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Il rapporto tra luomo e lambiente. Le fonti di energia rinnovabili Prof.ssa Paola Petrillo.

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Presentazione sul tema: "Il rapporto tra luomo e lambiente. Le fonti di energia rinnovabili Prof.ssa Paola Petrillo."— Transcript della presentazione:

1 Il rapporto tra luomo e lambiente. Le fonti di energia rinnovabili Prof.ssa Paola Petrillo

2 Luomo 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 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 La natura onnivora ha consentito alluomo 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 Nella storia … FuocoVentoAcquaLegnameCarbonePetrolio Gas naturale Nucleare Prof.ssa Paola Petrillo

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

7 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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11 ¼ della popolazione consuma i ¾ dellenergia primaria della Terra Prof.ssa Paola Petrillo

12 Luomo e le fonti di energia Lenergia è tratta dalle risorse naturali. risorse naturalirisorse naturali La disponibilità di energia è il metro della disponibilità delle risorse Prof.ssa Paola Petrillo

13 Luso di combustibili fossili è responsabile delle piogge acide, smog, effetto serra, buco dellozono Prof.ssa Paola Petrillo

14 Il ciclo del carbonio Prof.ssa Paola Petrillo

15 1 ppm di CO 2 = 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 CO 2 al per evitare lemissione del quantitativo di CO 2 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 unarea 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 allarea 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 CO 2 con le biomasse, si dovrebbe coltivare unarea di ben 250 milioni di ettari, pari praticamente a quella dellIndia. 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 15 modi per fare un cuneo incrementare lefficienza 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 lanno; tagliare del 25% il consumo di elettricità nelle abitazioni e negli uffici; incrementare lefficienza 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 lenergia eolica per sostituire il carbone; incrementare di 700 volte lenergia solare per sostituire il carbone; incrementare di 80 volte lenergia 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 laratura conservativa al 100% dei terreni coltivabili. * =carbon capture and storage Prof.ssa Paola Petrillo

20 Interventi per ridurre linquinamento 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 rinnovabilifonti di energia rinnovabili Produrre merci che richiedono minore consumo di energia Attuare una raccolta e riciclo delle materie prime Prof.ssa Paola Petrillo

21 RISORSE NATURALI MINERARIE METALLICHE NON METALLICHE ENERGETICHE RINNOVABILI NON RINNOVABILI ALIMENTARI AGRICOLTURAALLEVAMENTOPESCA Prof.ssa Paola Petrillo

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

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

24 In un bacino idroelettrico viene sfruttata lenergia che una massa dacqua fornisce quando cade da una certa altezza. Lacqua, 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. Lacqua verrà poi restituita allalveo naturale. Prof.ssa Paola Petrillo

25 Vantaggi È pulita: non produce CO 2 né sostanze inquinanti per laria e per il suolo Alto rendimento energetico Costi di esercizio relativamente bassi Prof.ssa Paola Petrillo

26 Svantaggi La costruzione di centrali comporta: Opere di derivazione e captazione che deviano i corsi dacqua 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 In Italia LItalia 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 l80% del potenziale energetico disponibile Prof.ssa Paola Petrillo

28 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 Energia geotermica Prof.ssa Paola Petrillo

29 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

30 In Italia 1916 : prima centrale a Larderello (Pisa) con produzione di 12 milioni di KWh annue Nel 1929 : 60 milioni KWh annue Nel 1943: 900 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

31 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 nellintensità 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 LItalia non è esposta a venti forti e regolari. (apertura di nuove centrali in Sardegna e allAquila) Prof.ssa Paola Petrillo

33 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. Energia solare Prof.ssa Paola Petrillo

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

35 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. pannello solare pannello solare Prof.ssa Paola Petrillo

36 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

37 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

38 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 lenergia solare per crescere e riprodursi) (Metodi per ricavare energia: combustione, fermentazione...) Prof.ssa Paola Petrillo

39 Biomassa Cellulosa, zuccheri, oli, amido, proteine... Alcool etilico CH 3 CH 2 OH ( 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

40 1 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 luso di miscele (90-10%) benzina – etanolo ( potere antidetonante e può sostituire il Pb) Prof.ssa Paola Petrillo

41 Rifiuti Rifiuti Un Italiano produce 1 Kg di rifiuto al giorno, 20 milioni di tonnellate lanno 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 lAmbiente e lo Sviluppo) Prof.ssa Paola Petrillo


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