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XVIII Settimana della cultura scientifica. Introduzione al problema energetico le diverse fonti di energia. Luca Castellazzi. 3 marzo 2008. L’energia è necessaria. L’energia è un elemento essenziale della vita umana.
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XVIII Settimana della cultura scientifica Introduzione al problema energeticole diverse fonti di energia Luca Castellazzi 3 marzo 2008
L’energia è necessaria L’energia è un elemento essenziale della vita umana Il consumo individuale è cresciuto di circa 100 volte dall’inizio della civilizzazione Negli ultimi 150 anni il consumo energetico è cresciuto costantemente del +2-3 % annuo • Questo consumo crescerà nel futuro in quanto: • La popolazione continuerà a crescere; • Miliardi di persone nei PVS aspirano a una vita migliore; • Le attuali disparità tenderanno ad attenuarsi.
Consumi energetici mondiali, 1970-2030 FONTE: IEA 2004 Il 90% dell’incremento della domanda di energia tra oggi ed il 2030 sarà soddisfatto da combustibili fossili
Evoluzione nelle fonti di energia Combustibili solidi Combustibili liquidi Combustibili gassosi
Evoluzione fonti energetiche Fonte: GHK Co.
La disparità consumi di energia nel mondo IEA: 2003 Usa: 8 TEP/anno a persona Italia: 3 TEP/anno a persona Africa: 0,5 TEP/anno a persona
Riserve di gas naturale Riserve di petrolio Paesi dell’ex Urss Europa Stati Uniti e Canada America latina e Caraibi Africa Asia e Pacifico Le riserve di petrolio e gas naturale (%)
Principali scambi commerciali di petrolio DATI IN MTEP(MTEP) (FONTE: BP 2004)
Fabbisogno di energia in Italia e dipendenza energetica L’Italia importa circa l’ 85 % di fonti primarie L’Italia consuma in un anno circa 200 MTEP
Le Tonnellate Equivalenti di Petrolio (TEP) Le fonti primarie sono indicate equiparandole al petrolio. L’unità di base: il Tonnellata Equivalente di Petrolio “TEP” I suoi multipli sono: • ktep (mille tonnellate) • Mtep(un milione di tonnellate). Quanto è grande un Mtep? Un cubo con lato pari alla lunghezza di un campo da calcio L’Italia consuma in un anno circa 200 Mtep 100 metri 100 metri 100 metri
Il barile di petrolio Il petrolio grezzo ha un p.c.i. di 10.000 kcal/kg 1barile petrolio = 159 litri Consumo medio annuo 1 italiano: 22 barili
Riserve di combustibili fossili Al consumo attuale, le riserve conosciute sono: Carbone: 230 anni Petrolio: 50-80 anni Gas naturale: 65-100 anni Uranio235: 54 anni • Questi numeri sono influenzati: • positivamente da nuove scoperte di giacimenti • negativamente dall’aumento dei consumi La fine dei combustibili fossili è in vista E POI??
Il picco di estrazione del petrolio www.peakoil.net Fonte ASPO, 2004)
Oltre il picco estrazione petrolio? • Aumento dei prezzi del petrolio • Fase di instabilità politica FASE DI TRANSIZIONE • altri combustibili fossili (carbone e gas) • nucleare VERSO Fonti rinnovabili Vettore energetico IDROGENO Sviluppo più sostenibile
Le fonti primarie di energia • Idraulica • Eolica • Geotermia • Solare (termico e fotovoltaico) • Biomasse • Maree • Petrolio • Gas naturale • Carbone • Uranio NON RINNOVABILI RINNOVABILI
Vantaggi Potenziali enormi energie pulite a basso impatto ambientale approvvigionamento gratuito o quasi risorse locali vantaggi occupazionali Caratteristiche principali delle FER Svantaggi • potenziali dispersi • discontinuità • aleatorietà • diversa maturità delle tecnologie • Alti costi
Sistemi termoelettrici Combustione di fonti fossili: Petrolio, Gas naturale, Carbone • Combustione di fonti rinnovabili: • Biomasse • Gas da biomasse • Rifiuti (civili e industriali) • Gas da rifiuti
Schema di principio di una centrale termoelettrica Schema liberamente tratto dal testo “Energia per tutti” di Giovanni Vitagliano, 1998.
Problematiche energia nucleare • “emissioni” di scorie radioattive (ma nessuna emissione gassosa di CO2 ,CO, NOx ,Polveri etc.) • Sicurezza (incidenti) • Difficile accettabilità • Costi elevati
Le fonti di energia rinnovabili • Idroelettrico • Eolico • Geotermia • Biomasse • Solare • Fotovoltaico • Termodinamico • Termico a bassa temperatura
Centrale idroelettrica Trasforma l'energia potenziale di una massa di acqua in quiete e/o l'energia cinetica di una corrente di acqua in energia meccanica ed elettrica
Turbina eolica ROTORE
Centrali eoliche: Wind farm In Italia: 2730 MWe installati Consumi di 1500 famiglie
> 7,5 6,5 – 7,5 5,5 – 6,5 4,5 - 5,5 < 4,5 Risorse Eoliche in europa Velocità vento (m/s) Risø National Laboratory
La temperatura, all’interno del nostro pianeta, aumenta con la profondità secondo un gradiente geotermico di 3°C ogni 100 metri L’energia geotermica è la forma d’energia legata al calore interno della Terra Distribuzione del flusso di calore endogeno
Geotermia in Italia L’Italia è il paese geotermicamente più “caldo” di tutta Europa: vulcani, soffioni boraciferi, sorgenti termominerali Grande sviluppo settore elettrico: 785 MWe (1,5%) energia elettrica per2 MIL di famiglie
ENERGIASOLARE Produzione elettricità Solare fotovoltaico Solare termodinamico Solare termico per riscaldamento acqua Produzione calore
Principio Funzionamento La tecnologia fotovoltaica (FV) consente di trasformare direttamente l'energia solare in energia elettrica. L’ Effetto fotovoltaico: proprietà di alcuni materiali semiconduttori che, opportunamente trattati, generano elettricità se colpiti dalla radiazione solare
Applicazioni fotovoltaico Sistemi connessi alla rete Sistemi isolati • Sistemi integrati negli edifici • Centrali di potenza Nuovo sistema incentivi: Il contoenergia 63 MWp @ 2007 200 MWp @ 2008 + 500% dal 2005!!
Principio funzionamento I collettori solari: Dispositivi che raccolgono ed accumulo l’energia termica del sole • sono costituiti da una superficie scura che assorbe la luce solare e la trasforma in calore; • Il calore viene poi trasferito ed immagazzinato in un accumulatore per essere disponibile all’uso finale.
