“Il rapporto tra l’uomo e l’ambiente. Le fonti di energia rinnovabili”

Presentazione sul tema: "“Il rapporto tra l’uomo e l’ambiente. Le fonti di energia rinnovabili”"— Transcript della presentazione:

1 “Il rapporto tra l’uomo e l’ambiente. Le fonti di energia rinnovabili”
Prof.ssa Paola Petrillo

2 L’uomo e le fonti di energia
Tutte le grandi trasformazioni della storia sono accompagnate da nuovi modi di produrre e consumare energia. A partire dalla prima forma di energia sfruttabile (caloria) i primi ominidi alterarono gli originali equilibri ambientali Prof.ssa Paola Petrillo

3 Prof.ssa Paola Petrillo
In ecologia Mc Nab nel 1963 dimostrò come la dimensione dei territori di sfruttamento di un essere vivente dipendono, per i mammiferi, non solo dalla produttività del territorio stesso anche dalle dimensioni corporee. I carnivori necessitano di territori più vasti degli erbivori a causa della maggiore scarsità delle prede. Prof.ssa Paola Petrillo

4 Prof.ssa Paola Petrillo
La natura onnivora ha consentito all’uomo di limitare, rispetto ai carnivori puri, le proprie necessità territoriali. Il suo impatto ambientale è stato però maggiore per: incremento demografico; attività produttiva; riduzione della biodiversità Prof.ssa Paola Petrillo

5 Prof.ssa Paola Petrillo
Nella storia … Fuoco Vento Acqua Legname Carbone Petrolio Gas naturale Nucleare Prof.ssa Paola Petrillo

6 All’inizio della seconda guerra mondiale
Consumo energetico era di 1.2 miliardi di tep (tonnellata equivalente di petrolio = Kcal / KWh) Prof.ssa Paola Petrillo

7 Prof.ssa Paola Petrillo
Nel 1973 il consumo di energia era di 6 miliardi di tep Nel 1997 il consumo di energia era di 9.5 miliardi di tep Prof.ssa Paola Petrillo

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¼ della popolazione consuma i ¾ dell’energia primaria della Terra Prof.ssa Paola Petrillo

12 L’uomo e le fonti di energia
L’energia è tratta dalle risorse naturali. La disponibilità di energia è il metro della disponibilità delle risorse Prof.ssa Paola Petrillo

13 Prof.ssa Paola Petrillo
L’uso di combustibili fossili è responsabile delle piogge acide, smog, effetto serra, buco dell’ozono Prof.ssa Paola Petrillo

14 Prof.ssa Paola Petrillo
Il ciclo del carbonio Prof.ssa Paola Petrillo

15 Prof.ssa Paola Petrillo
1 ppm di CO2= 2,1 milioni di tonnellate di C atmosferico Prof.ssa Paola Petrillo

16 Il triangolo di stabilizzazione
Prof.ssa Paola Petrillo

17 Gestire il problema climatico
Un cuneo vale 1 miliardo di tonnellate di CO2 al 2054 - per evitare l’emissione del quantitativo di CO2 corrispondente ad uno solo dei sette cunei sarebbe necessario: moltiplicare per 50 la potenza degli impianti eolici oggi installati; (occorrerebbero 2 milioni di nuove turbine eoliche da 1 MW ciascuna che dovrebbero essere dislocate su un’area di circa 30 milioni di ettari che è approssimativamente uguale a quella del Wyoming o della Germania.) moltiplicare per 700 quella degli impianti fotovoltaici odierni. (occorrerebbero 2 milioni di ettari, equivalenti all’area del New Jersey, che in parte possono essere recuperati dai tetti delle abitazioni.) Infine, se si volesse ottenere uno dei suddetti cunei di emissione della CO2 con le biomasse, si dovrebbe coltivare un’area di ben 250 milioni di ettari, pari praticamente a quella dell’India. Prof.ssa Paola Petrillo

18 Tecnologie da attuare per il cuneo
Ciascuna strategia per 50 anni previene il rilascio di 25 miliardi di tonnellate di C Efficienza al consumo Produzione di energia elettrica Cattura del C Fonti di energia alternative Agricoltura e foreste Prof.ssa Paola Petrillo

19 Prof.ssa Paola Petrillo
15 modi per fare un cuneo incrementare l’efficienza di due miliardi di automobili da 12.5 Km con un litro a 25 Km con un litro; ridurre la percorrenza media di due miliardi di automobili da a Km l’anno; tagliare del 25% il consumo di elettricità nelle abitazioni e negli uffici; incrementare l’efficienza di grandi centrali alimentate a carbone dal 40 al 60%; sostituire grandi centrali alimentate a carbone con centrali alimentate a gas; installare CCS* in 800 grandi centrali a carbone; installare CCS in centrali a carbone che producono idrogeno per 1.5 miliardi di veicoli; convertire il 75% di automobili a synfuel (combustibili sintetici derivati dal carbone) ottenuto da centrali a carbone con CCS; incrementare di due volte la produzione nucleare attuale per sostituire il carbone; incrementare di 40 volte l’energia eolica per sostituire il carbone; incrementare di 700 volte l’energia solare per sostituire il carbone; incrementare di 80 volte l’energia eolica per produrre idrogeno per automobili; alimentare due miliardi di automobili a etanolo, sfruttando un sesto dei terreni coltivabili nel mondo; arrestare completamente la deforestazione; estendere l’aratura conservativa al 100% dei terreni coltivabili. * =carbon capture and storage Prof.ssa Paola Petrillo

20 Interventi per ridurre l’inquinamento atmosferico
Riduzione dei consumi di energia Miglioramento della tecnologia per abbassare le emissioni inquinanti: Sviluppare tecnologie ad alto rendimento energetico Promuovere le fonti di energia rinnovabili Produrre merci che richiedono minore consumo di energia Attuare una raccolta e riciclo delle materie prime Prof.ssa Paola Petrillo

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22 Fonti energetiche rinnovabili
ENERGIA IDRAULICA ENERGIA GEOTERMICA ENERGIA EOLICA ENERGIA SOLARE BIOMASSE RIFIUTI Prof.ssa Paola Petrillo

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Energia idraulica Energia contenuta in una massa d’acqua in movimento precise disponibilità idriche; specifico contesto geografico con opportuni fenomeni meteorologici Prof.ssa Paola Petrillo

24 Prof.ssa Paola Petrillo
In un bacino idroelettrico viene sfruttata l’energia che una massa d’acqua fornisce quando “cade” da una certa altezza. L’acqua, immessa in bacini o laghi artificiali e poi in tubazioni, raggiunge la centrale e, sotto la sua spinta, fa ruotare una turbina accoppiata ad un generatore di elettricità. L’acqua verrà poi restituita all’alveo naturale. Prof.ssa Paola Petrillo

25 Prof.ssa Paola Petrillo
Vantaggi È “pulita”: non produce CO2 né sostanze inquinanti per l’aria e per il suolo Alto rendimento energetico Costi di esercizio relativamente bassi Prof.ssa Paola Petrillo

26 Prof.ssa Paola Petrillo
Svantaggi La costruzione di centrali comporta: Opere di derivazione e captazione che deviano i corsi d’acqua La formazione di bacini artificiali può modificare il clima e il regime delle acque sotterranee e influire sulle specie animali e vegetali Costruzione di dighe con rischi di incidenti Per ridurre al minimo gli svantaggi si costruiscono i micro-hydro (impianti piccoli con salti di poche decine di metri, per produrre energia con un bassissimo impatto ambientale) Prof.ssa Paola Petrillo

27 Prof.ssa Paola Petrillo
In Italia L’Italia ha tutte le caratteristiche geologiche, climatiche favorevoli per produrre energia idroelettrica. Dal 1897 al 1967 è stata la fonte energetica più importante per il Paese Oggi gli impianti idroelettrici utilizzano l’80% del potenziale energetico disponibile Prof.ssa Paola Petrillo

28 Prof.ssa Paola Petrillo
Energia geotermica Origina dal calore proveniente dal sottosuolo : tra i 300 e i 2000 metri di profondità è possibile trovare: acqua riscaldata da fenomeni geologici “rocce calde” materiali rocciosi riscaldati da fenomeni vulcanici Giacimenti a vapore umido e a vapore secco Prof.ssa Paola Petrillo

29 Prof.ssa Paola Petrillo
Fluidi a bassa temperatura ( 50 – 60°C) Riscaldamento di edifici e serre Fluidi ad alta temperatura : vapore per alimentare le turbine e ottenere energia elettrica Rocce calde (si inietta acqua fredda nel sottosuolo e si recupera vapore per alimentare la turbina e un generatore elettrico) Prof.ssa Paola Petrillo

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In Italia 1916 : prima centrale a Larderello (Pisa) con produzione di 12 milioni di KWh annue Nel 1929 : 60 milioni KWh annue Nel 1943: milioni KWh annue Anni ‘50 : 2 miliardi KWh annue Anni ’80: 3,5 miliardi KWh annue Nel 2000 con nuove centrali: 8 miliardi KWh annue ( 10% del totale della potenza geotermoelettrica mondiale ) Prof.ssa Paola Petrillo

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Energia Eolica Energia meccanica del vento ottenuta grazie agli AEROGENERATORI: captazione del vento tramite pale e trasformazione in energia meccanica o elettrica FONTE energetica inesauribile, gratuita e non inquinante. LIMITAZIONI: irregolarità nell’intensità e direzione dei venti (il livello del vento per produrre energia deve essere > 4,4 m/sec) Prof.ssa Paola Petrillo

32 Potenza eolica installata nel Mondo
Dal 1994 al 2004 si va da 1700 a MW Nel 2005 si è arrivati a MW USA: 9100 MW Spagna : MW Germania: MW Danimarca: MW L’Italia non è esposta a venti forti e regolari. (apertura di nuove centrali in Sardegna e all’Aquila) Prof.ssa Paola Petrillo

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Energia solare Fonte di energia più diffusa, disponibile ovunque, gratuita, inesauribile, non dà inquinamento ambientale Limitazioni: bassa densità energetica per cui occorrono ampie superfici di raccolta discontinuità (alternanza giorno/ notte, ciclo delle stagioni, condizioni meteorologiche) per cui occorrono sistemi di accumulo di energia. Prof.ssa Paola Petrillo

34 I principali sistemi di sfruttamento dell’energia solare
Conversione in energia termica mediante processi a bassa Temperatura (50-60°C) grazie ad impianti a pannelli solari Conversione in energia termica mediante processi a alta Temperatura ( °C) per produrre elettricità nelle centrali solari a torre e specchi. L’energia solare è riflessa su una caldaia d’acqua e il vapore prodotto viene convogliato su turbine che azionano un generatore Conversione diretta dell’energia raggiante per produrre elettricità grazie ai sistemi fotovoltaici Prof.ssa Paola Petrillo

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pannello solare è costituito da una piastra di rame o alluminio, che colpita da radiazione solare, si riscalda e trasmette il calore ad un fluido che circola in una intercapedine della lastra. Il calore viene poi ceduto per produrre acqua calda ad uso domestico. Prof.ssa Paola Petrillo

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Sistemi fotovoltaici Principio: alcuni semiconduttori (Silicio) emettono elettroni e generano energia elettrica se colpiti da radiazioni solari (CELLA SOLARE) Le celle collegate in serie o in parallelo costituiscono il MODULO SOLARE (potenza= W) Svantaggi: superfici ampie e costi eccessivi pertanto questo sistema è utilizzabile solo per alimentazioni di utenze isolate Prof.ssa Paola Petrillo

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Nel Mondo 20 anni fa a Genova la prima centrale solare del mondo con pannelli solari Tetti fotovoltaici : Taranto 35 KW Il più grande impianto in Europa è a Serre (Salerno) con moduli (3 MW per la produzione di 5 milioni di KWh annue) inferiore solo a quello californiano di 5 MW Nel 2018 in California si vuole arrivare a 3000 MW Prof.ssa Paola Petrillo

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Biomassa Energia solare energia chimica Sostanza organica di origine: vegetale ottenuta mediante la fotosintesi animale mediante elaborazione dei vegetali attraverso gli anelli della catena alimentare (gli organismi si nutrono di vegetali e assimilano l’energia solare per crescere e riprodursi) (Metodi per ricavare energia: combustione, fermentazione ...) Prof.ssa Paola Petrillo

39 Prof.ssa Paola Petrillo
Biomassa Cellulosa, zuccheri, oli, amido, proteine... Alcool etilico CH3CH2OH ( fermentazione dei carboidrati) è un buon combustibile liquido Biogas: Ammoniaca, Acido solfidrico, Metano (fermentazione anaerobica: demolizione di sostanza organica operata da batteri anaerobi in assenza di ossigeno) Rifiuti Prof.ssa Paola Petrillo

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1 Kg di Etanolo dà Kcal, la benzina Il minore contenuto energetico è bilanciato da una migliore combustione e minori emissioni di inquinanti In Brasile il 71% delle auto brucia una miscela di benzina/etanolo ( 80-20%) e il 29% solo etanolo Negli USA le leggi anti-inquinamento impongono l’uso di miscele (90-10%) benzina – etanolo ( potere antidetonante e può sostituire il Pb) Prof.ssa Paola Petrillo

41 Prof.ssa Paola Petrillo
Rifiuti Un Italiano produce 1 Kg di rifiuto al giorno, 20 milioni di tonnellate l’anno alle quali si aggiungono 3 milioni di tonnellate provenienti dalle industrie 1Kg = 2000 Kcal 23 miliardi di Kg = miliardi di Kcal cioè 5 milioni di TEP ( tonnellata di equivalente petrolio) Prof.ssa Paola Petrillo

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44 Le regole del nuovo sviluppo
… indicano le strategie da seguire per riorganizzare sistemi economici in sistemi a sviluppo sostenibile Riformulazione del concetto di rifiuto Fonti energetiche rinnovabili Difesa della Biodiversità ( Commissione Mondiale per l’Ambiente e lo Sviluppo) Prof.ssa Paola Petrillo