Energia rinnovabile: un'alternativa possibile, oggi

Cos'è l'energia rinnovabile, come si ottiene e perché è conveniente usarla.

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Energia rinnovabile: energia pulita a basso impatto ambientale

ENERGIA SOLARE
L'energia solare è un'energia pulita e rinnovabile, termica o elettrica, prodotta sfruttando direttamente l'energia irraggiata dal Sole verso la Terra.
Ogni istante il Sole trasmette sull'orbita terrestre 1367 watt per mq. L'irraggiamento solare medio alle latitudini europee è di circa 200 watt/mq. Ne deriva che la potenza media per metro quadro irraggiata sulla Terra in ogni istante è maggiore di 50 milioni di Gw. (un Gw è l'energia prodotta a pieno regime da una grande centrale elettrica).
La quantità di energia solare (guarda video) che arriva sul suolo terrestre è enorme, circa diecimila volte superiore a tutta l'energia usata dall'umanità nel suo complesso.
Tre sono le tecnologie principali per trasformare in energia sfruttabile l'energia pulita e rinnovabile del sole:
- il pannello solare, che sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche, contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un serbatoio di accumulo.
- il pannello solare a concentrazione, che sfrutta una serie di specchi parabolici a struttura lineare per concentrare i raggi solari su un tubo ricevitore in cui scorre un fluido termovettore o una serie di specchi piani che concentrano i raggi all'estremità di una torre in cui è posta una caldaia riempita di sali che per il calore fondono.
In entrambi i casi "l'apparato ricevente" si riscalda a temperature molto elevate (400° ~ 600°)
- il pannello fotovoltaico, che sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori per produrre energia elettrica quando sollecitati dalla luce.

ENERGIA IDROELETTRICA
L'energia idroelettrica è l'energia che sfrutta la trasformazione dell'energia potenziale gravitazionale (posseduta da masse d'acqua in quota) in energia cinetica nel superamento di un dislivello: questa, a sua volta viene trasformata, per mezzo di un alternatore accoppiato ad una turbina, in energia elettrica.
L'energia idroelettrica viene ricavata dal corso di fiumi e di laghi grazie alla creazione di dighe e di condotte forzate.
L'energia idroelettrica è una fonte di energia pulita (non vi sono emissioni) e rinnovabile. Tuttavia la costruzione di dighe e grandi bacini artificiali, può provocare danni anche gravi all'ecosistema della zona (come, per esempio, nella zona della grande diga di Assuan in Egitto).
La produzione di energia idroelettrica può avvenire anche attraverso lo sfruttamento del moto ondoso, delle maree e delle correnti marine. In questo caso si parla di energia mareomotrice.
L'energia idroelettrica è la principale risorsa alternativa alle fonti fossili usata in Italia, e garantisce circa il 15% del fabbisogno energetico italiano.
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ENERGIA EOLICA
L'energia eolica sfrutta  l'energia cinetica prodotta dal vento per produrre energia meccanica o elettrica.
La macchina che trasforma il vento in energia eolica (guarda video) si chiama aerogeneratore: il principio di funzionamento è quello del mulino, tranne che le pale spinte dal vento vengono collegate ad un generatore elettrico (guarda video).
L'energia eolica rientra tra le forme di energia rinnovabile e pulita che forniscono alla rete nazionale il contributo più significativo in termini di energia elettrica prodotta.
La valutazione della ventosità media è il parametro fondamentale da considerare nel momento in cui si decide di realizzare un impianto eolico, ma altrettanto importanti sono la vicinanza alla rete elettrica e strutture viarie efficienti.
L'atlante eolico redatto dal CESI (Centro Elettronico Sperimentale Italiano) sostiene che la potenzialità dell'Italia, in termini di energia eolica, è di circa 5.000 MegaWatt annui.
Gli impianti oggi installati sul nostro territorio hanno evitato di emettere CO2 (guarda video) nell'atmosfera per un totale di 2.600.000 tonnellate annue. Approfondisci l'argomento.
Guarda la mappa dell'eolico in Italia.

ENERGIA MAREOMOTRICE
L'energia mareomotrice è un'energia rinnovabile e pulita ricavata dagli spostamenti d'acqua provocati dalle maree, che in alcuni luoghi della terra possono superare i 20 metri d'altezza (guarda video).
Esistono diversi progetti di sfruttamento delle maree, che comportano metodi diversi di sfruttamento dell'energia:
- sollevamento di un peso in contrapposizione alla forza di gravità;
- compressione dell'aria in opportuni cassoni e movimentazione di turbine in seguito alla sua espansione;
- movimento di ruote a pale;
- riempimento di bacini e successivo svuotamento con passaggio in turbine.
Il problema maggiore nello sviluppo di questa tecnologia è rappresentato dallo sfasamento tra ampiezza massima di marea disponibile e domanda di energia elettrica nelle ore di punta. Infatti nei giorni di insufficienza nell'afflusso d'acqua la produzione di elettricità cesserebbe. In Francia nei pressi di Saint-Malo esiste un grosso impianto di questo genere.

ENERGIA GEOTERMICA
L'energia geotermica è un'energia rinnovabile e pulita generata sfruttando fonti geologiche di calore.
Il calore della Terra è l'energia naturale che accompagna da sempre la storia dell'uomo. Le temperature della crosta terrestre crescono più si scende in profondità: in media, ogni 100 metri la temperatura delle rocce aumenta di 3° (quindi 30° ogni Km e 300° ogni 10 Km). In alcune particolari zone si possono presentare condizioni in cui la temperatura del sottosuolo è leggermente più alta della media, un fenomeno causato dai fenomeni vulcanici o tettonici.
E' proprio in queste zone "calde" che l'energia può essere facilmente recuperata mediante la geotermia, che consiste nel convogliare i vapori provenienti dalle sorgenti d'acqua del sottosuolo verso apposite turbine adibite alla produzione di energia elettrica e riutilizzando il vapore acqueo per il riscaldamento, le coltivazioni in serra e il termalismo.

Le principali applicazioni del vapore naturale proveniente dal sottosuolo sono due:
- la produzione di energia elettrica tramite il classico metodo delle turbine.
- il calore geotermico incanalato in un sistema di tubature utilizzato per attività locali di riscaldamento.
La geotermia è la fortuna energetica dell'Islanda. La grande isola del nord Atlantico basa l'intera sua esistenza sul naturale equilibrio tra la presenza di acqua calda in profondità e l'atmosfera esterna sotto zero.

Il più grande complesso geotermico al mondo si trova in California a The Geysers (l'impianto ha un potenziale di 1400 MW, sufficiente a soddisfare le richieste energetiche dell'area metropolitana di San Francisco).
In Italia la produzione di energia elettrica dalla geotermia è fortemente concentrata in Toscana, e permette di trarre dalle forze naturali rinnovabili una grande quantità di energia pulita e rinnovabile.
I "giacimenti naturali di vapore" in Toscana producono ogni anno oltre 4 miliardi di kilowattora di elettricità nelle sole centrali toscane di Larderello e di Montieri.

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BIOMASSA
Le fonti di energia da biomassa sono costituite dalle sostanze di origine animale e vegetale, non fossili, che possono essere usate come combustibili per la produzione di energia. La più antica fonte di energia da biomassa è la legna, che può essere usata senza pre-trattamenti. Altre fonti da biomassa, (come, per esempio, gli scarti vegetali) devono essere "pulite" tramite un digestore.

BIOMASSA DA VEGETALI
Dalla fermentazione dei vegetali ricchi di zuccheri, come canna da zucchero, barbabietole e mais, si possono ricavare etanolo o alcool etilico da utilizzare come combustibile per i motori a scoppio, in sostituzione della benzina. Dalle oleaginose (girasole, colza, soia) si ottiene il biodiesel.
In alcuni paesi si stanno sperimentando coltivazioni pilotate di vegetali a crescita veloce da utilizzare per produrre energia, ad esempio per alimentare piccole centrali elettriche come già avviene negli USA, in India e in Giappone.

BIOMASSA DA RIFIUTI VEGETALI
Oltre ai vegetali coltivati, anche i rifiuti vegetali e liquami di origine animale possono essere sottoposti a digestione o fermentazione anaerobica (cioè in assenza di ossigeno). La biomassa viene chiusa in un digestore nel quale si sviluppano microorganismi che con la fermentazione dei rifiuti formano il cosiddetto biogas. Questo può essere usato come carburante, combustibile per il riscaldamento e per la produzione di energia elettrica. Anche dai rifiuti raccolti nelle città si può ricavare energia.

BIOMASSA SECCA

Acquisisce sempre più importanza e ogni anno cresce la produzione di legna ecologica e biomassa secca ottenute dallo sfruttamento razionale delle foreste.

IDROGENO
L'idrogeno è il primo elemento chimico, il più leggero e il più abbondante nell'universo. In atmosfera è molto raro e praticamente inesistente allo stato puro sulla superficie e nel sottosuolo terrestre. Sulla Terra, la fonte più comune di questo elemento è l'acqua. L'idrogeno è inoltre presente nella maggior parte della materia organica (cioè tutte le forme di vita conosciute), nel carbone, nei combustibili fossili, nel gas naturale e nel metano. Ma questa diffusa presenza non deve ingannare: infatti, attualmente l'approvvigionamento di idrogeno ed il suo immagazzinamento sono molto costosi, rendendone l'utilizzo ancora molto limitato. Tra l'altro, producendolo dai combustibili fossili, si rischia di "cadere dalla padella alla brace" se si considera che l'estrazione di idrogeno da queste materie prime (processo di reforming) significherebbe aumentare ancora di più le emissioni inquinanti, senza considerare la sempre più limitata disponibilità di petrolio e carbone. Uno scenario probabilmente "auspicato" dalle multinazionali del petrolio, ma sicuramente da evitare.
Attualmente, l'idrogeno è utilizzato in grandi quantità per applicazioni industriali, ma molto poco come combustibile per motori.
Però, molte sono le alternative alle quali singoli inventori, laboratori dedicati e consorzi lavorano, in modo da far pensare che l'idrogeno, una volta introdotto come "carburante", potrebbe esser prodotto in una miriade di modi diversi che non richiedono l'uso dei combustibili fossili.
La proposta più interessante e' quella di produrre l'idrogeno direttamente in mare, in posti ben esposti al sole, utilizzando dei grandi "tappeti" di cellule fotovoltaiche flottanti che riuscirebbero, con la corrente diretta che producono, a ottenere buone quantita' di idrogeno direttamente dall'acqua di mare. L'idrogeno potrebbe essere trasportato, da navi speciali, in stato liquido al prossimo "idrogenodotto".
Altri ricercatori sono al lavoro con batteri e con catalizzatori metallici che permetterebbero di scindere liquidi di vario genere in idrogeno e altro, ottenendo cosi' il carburante del futuro senza spendere energia elettrica.
Altri ancora sperimentano con diverse forme di scariche elettriche, che sembra riescano a disassociare le molecole dell'acqua in modo più efficace che non la corrente diretta normalmente utilizzata.
Si deve dunque far sì che l'idrogeno si produca in modo compatibile con l'ambiente e non dispendioso di energie che otteniamo con il consumo di petrolio e carbone.

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