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ENERGIE ALTERNATIVE
di Giordano Giannessi
Il
problema ambientale è ormai cosa nota a tutti, infatti ognuno conosce
cosa siano l’inquinamento, l’effetto serra, la progressiva diminuzione
delle acque dolci e la minaccia delle invasioni da parte di specie
esotiche. La crescente domanda umana di risorse comincia a superare la
capacità di carico dei sistemi naturali del nostro pianeta, infatti
l’economia mondiale sta danneggiando le sue stesse fondamenta. Ciò è
evidente nell’impoverimento delle zone di pesca e delle falde freatiche,
nella riduzione delle foreste, nell’erosione del suolo, nella morte dei
laghi e nella scomparsa delle specie. Queste difficoltà sono emerse
solamente nell’ultimo decennio poiché l’economia mondiale è cresciuta
troppo rapidamente. La questione più discussa è quella della
contaminazione atmosferica, infatti l’utilizzo di un radar orbitante ha
rilevato, oltre ad un’altissima concentrazione di gas nocivi, un aumento
del livello dei mari, pari a tre millimetri in tre anni.
Un
altro problema riguarda la questione idrica, infatti i livelli delle
falde sono in declino ed i fiumi stanno andando in secca. Nell’arco di
cinquanta anni le dighe sono quasi ottuplicate e molti fiumi non
arrivano più al mare, come per esempio il Colorado. Una grave minaccia
alla sicurezza umana deriva dalla crescente competizione per l’acqua che
si crea tra i paesi ogni volta che le scorte si rivelano sempre più
inadeguate al sopperimento delle necessità. Le tre cause che inducono
questi conflitti sono: l’impoverimento o il degrado della risorsa
idrica; la crescita demografica ed infine la disuguaglianza nella
distribuzione o nell’accessibilità.
L’uomo sta vivendo o vivrà un periodo inconsciamente difficile, dove
basterà poco per causare danni irreparabili. La vita sulla terra in
futuro sarebbe più semplice se da ora si provasse a risolvere alcuni
problemi, per non sprecare risorse necessarie, per non inquinare
l’ambiente e per salvaguardarlo. A tal punto si può dire che un primo
passo per fare ciò, è quello dello sviluppo sostenibile e quindi
dell’utilizzo delle energie rinnovabili.
In
generale alcune soluzioni da attuare riguardo allo sviluppo sostenibile,
oltre all’utilizzo delle energie rinnovabili sono: l’uso efficiente
dell’energia nel settore edilizio e domestico, una riduzione della
quantità complessiva di rifiuti conferita in discarica, interventi su
traffico e mobilità, interventi nei processi di combustione
nell’industria ed infine promuovere un agricoltura sostenibile.
Le
varie fonti di energia rinnovabile sono:
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L’energia solare, che può essere utilizzata per produrre
calore ed anche, attraverso i pannelli fotovoltaici, energia elettrica;
·
L’energia geotermica, che usa il calore a diverse
temperature presenti nel sottosuolo a seconda della conformazione
geologica: acque calde a temperatura modesta, ma anche vapori ad alta
temperatura adatti a produrre energia elettrica;
·
L’energia idrica, che sfrutta l’energia contenuta da una
massa di acqua in movimento, quale quella dei fiumi, dei torrenti e del
mare, producendo energia meccanica ed elettrica;
·
Le biomasse, che includono, oltre a colture appropriate,
residui agricoli e forestali, scarti dell’industria di trasformazione
del legno, come trucioli, segatura, ecc., scarti delle aziende
zootecniche, residui agro – alimentari, da cui si può trarre energia
attraverso procedure diverse. Inoltre da processi di trasformazione
della materia organica di piante produttrici di oli vegetali e zuccheri
(girasole, sorgo zuccherino e barbabietola) si ricava il bioetanolo,
utilizzabile come additivo nelle benzine e il biodiesel, miscela dalle
caratteristiche simili a quelle del gasolio.
·
L’energia eolica, consente la produzione di energia
sfruttando la forza del vento.
Sebbene l’energia idroelettrica costituisca una fonte di energia
rinnovabile, è anche vero che non tutte le forme di energia
idroelettriche sono sostenibili, perciò è necessario che la
realizzazione dell’impianto per lo sfruttamento di questa fonte
energetica non rappresenti una perturbazione grave per l’ambiente
naturale circostante. Perfettamente coerente con questo principio, è il
mini – idroelettrico, cioè di impianti di potenza limitata che ben si
integrano con l’ecosistema locale, sfruttando direttamente la corrente
del fiume.
Una
tecnologia non è soltanto uno strumento, una macchina, un’attrezzatura e
nemmeno una realizzazione offerta sul mercato dei consumi della moderna
industria. Una tecnologia è la soluzione ad un bisogno umano che nasce
dalla combinazione di uomini, attrezzature impiegate, ambiente naturale
uniti al modo di organizzare il lavoro. Quando si utilizzano tecnologie
appropriate ci si riferisce a tutte quelle soluzioni ai bisogni
fondamentali dell’umanità che, analizzate sotto i diversi punti di vista
delle interazioni uomo – tecnologie – ambiente, permettono in modo
concomitante di ottenere molti risultati sia nella sfera sociale che a
livello economico. Le tecnologie quindi devono essere appropriate per
soddisfare i bisogni con tecnologie dal volto umano.
Fino
a due secoli fa, gli strumenti di lavoro erano azionati soltanto
dall’energia biologica, cioè dai muscoli dell’uomo e degli animali, dal
moto dell’acqua e del vento o dal calore del sole. Con il motore a
vapore iniziò la trasformazione dell’energia termica in energia
meccanica, ma con questo anche il processo inquinante legato all’aumento
nell’atmosfera dei derivati della combustione. Inizia così l’effetto
serra.
L’energia del vento, là dove si manifesta in modo efficace, può essere
sfruttata direttamente come energia meccanica per svolgere numerosissime
attività, come per esempio macinare, alimentare torni, seghe, mantici,
pompare e sollevare acqua. indirettamente può invece essere utilizzata,
attraverso un sistema di conversione, per produrre energia elettrica.
L’energia solare è da considerarsi la fonte energetica rinnovabile per
eccellenza, in quanto offre molteplici possibilità all’uomo per
soddisfare tanti bisogni. Il sole, infatti, può essere utilizzato in
vari modi.
Attraverso il cosiddetto effetto serra, si possono trasformare le
radiazioni solari in calore a bassa temperatura, utilizzabile per il
riscaldamento, sia dell’acqua che dell’aria. La trasformazione del
calore in energia radiante, accentuata dall’utilizzo di una superficie
nera, si effettua tramite i cosiddetti collettori o pannelli solari.
L’acqua così riscaldata, seppur a bassa temperatura, può servire per gli
usi sanitari ed igienici, per l’essicazione e la conservazione dei
prodotti vegetali, per il funzionamento dei motori endotermici, per la
distillazione o per la dissalazione dell’acqua.
Il
sole è la fonte primaria di energia per eccellenza. Tutte le forme di
energia, in ogni modo, ad eccezione di quella nucleare, traggono origine
direttamente o indirettamente del sole. L’energia solare può essere
sfruttata con tecnologie di diversi tipi: i pannelli solari per produrre
acqua calda, i sistemi fotovoltaici per produrre elettricità, gli
specchi concentratori per produrre calore ad alta temperatura da
utilizzare in centrali elettriche.
Il
sistema fotovoltaico è in grado di trasformare, direttamente o
istantaneamente, l’energia solare in energia elettrica. Esso sfrutta il
cosi detto effetto fotovoltaico, cioè la capacità che hanno alcuni
materiali semiconduttori opportunamente trattati (silicio), di generare
elettricità se esposti alla radiazione luminosa. La tecnologia
fotovoltaica si basa sul pannello fotovoltaico. Questo è comporto di
celle realizzate con materiali semiconduttori, per lo più silicio,
catturando i fotoni solari genera un campo elettrico che dà luogo, in un
circuito collegato al pannello, ad una certa quantità di corrente
elettrica. L’entità della corrente elettrica generata da una singola
cella fotovoltaica è minima. Per questo, per ottenere la quantità di
energia elettrica desiderata, si realizzano strutture modulari composte
da molte celle fotovoltaiche connesse in serie e parallelo. La durata
media di un impianto fotovoltaico è di 25 – 30 anni e, dato il
progressivo aumento dell’uso di questa fonte, la ricerca sperimentale
punta all’ottimizzazione del rendimento di queste strutture. L’energia
solare prodotta col fotovoltaico ha un costo nullo per combustibile: per
ogni kWh prodotto si risparmiano circa 250 grammi di olio combustibile e
si evita l’immissione di circa 700 grammi di CO2, nonché di altri gas
responsabili dell’effetto serra.
Il
funzionamento del sistema solare termico invece si basa sulla capacità
dei corpi neri di assorbire calore. La superficie di una lastra
metallica annerita, cioè il collettore solare, assorbe il calore
proveniente dalle radiazioni solari e lo rilascia al liquido che circola
all’interno dei tubi collegati al collettore, riscaldandolo.
Il
solare termodinamico invece, in assoluto il sistema più evoluto e
promettente, si basa su tecnologie che trasformano la radiazione solare
in energia solare termica, a temperature sufficientemente elevate per
produrre vapore surriscaldato. Per raggiungere queste condizioni
termiche è necessario un’intensa concentrazione della radiazione solare
incidente sulla superficie terrestre, ottenibile con differenti
tecnologie.
Con
energia eolica s’intende l’estrazione di energia cinetica del vento, per
la produzione di energia meccanica o elettrica. Il vento è lo
spostamento delle masse d’aria, causato dalla differenza di pressione,
dovuto alle diverse rispettive temperature. Tra tutte, l’energia eolica
è la forma di energia rinnovabile che fornisce alla rete nazionale il
contributo più significativo in termini di energia elettrica prodotta,
di sviluppo tecnologico, nonché di penetrazione nel mercato.
La
macchina che trasforma il vento in energia eolica è detta
aerogeneratore: il principio di funzionamento è lo stesso del mulino, ma
le pale spinte dal vento sono collegate ad un generatore di energia
elettrica. La possibilità di sfruttare l’energia eolica dipende dalle
caratteristiche del sito in cui s’intende installare l’aerogeneratore.
La valutazione della ventosità media è il parametro fondamentale d
considerare, ma altrettanto importanti sono l’esistenza di strade
adeguate e la vicinanza a linee elettriche. Secondo l’atlante eolico,
redatto dal CESI (Centro Elettronico Sperimentale Italiano) la
potenzialità del territorio italiano, in termini di energia eolica, si
aggira intorno a 5000 MW. Attualmente la potenza installata è di poco
superiore ai 1000 MW.
In
Italia l’idroelettrico ha rappresentato la base dello sviluppo elettrico
del paese, ed ancora oggi questa fonte energetica copre il 15 % circa
del fabbisogno nazionale. Questo tipo di energia si ricava dalla caduta
d’acqua attraverso un dislivello, oppure sfruttando la velocità di una
corrente d’acqua. è quindi una risorsa rinnovabile, disponibile ovunque
esista un sufficiente flusso d’acqua costante. Gli impianti che
catturano energia idroelettrica, si chiamano ad acqua fluente se
posizionati sul corso d’acqua; a bacino dove l’acqua è raccolta grazie a
un’opera di sbarramento o diga; ad accumulo quando l’acqua viene portata
in quota per mezzo di pompe.
La
lunga storia di sfruttamento di questa preziosa risorsa ha permesso la
creazione di grossi impianti idroelettrici, che per quanto non emettano
sostanze inquinanti durante il loro funzionamento, richiedono comunque
la costruzione di opere con un forte impatto ambientale, sulla difesa
del suolo e sugli altri utilizzi della risorsa idrica. La soluzione è
rappresentata dagli impianti di mini – hydro, che con potenza fino a 10
MW e minima manutenzione necessaria, garantiscono alti rendimenti di
energia idroelettrica a basso impatto ambientale.
L’energia geotermica utilizza le sorgenti di calore provenienti dalle
zone interne del sottosuolo terrestre, dove il calore propagato fino
alle rocce prossime alla superficie può essere sfruttato per azionare
turbine a vapore, in grado di produrre energia elettrica geotermica. La
produzione di energia geotermica in Italia è al momento limitata al
Lazio e alla Toscana, ma fenomeni geotermici sono visibili anche in
Sardegna, Sicilia e in alcune zone del Veneto, Lombardia e dell’Emilia
Romagna. Gli sviluppi tecnologici futuri prevedono la possibilità di
ricavare energia geotermica dalle hot dry rocks, nelle quali pompare
acqua fredda da cui ricavare vapore acqueo che attivi le turbine poste
in superficie, per poi rigettare in profondità la stessa acqua una volta
raffreddata.
Con
il termine biomasse si intende tutto il materiale di origine organica.
Le più importanti tipologie di biomassa sono i residui forestali, gli
scarti dell’industria di trasformazione del legno, delle aziende
zootecniche e i rifiuti solidi urbani. I combustibili solidi, liquidi o
gassosi derivati da questi materiali sono definiti biocombustibili,
mentre qualsiasi forma di energia ottenuta con processi di conversione
dai bio – combustibili è definita bio – energia. La conversione in
energia da biomasse avviene attraverso processi di combustione,
gassificazione e degradazione termica. I principali vantaggi delle
biomasse sono l’abbondanza, la facilità di estrazione energetica, il
bassissimo costo economico, il suo potenziale fertilizzante. La
caratteristica fondamentale è l’inesistente impatto ambientale connesso:
la CO2 rilasciata al momento della combustione delle biomasse è infatti
pari a quella immagazzinata durante la loro crescita. Nel mondo le
biomasse oggi soddisfano circa il 15 % dei primari usi energetici,
l’Europa complessivamente il 3,5 %, mentre l’Italia il 2,5 %, che
risulta essere al di sotto della media europea. L’impiego delle biomasse
in Europa soddisfa dunque, una quota abbastanza marginale dei consumi di
energia primaria, rispetto alla sua potenzialità.
Le
energie alternative nascono naturalmente e possono essere attinte
infinite volte, al contrario delle fonti fossili – petrolio, carbone e
derivati – che necessitano di milioni di anni per rigenerarsi e possono
essere impiegate un’unica volta.
Il
vantaggio delle energie rinnovabili è proprio quello che non si
esauriranno mai e possono essere raccolte ovunque nel mondo, sfruttando
la geografia locale dei differenti paesi, ciò significa che questo tipo
di energie possono rompere la dipendenza dalle importazioni energetiche.
Lo sfruttamento delle fonti di energia alternativa non prevede processi
inquinanti, mentre la combustione delle biomasse – sostanze di matrice
organica – produce la stessa quantità di CO2 assorbita originariamente
durante la loro vita.
Le
energie rinnovabili rappresentano dunque un vantaggio critico
fondamentale sui combustibili fossili nella lotta al cambiamento
climatico e non implicano rischi di trasporto al contrario di una
petroliera, ad esempio. Anche per questo il rinnovabile è il futuro.
Molte
energie rinnovabili però, non possono competere contro quelle fossili
senza incentivi statali e nuove politiche di riconversione energetica.
Il vento non soffia ininterrottamente, perciò l’energia derivante dalla
forza eolica deve essere supportata da altre forme di generatori di
elettricità. Inoltre si può affermare che le pale eoliche deturpino il
paesaggio.
Le
dighe idroelettriche possono causare enormi danni. Più di un milione di
persone sono state costrette ad abbandonare le proprie abitazioni per la
costruzione del cinese “Three Gorges”, il più grande progetto idrico al
mondo.
L’energia geotermica non è facilmente estraibile a causa degli alti
costi di perforazione.
Da
dati statistici si stima che le fonti alternative forniranno entro il
2030 complessivamente il 13,7 % dell’energia primaria nel mondo, secondo
uno scenario basato sui trend attuali. Se il governo le sosterrà
maggiormente, la quota potrebbe arrivare anche al 16 %. Il Consiglio
Europeo per le Energie Rinnovabili e Greenpeace, in un rapporto del
2007, hanno dichiarato che la metà di tutta l’energia prodotta dal 2050,
verrà da fonti alternative, con quote maggiori per eolico e solare,
seguite da idrico, geotermico e forza degli oceani.
Si
può concludere dicendo che la ricerca scientifica è sempre al lavoro per
cercare nuove soluzioni alle sfide ed ai problemi posti dai cambiamenti
socio – economici e dalla necessità di procurarsi risorse energetiche.
Fare delle previsioni a lungo termine, in tema di energia, senza tener
conto di nuove scoperte ed invenzioni, è difficile ed aleatorio, ma per
poter iniziare a limitare il forte impatto ambientale del paese,
l’utilizzo sempre più frequente delle fonti di energia rinnovabile è la
giusta strada, dando maggiore importanza di quanto se ne abbia ora
all’energia solare, poiché è emerso che sia la migliore alternativa di
energia per le generazioni future.
Giordano Giannessi |
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