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Autrici: Morandi Emanuela, Ubbiali Michela, Fogliata Elena, Ferrari Elisa, Lanzanova Luana Classe 2Fp Anno scolastico 2002-03 Docente: Dal Bosco Andrea.

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Presentazione sul tema: "Autrici: Morandi Emanuela, Ubbiali Michela, Fogliata Elena, Ferrari Elisa, Lanzanova Luana Classe 2Fp Anno scolastico 2002-03 Docente: Dal Bosco Andrea."— Transcript della presentazione:

1 Autrici: Morandi Emanuela, Ubbiali Michela, Fogliata Elena, Ferrari Elisa, Lanzanova Luana Classe 2Fp Anno scolastico Docente: Dal Bosco Andrea ISTITUTO DISTRUZIONE SUPERIORE Vincenzo Capirola di Leno (BS)

2 H2H2H2H2 Lidrogeno è lelemento chimico più presente nelluniverso, costituisce il 75% della sua massa e il 90% delle sue molecole. Essendo già presente in natura, non inquina ed è una fonte energetica potenzialmente illimitata. Secondo autorevoli previsioni, leconomia basata sulluso di questa fonte energetica, sostituirà quella attuale legata alluso delle fonti petrolifere. Lidea che lidrogeno potesse essere una delle soluzioni dei problemi energetici dellumanità, era stata avanzata addirittura da Jules Verne nel romanzo Lisola misteriosadel Le ragioni fondamentali per dire addio alluso del petrolio sono quattro: lesauribilità di tale fonte, il surriscaldamento del pianeta effetto serra, il problema politico con il Medio Oriente (possessore delle maggiori riserve di petrolio) e il divario tra quelli che possiedono e quelli che non possiedono questa fonte energetica. Attualmente, per motivi tecnici e di convenienza economica, lidrogeno è ricavato soprattutto dagli idrocarburi che come sopra evidenziato sono in esaurimento ed inoltre il processo produce inquinamento ed effetto serra. La soluzione migliore per ottenere lidrogeno è quindi unaltra: lelettrolisi (nota da tempo) ottenuta soprattutto utilizzando fonti più ecologiche e rinnovabili. Riprendendo quanto sopra detto, uneconomia basata sullidrogeno eviterà il surriscaldamento del pianeta, cosa questa che porterebbe portare al viale del tramonto la nostra civiltà che utilizza massicciamente i combustibili fossili. La conseguenza più importante dellavvento di uneconomia legata allidrogeno, sarebbe una democratizzazione della società; il decentramento della reperibilità dellidrogeno, potenzialmente ovunque, potrebbe favorire una società più giusta dellattuale. Vi sono comunque dei problemi da risolvere connessi allesplosività dellidrogeno.

3 ECONOMIA ALL IDROGENO La teoria scientifica relativa alluso diffuso di nuova fonte denergia, quella dellidrogeno, si sviluppa parallelamente ad una proposta politica che implica una ridistribuzione del potere economico sulla terra e favorisce una democratizzazione della società. Le brevi considerazioni che seguono evidenziano i perché dellauspicio in tal senso. Nellultimo secolo abbiamo assistito alla nascita di un impero fondato sul petrolio gestito da grandi multinazionali che condizionano i mercati economici internazionali. Le prime società quotate in borsa sono le compagnie petrolifere che estraggono, raffinano e distribuiscono i derivati del petrolio (benzine, prodotti plastici, fertilizzanti,…). Attualmente quindi la nostra organizzazione politica, economica e sociale si basa quasi completamente sulluso delle fonti petrolifere ed è perciò rigida e poco flessibile energeticamente. Si vuole poi porre in luce il grande rischio che il mondo occidentale corre. E quello di essere tenuto in ostaggio da molti Stati che sono i possessori delle maggiori riserve di petrolio; in essi la componente fondamentalista islamica si fa sempre più minacciosa e agguerrita contro loccidente per i suoi stili di vita. Una diretta conseguenza della corsa alloro nero, è stata laccettazione progressiva del divario esistente tra i paesi ricchi e quelli del terzo mondo. Questi ultimi hanno scontato e scontano laggravamento delle loro condizioni di vita anche per loscillazione (quasi sempre in crescita) del prezzo del petrolio. Leconomia allidrogeno rappresenta una effettiva possibilità di ridurre questo divario. Le grosse società non avrebbero più il monopolio sulla produzione dellenergia ma si potrebbero limitare alla sua distribuzione tramite la denominata Hydrogen Energy Web (HEW). E questo un modello di scambio denergia fra singoli produttori simile allo scambio dinformazioni su Internet. Il ricorso a questo sistema HEW potrebbe così portare a una democratizzazione sociale in termini di disponibilità energetica. Lidrogeno infatti è una fonte non esauribile che potrebbe essere accessibile a tutti a costi contenuti.

4 LE FASI DELLA DIMINUZIONE DEI COSTI NELLIMPIEGO DELLIDROGENO (1) INCREMENTO DUSO DELLIDROGENO Si affineranno le tecnologie di produzione Miglioreranno le modalità di immagazzinamento I costi della tecnologia dellidrogeno si ridurranno Ciò innescherà un incremento della domanda e i costi si ridurranno ulteriormente Produzione progressiva con lelettrolisi generata da fonti rinnovabili H2H2 La produzione attuale avviene principalmente con gli idrocarburi Nel mondo si stanno compiendo grandi progressi per sviluppare le tecnologie competitive che impiegano lidrogeno. Esistono già delle infrastrutture utilizzante questa fonte energetica lungo le coste Statunitensi e del Golfo del Messico ed inoltre nei Paesi Bassi. Si prevede un incremento delluso delle vetture dotate di celle a combustibile idrogeno fra il 2010 e il 2020.

5 Automobile funzionante con motore elettrico alimentato dalla corrente prodotta da celle a combustibile a idrogeno. Dalla combinazione del motore suddetto con i sistemi elettronici di sterzo, accelerazione e freno, la tecnologia permetterà di suddividere un veicolo come segue: un sottostante telaio portante (supportante quanto sopra elencato) e un abitacolo spazioso sovrastante al telaio. In una stessa vettura potrebbero essere previsti più abitacoli intercambiabili per un medesimo telaio. Motore Otto o Diesel: rendimento massimo 30% Motore elettrico alimentato a celle a idrogeno: rendimento massimo 55% LE FASI DELLA DIMINUZIONE DEI COSTI NELLIMPIEGO DELLIDROGENO (2)

6 SVILUPPO NEL TEMPO

7 UN ESPERIMENTO MONDIALE IN ATTO IN ISLANDA Lisola ha deciso di convertire al nuovo carburante idrogeno lintero trasporto pubblico entro il Il progetto, finanziato per il 51% dallIslanda e per il rimanente dalla Shell, dalla Daimler-Chrysler e dalla Norsk Hydro, prevede di convertire alla nuova energia anche la flotta dei pescherecci del Paese. Per lIslanda, ma anche per il mondo che guarda lesperienza islandese, sarà un momento memorabile: una prima tappa verso labbandono dei prodotti derivati dal petrolio per garantire mobilità e trasporti. La scommessa è di quelle importanti, infatti lidrogeno è unenergia rinnovabile, pulita e senza scorie velenose se prodotto a sua volta con energie rinnovabili (eolica, geotermica, …). Le celle a combustibile idrogeno funzionano producendo elettricità e rilasciando nellaria esclusivamente vapore acqueo. Invece che annerire i polmoni, si appanneranno soltanto i vetri delle finestre. E questo un cambio fin troppo conveniente per non provarci e in Islanda hanno deciso di scommetterci il proprio futuro. Lobiettivo è quindi quello di fare dellisola il primo paese no-oil del mondo.

8 LE RAGIONI PER LO SVILUPPO DI UNA ECONOMIA BASATA SULL IDROGENO Bibliografia principale: Economia allidrogeno di Jeremy Rifkin I PROBLEMI NELLA SOCIETA MONDIALE POSTI DAL PETROLIO 1. Il petrolio è una fonte esauribile e lincremento demografico e dei consumi stanno riducendo sempre più rapidamente le riserve di idrocarburi. Se non verrà presterà adeguata attenzione a come si è sviluppata leconomia del petrolio e se quindi non sarà tenuto conto e fronteggiato il rischio dellesaurirsi di tale fonte energetica, si potrebbe assistere alla caduta della nostra civiltà tecnologica (analogie con lascesa e la caduta di grandi civiltà per ragioni energetiche esempio: Impero Romano). 2. Luso di combustibili fossili inquina e produce effetto serra (aumento della temperatura media del pianeta e conseguenti cambiamenti climatici). 3. Vi è alto rischio di terrorismo, bioterrorismo, ecc …, come è tragicamente emerso con l11 settembre. Tutte le infrastrutture su cui si basa il trasporto e la trasformazione del petrolio: gasdotti, petroliere, centrali… sono vulnerabili.

9 4. Il terrorismo è legato alle difficoltà sorte in seno alla società islamica. Vari Paesi soprattutto del Medio Oriente hanno problemi di sviluppo economico e strutturale e manifestano divisioni interne religiose. Il conflitto tra Israeliani Palestinesi, alimenta tanto odio fra loccidentale e la civiltà islamica. Molti giovani del Medio Oriente hanno un futuro meno roseo che in passato. Per passato si intende prima del In questo periodo, con la crisi petrolifera innescata da alcuni Stati Arabi, molti Paesi Occidentali si prodigarono per la scoperta di nuovi pozzi di petrolio nel mondo in zone non mussulmane. Questo ha ridotto un poco limportanza del petrolio del Medio Oriente. Tale circostanza ha creato alta disoccupazione interna in alcuni Paesi Arabi. In tali Stati limpiego statale diffuso è divenuto più precario. Il fondamentalismo Islamico trova quindi facilmente persone votate a combattere per gli ideali dellIslam. 5. Da quanto sopra detto, si capisce che loccidente corre quindi il rischio di restare senza elettricità, black out elettrico, per la difficoltà di soddisfare i bisogni elettrici con gli idrocarburi. Le possibili conseguenze gravi sono: crisi nei centri vitali della società come gli ospedali, le banche, ecc….

10 I NOSTRI PROBLEMI ENERGETICI E DI SICUREZZA SONO LEGATI A QUELLI DEI PAESI ISLAMICI 1974 Alcuni Paesi Arabi creano la crisi petrolifera nelloccidente Loccidente reagisce cercando e scoprendo nuovi pozzi di petrolio altrove Questo fatto riduce la temporanea importanza delle fonti dei Paesi Arabi Conseguenze nei Paesi Arabi Disoccupazione internaStagnazione economica Si inaspriscono le divisioni religiose Giovani senza futuro 80% impiego statale FondamentalismoTerrorismo

11 UNA POSSIBILE SOLUZIONE DEI PROBLEMI ELENCATI Leconomia allidrogeno può essere una via duscita ai problemi citati. Lavvento di tale economia potrebbe forse anche risolvere un nuovo assillo dellumanità: quello dellacqua. Il Passaggio temporale dal carbone al petrolio e poi allidrogeno, comporta una dematerializzazione. In questo processo vi è una riglobalizzazione dal basso: tutti in modo democratico producono e vendono energia, non solo le multinazionali. La prima conseguenza importante sarà una sicurezza migliore nel mondo. I paesi poveri potranno eliminare il problema del debito per comprare il petrolio. Lavvento delleconomia citata permetterà il passaggio dalla geopolitica (controllo di aree strategiche da parte dei paesi ricchi per avere energia a basso costo) alla politica della biosfera (la nuova sicurezza da salvaguardare)

12 SEGUONO ALCUNI DETTAGLI E APPROFONDIMENTI UTILI PER AIUTARE A COMPRENDERE LE CONTRADDIZIONI DELLA NOSTRA SOCIETA BASATA SULLIMPIEGO DEGLI IDROCARBURI

13 IL PETROLIO: UNA FONTE NON RINNOVABILE COME LIDROGENO Il petrolio è il principale combustibile fossile liquido. E costituito da una miscela di idrocarburi che derivano dalla decomposizione di organismi animali e vegetali. Poiché i tempi naturali di formazione del petrolio sono di milioni di anni e lo sfruttamento del medesimo è invece rapidissimo, questa fonte è da considerarsi praticamente non rinnovabile. La maggiore o minore facilità di estrazione degli idrocarburi dipende dal grado di fluidità del greggio e dalla permeabilità della roccia. Una volta esaurito il giacimento, resta una roccia spugnosa e vuota. Oggi si procede al recupero secondario mediante sistemi di gas injection oppure di water injection. Il petrolio greggio non è immediatamente utilizzabile; esso deve invece essere dapprima deacquificato mediante riscaldamento e poi purificato. Infine esso richiede di essere scomposto nei suoi componenti principali e trattato chimicamente per aumentarne il pregio.

14 LUTILIZZO DEL PETROLIO Industria petrolchimica Prodotti petrolchimici Raffinazione Gas combustibile Benzina Combustibile per motore a scoppio Combustibile per aerei a reazione Virgin nafta Cherosene Combustibile per riscaldamento Gasolio Combustibile per Diesel lenti Combustibile per Diesel veloci Re s iduo Combustibili per centrali termoelettriche Distillazione sotto vuoto Deparaffinizzazione Lubrificanti Olio di vaselina Paraffina Cracking Gas Ossidazione Asfalti Colonna per la distillazione frazionata

15 LE CAUSE DELLESAURIBILITA RAPIDA DELLE RISERVE DI PETROLIO Riserve di petrolio Picco USA raggiunto già nel 1970 Tempo Quantità 10^6(GBO) Riserve iniziali di petrolio(2000) Petrolio già usato(875) Riserve mondiali utilizzabili per raggiungere il picco (125) Indicatore GBO = barili di petrolioPicco = il 50%delle riserve è già stato usato

16 SVILUPPO DELLECONOMIA BASATA SUL PETROLIO Multinazionali Leconomia del petrolio ha una struttura piramidale – burocratica; al vertice vi sono le multinazionali che figurano ai primi posti della borsa mondiale Estrazione dei combustibili fossili Trasporto dei combustibili (petroliere, gasdotti) Raffinazione del combustibile Distribuzione dei derivati del petrolio Industria petrolchimica (fibre sintetiche, detergenti,concimi chimici, prodotti farmaceutici, fertilizzanti) AutotrazioneRiscaldamento edifici Centrali termoelettricheAerei Strade (bitume)

17 IL GIRO DAFFARI LEGATO AL PETROLIO

18 ASCESA E CADUTA DELLE CIVILTA PER RAGIONI ENERGETICHE Molte civiltà (ad esempio lImpero romano), hanno avuto unascesa ed una espansione che è stata seguita da una caduta rovinosa. Esse hanno cercato di mantenere stabile il loro potere nel tempo: Tempo …ma non ci sono riuscite: Potere economico Tempo Lingigantirsi dellImpero Romano ha comportato ad Esso costi sempre maggiori per il controllo e la difesa. Tale circostanza ha incrementato le Sue richieste energetiche. Ad un certo punto lImpero non è stato più in grado di soddisfarle ed è subentrato il Suo tracollo.

19 RIPRENDIAMO LINDIVIDUAZIONE DELLE ALTERNATIVE AGLI IDROCARBURI: LE FONTI RINNOVABILI LIDROGENO

20 CERCHIAMO DI INDIVIDUARE LE ALTERNATIVE AL PETROLIO IN TERMINI ENERGETICI

21 IDROGENO: UNA NUOVA ENERGIA CHE DIVERRA COMPETITIVA CON COSTI PROGESSIVAMENTE MINORI

22 FONTI RINNOVABILI SOLEVENTOACQUA H 2 (2020) Sostituito dal HEW DECARBONAZIONE E DEMATERIALIZZAZIONE DELLA SOCIETA NEL TEMPO Sostituito dallo SOCIETA DEMOCRATICA Dematerializzazione = lidrogeno non richiede necessariamente problemi di trasporto come gli idrocarburi

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25 Una importante transizione: la riglobalizzazione energetica POTERE ENERGETICO FUTURO Multinazionali degli idrocarburi EstraggonoRaffinanoTrasportano Tutti i cittadini democraticamente Vendono Il petrolio Producono Energia prodotta con lidrogeno Eliminazione del debito dei Paesi poveri Maggiore sicurezza nel Mondo Mondo DisegualeInsicuro POTERE ENERGETICO ATTUALE

26 Cambiamenti importanti con lavvento delleconomia allidrogeno GEOPOLITICA ATTUALE (PETROLIO) Controllo di aree strategiche ricche di idrocarburi Uso degli idrocarburi Effetto serra TerrorismoBioterrorismo Petroliere Inquinamento del mare Vulnerabilità sociale e ambientale Gas nocivi nellaria GEOPOLITICA FUTURA (IDROGENO E FONTI RINNOVABILI) Salvaguardia del pianeta Sicurezza sociale Politica della biosfera AriaAcquaSuolo

27 SEGUONO ALCUNI DETTAGLI TECNICI SULLE CELLE A COMBUSTIBILE

28 FUNZIONAMENTO DELLE CELLE A COMBUSTIBILE Celle EfficientiVersatiliPulitePotenti Serbatoio di H 2 Motore elettrico H H+ Aria O 2 H2O (vapore acqueo) (O 2 + 2H 2 2H 2 O) Ambiente esterno H 2 - 2e- 2H+ 2H + + 2e- 2H 2 Membrana

29 AUTO CON MOTORE A IDROGENO 1886 : Karl Benz inventò la prima auto con motore a idrogeno. La tecnologia automobilistica, migliorando il progetto di Benz, sta per dare inizio ad una rivoluzione nei trasporti. Essa prevede dei veicoli funzionanti con motori elettrici ed alimentati con: CELLE A COMBUSTIBILE A IDROGENO. Luso dellidrogeno al posto del petrolio renderà le automobili: più ecologiche (economia energetica più verde); più sicure; meno costose; più confortevoli.

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31 CENNI SULLELETTROLISI PER RICAVARE LIDROGENO Lelettrolisi dellacqua avviene in una cella elettrolitica. La tensione teorica minima da applicare ad una cella elettrolitica con elettrodi inerti di platino è di 1,23 [V]. Data la scarsa conducibilità elettrica dellacqua pura, lelettrolisi deve essere effettuata con laggiunta di opportuni elettroliti allacqua. Normalmente si crea una soluzione acquosa leggermente acidula aggiungendo semplicemente qualche goccia di acido solforico (H 2 SO 4 ) allacqua. Lo schema di questo fenomeno è rappresentato nella diapositiva seguente.

32 Risorse rinnovabili V, I t H2OH2OH2OH2O t H2H2H2H2 O2O2O2O2 + - Elettrolisi= trasformazione di energia elettrica in energia chimica 2H 2 O + energia elettrica2H 2 + O 2 SCHEMA DELLELETTROLISI Alternatore (A.C.) Generazione di tensione alternata (D.C.) Raddrizzamento della tensione alternata

33 IDROGENO COME UNA DELLE POSSIBILI SOLUZIONI DEL PROBLEMA MONDIALE DELLACQUA ? Celle a combustibile Motore elettrico Emissione nellaria di vapore acqueo Raccolta di acqua liquida per i bisogni umani

34 OSTACOLI ALLO SVILUPPO DELLECONOMIA ALLIDROGENO Al di là dei superabili ostacoli tecnici che rallentano lintroduzione di veicoli ed apparati alternativi, lostacolo principale è di natura politica ed economica. Intorno al petrolio ruotano affari di portata incalcolabile; è quindi facile immaginare che i governi dei Paesi produttori di petrolio e le multinazionali difenderanno con le unghie e con i denti il loro immenso potere. E un potere esercitato con tutti i mezzi, dalle pubblicità televisive alle pressioni politiche sui governi dei paesi poveri. Eppure bisogna trovare la forza di ribellarsi. Internet è uno strumento formidabile per far nascere e diffondere movimenti dopinione. Il pianeta Terra non è una proprietà privata dei petrolieri! Non possiamo rimanere inerti di fronte alla quotidiana e alla repentina e irreparabile distruzione degli ecosistemi!!! Lidrogeno può risolvere molti dei problemi planetari che il petrolio ci causa.


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