate perché, a differenza delle precedenti, si rigenerano con una velocità notevolmente superiore e pertanto, se correttamente gestite, sono praticamente inesauribili.

Spesso queste ultime vengono denominate fonti di energia alternative; una definizione, questa, in alcuni casi non molto felice, in quanto alcune di esse erano largamente utilizzate in passato: si pensi ai mulini a vento o alla legna da ardere o all’energia idraulica.

Per la fragilità del pianeta e la salvaguardia del suo ambiente, il futuro dell’umanità deve puntare allo sviluppo sostenibile, di cui si parlerà in dettaglio nei paragrafi successivi. Nella figura 1.1 è mostrata la classificazione delle risorse naturali secondo i principi dello sviluppo sostenibile.

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Fig. 2.1: classificazione delle risorse naturali secondo i principi dello sviluppo sostenibile㻌

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Per far fronte alla crescente richiesta di servizi energetici, è necessario un maggior ricorso a fonti rinnovabili in grado, a parità di servizio, di sostituire almeno in parte i combustibili fossili. Pertanto la motivazione per sostenere l’adozione di energie pulite deve essere mossa più da un’acquisita sensibilità ambientalista, che da un effimero ritorno economico. Le fonti rinnovabili sono virtualmente inesauribili e a basso impatto ambientale, laddove siano considerate le opportune attenzioni del caso. Occorre strutturare una politica energetica in grado di ottenere il maggior ritorno, in termini di efficienza, da ciascuna delle tecnologie.

㻡㻜㻌 - Solare Fotovoltaico: conversione di energia solare in energia elettrica mediante l’uso di celle

formate da materiali semiconduttori;

- Solare Termico: produzione di energia termica attraverso pannelli solari che riscaldano un liquido (generalmente acqua) o l’aria;

- Energia eolica: conversione di energia del vento in energia meccanico-elettrica mediante aerogeneratori;

- Energia da biomasse: processi di trasformazione di materiali vegetali, residui agricoli, industriali, urbani e affini;

- Bioclimatica (bioedilizia o bioarchitettura): sistemi e tecnologie per ottimizzare l’utilizzo dell’irraggiamento solare all’interno degli edifici;

- Energia geotermica: sfruttamento dell’energia termica del sottosuolo e conservata nelle rocce e nei fluidi caldi della terra;

- Energia idraulica: energia dalle centrali idroelettriche alimentate dal ciclo dell’acqua attivato dalla radiazione solare;

- Energia dal mare: energia di correnti, onde, maree e del gradiente termico esistente tra superficie e fondali.

La produzione in loco da queste sorgenti consentirebbe di produrre energia laddove essa deve consumarsi, riducendo le problematiche politiche, tecniche ed economiche della trasmissione e distribuzione dell’energia. Le barriere che ancora si frappongono tra potenzialità ed effettive possibilità d’uso delle rinnovabili - e che impediscono loro di svolgere un ruolo significativo nella programmazione politica ed energetica locale e mondiale - sono di varia natura e tra loro strettamente connesse: tecniche e tecnologiche, economiche e di mercato, ambientali. Di conseguenza, malgrado la consapevolezza dei vantaggi che si otterrebbero da una loro maggiore penetrazione (occupazione, protezione ambientale, politica energetica, ecc.), l’uso delle rinnovabili ha rivestito sinora un ruolo marginale nella produzione energetica globale. L’esiguità del loro utilizzo è riassumibile in un aspetto prevalentemente economico:

- bassa efficienza delle tecnologie (situazione in rapido miglioramento); - investimenti con periodi di ammortamento lunghi rispetto all’energia fossile.

Le rinnovabili avrebbero comunque una quota di mercato molto superiore, anche con l’attuale grado di tecnologia, se i costi dei combustibili fossili riflettessero pienamente le esternalità negative (costi esterni), come per esempio i costi legati alla protezione ambientale. Lo sviluppo di energie pulite si avvantaggerebbe notevolmente da normative internazionali in base alle quali i prezzi dell’energia tenessero conto degli effettivi costi sociali.

Nota:

Per costi sociali si intende la somma dei costi interni e dei costi esterni.

Costi interni: costi effettivamente sostenuti per la produzione di un bene e per le attività ad esso legate;

Costi esterni: costi che non ricadono sul bene ma su altri soggetti, o in generale sulla società nel suo complesso.

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2.1.2 Le fonti energetiche secondarie

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Come detto innanzi, si definiscono fonti secondarie quelle che derivano, in qualunque modo, da una trasformazione di quelle primarie: sono fonti secondarie, per esempio, la benzina (perché deriva dal trattamento del petrolio greggio), il gas di città (che deriva dal trattamento di gas naturali), l’energia elettrica (che deriva dalla trasformazione di energia meccanica o chimica), eccetera. Le attuali tecnologie per la produzione di energia sono distinte in funzione dell' energia secondaria derivata o vettore energetico che si vuole ottenere. Si hanno quindi tecnologie per la produzione di energia elettrica, energia termica, combustibili e carburanti. Per la produzione di energia elettrica, le tecnologie più utilizzate sono i sistemi termoelettrici dove l'energia primaria viene trasformata in calore per azionare turbine a gas e/o a vapore. Il rendimento di questi sistemi va dal 25% per i piccoli impianti che utilizzano combustibili grezzi al 55% dei grandi impianti turbogas a ciclo combinato. Per la produzione di calore si utilizzano svariate tecnologie in funzione alle diverse esigenze (riscaldamento o refrigerazione) e alle diverse temperature. Normalmente per il riscaldamento si utilizzano combustibili quali il metano di rete, il gasolio, gpl e similari derivati dal petrolio e ormai raramente dal carbone.

㻌 Fig. 2.2: l’idroelettrica è una fonte di energia rinnovabile

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Fig. 2.4: il nucleare è una fonte di energia esauribile

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Fig. 2.5: l’eolico è una fonte di energia rinnovabile 㻌