ENERGIA

ENERGIA Che cos’è l’energia? Quali sono le fonti energetiche? Quali sono gli utilizzi? Problemi o vantaggi derivanti dall’utilizzo?

L’energia è legata a tutte le attività umane Che cos’è l’energia? L’energia è legata a tutte le attività umane Tutti gli oggetti che ci circondano o di cui facciamo uso hanno bisogno di energia per funzionare o ne hanno avuto bisogno per essere costruiti L’energia illumina e riscalda le nostre case, ci permette di spostarci, alimenta gli strumenti con i quali produciamo il cibo ............

Quali sono le fonti energetiche? RISORSE NON RINNOVABILI Sono le risorse non riproducibili dopo il loro utilizzo: carbone, petrolio, gas naturale RISORSE RINNOVABILI Sono le risorse che si possono riprodurre dopo il loro utilizzo: acqua, vento, luce solare, biomasse

Risorse non rinnovabili COMBUSTIBILI FOSSILI

Cosa sono i combustibili? Sono fonti di energia che contengono CARBONIO o IDROGENO (o entrambi) Processo di combustione Produzione di calore + prodotti di combustione

Combustibile carbonio/idrogeno Comburente ossigeno Innesco Combustione con liberazione di energia sotto forma di calore Anidride carbonica (CO2) + Vapore acqueo Residuo solido

Potere calorifico In base al contenuto di carbonio (C) o idrogeno (H) ogni combustibile ha uno specifico potere calorifico = energia sviluppata dalla combustione completa. Il potere calorifico viene misurato in kilocalorie per chilogrammo ( kg ) o per metro cubo ( m3 )

Breve storia dei combustibili LEGNA: dalla preistoria fino a 300 anni fa è stato l’unico combustibile usato da tutte le popolazioni. CARBONE: fu usato per la prima volta in Inghilterra dopo il 1600, ma dopo il 1800 divenne il combustibile della nuova età industriale. GAS ILLUMINANTE: prodotto partendo dal carbone, una volta estratto veniva conservato nei gasometri. Utilizzato principalmente per illuminazione di strade e case. PETROLIO: nel 1859 fu fatta la prima perforazione con una trivella. Verso il 1900 la benzina era diventato il distillato principale per i motori a scoppio. Verso il 1950 l’estrazione di petrolio uguaglia quella del carbone per poi diventare negli anni successivi la prima fonte di energia. GAS NATURALE: inizialmente considerato prodotto di scarto delle estrazioni petrolifere, dopo il 1960 iniziò però la costruzione di metanodotti per utilizzarlo, in particolare a livello domestico.

Combustibili fossili Quali sono stati gli eventi recenti di cui avete sentito parlare (in TV, alla radio, a casa ...) legati alla tematica dei combustibili fossili? ???

Eventi recenti 17 aprile 2016. Referendum popolare per proporre l‘abrogazione della norma che estende la durata delle concessioni per estrarre idrocarburi in zone di mare (entro 12 miglia nautiche) sino all'esaurimento della vita utile dei rispettivi giacimenti.

Eventi recenti 17 aprile 2016. Genova, allarme inquinamento per sversamento petrolio avvenuto dalla condotta di una raffineria.

Combustibili fossili più usati oggigiorno CARBONE PETROLIO GAS NATURALE

Estrazione del carbone? Che cos’è? Origine del carbone? Tipologie? Estrazione del carbone? Utilizzi?

CARBONE E’ una roccia di color bruno/nero, formata da: Carbonio (in percentuale altissima, 70-95%), che è la parte comburente Materiale inorganico: sostanze argillose, sali di zolfo ... che con la combustione diventano ceneri e sostanze volatili inquinanti

Origine del carbone Grandi foreste preistoriche, sommerse nel tempo da acque e sedimenti di fiumi Nell’arco di milioni di anni i batteri presenti nel suolo consumano idrogeno ed ossigeno presenti nel legno, rimane solo il carbonio Nell’arco di milioni di anni si sono formati diversi strati di carbone, separati da strati di altra roccia

Tipi di carbone Molte varietà in funzione del grado di carbonizzazione raggiunto nel tempo. Più recente Più antico Torba Lignite Litantrace Antracite

Torba Combustibile fossile con basso potere calorifico. Rappresenta lo stadio iniziale della formazione del carbone. In alcuni Paesi come l'Irlanda e la Finlandia e in zone povere di alberi, la torba viene usata come combustibile fossile, in particolare per cucinare e per riscaldamento. 

I depositi di torba si trovano in varie parti del mondo. Circa il 60% delle zone umide della Terra è costituito da torba. I depositi di torba coprono un totale di circa il 3% delle terre emerse (da 3.850.000 a 4.100.000 km²) Anche in Italia ci sono giacimenti di torba: sulle Alpi, nelle valli del Brenta, del Piave, a Iseo, alle foci di fiumi come Po, Adige, Arno, Tevere

Lignite Carbone abbastanza giovane e poco pregiato. Estratto solo in miniere a cielo aperto. Possiede un‘umidità relativa piuttosto elevata, mediamente superiore al 21% e la sua carbonizzazione non è mai del tutto completa

Lignite Produzione di lignite in milioni di tonnellate 1970 1980 1990 2000 2010 1.  Germania 369,3 388,0 356,5 167,7 175,4 2.  Russia 127,0 141,0 137,3 86,4 83,2 3.  Stati Uniti 5,4 42,3 82,6 83,5 80,5 4.  Australia 24,2 32,9 46,0 65,0 67,8 5.  Grecia 8,1 23,2 51,7 63,3 67,0 6.  Polonia 32,8 36,9 67,6 61,3 59,5 7.  Turchia 4,4 15,0 43,8 63,0 57,2 8.  Rep. Ceca 87,0 71,0 50,1 50,7 9.  Cina 13,0 22,0 38,0 40,0 47,0 10.  Serbia e Montenegro 26,0 43,0 60,0 35,5

Litantrace Il litantrace è il carbone fossile inteso nel senso vero e proprio del termine. Formatosi circa 300 milioni di anni fa, ha un contenuto di carbonio del 75-90% e un potere calorifico elevato. È il carbone più diffuso in natura e il più utilizzato a livello industriale e per le centrali termoelettriche. Da esso si ottiene anche il coke, un carbone artificiale impiegato negli altiforni.

Antracite L'antracite è un tipo di carbone allo stadio più avanzato di carbonizzazione.  E’ il combustibile solido più pregiato ma anche più difficile a trovarsi Vecchie miniere di estrazione sono situate anche in Italia. A La Thuile in Val d’Aosta e a Seui in Sardegna

Estrazione del carbone L’estrazione del carbone può avvenire principalmente in due modi: Miniere a cielo aperto Miniere in galleria

Miniere a cielo aperto Si utilizzano quando il giacimento è abbastanza vicino alla superficie (fino a 100 metri circa). Sono miniere di grande estensione e grosso spessore. Lo scavo e la successiva estrazione producono elevate quantità di polvere, che danneggiano la salute degli operai, nonché quella della flora e fauna limitrofa.

Miniere a cielo aperto Negli Stati Uniti, il primo produttore assoluto a livello mondiale, il 60% del carbone viene estratto a cielo aperto. In Germania, nella zona della Ruhr vicino a Colonia, ci sono le miniere a cielo aperto più grandi d’Europa

Miniere in sotterraneo La miniera in sotterraneo si usa se il filone di carbone si trova a grandi profondità. Il sottosuolo è un groviglio di pozzi e gallerie, in cui lavorano molte squadre di minatori. Nelle gallerie, poste a profondità elevate, serve la ventilazione forzata per respirare.

Miniere in sotterraneo Schema tipo di una miniera

Miniere ed incidenti Per le loro particolari condizioni ambientali, le miniere sono state, in passato, ma lo sono anche oggigiorno, soggette purtroppo a gravi incidenti.

Miniere ed incidenti Ecco un elenco dei disastri più gravi: Miniera di Benxihu/Honkeiko, in Cina – Il giorno 26 aprile 1942, una micidiale esplosione di gas in uno dei bracci della miniera, nella provincia di Liaoning, provocò la morte di 1.549 minatori. Miniera di Courrières, in Francia – Il peggiore disastro minerario avvenuto in Europa, si verificò nel nord della Francia, dove un’esplosione nella miniera uccise 1.099 persone, compresi molti bambini. Correva l’anno 1906. Miniera di Mitsubishi Hojyo, in Giappone – Un’esplosione di gas, il 15 dicembre 1914, uccise 687 minatori che lavoravano in questa miniera giapponese. È il peggior disastro minerario del paese. Miniera di Laobaidong, in Cina – Il 6 maggio 1960, un’esplosione di gas metano uccise 684 operai. L’incidente venne mantenuto segreto dal governo cinese fino al 1992. Miniera di Mitsui Miike, in Giappone – Un’esplosione e le esalazioni di monossido di carbonio portarono alla morte di 458 minatori giapponesi e al ferimento di altri 839. Era il 9 novembre 1963. Miniera di Senghenydd, nel Regno Unito (Galles) – Il 13 ottobre 1913 si verificò il peggiore incidente nella storia mineraria del Regno Unito: 439 minatori persero la vita per un’esplosione, le cui cause non sono ancora note. Miniera di Coalbrook, in Sud Africa – Il crollo della miniera uccise 435 lavoratori e non ci furono sopravvissuti. Nessuno riuscì più ad entrare nella miniera che alla fine fu sigillata con il cemento. L’incidente avvenne il 21 gennaio 1960. Miniera di Wankie, in Zimbabwe (ex Rhodesia) – Il 6 giugno 1972, una serie di esplosioni lasciarono senza vita 426 minatori. Soltanto 8 persone furono estratte vive dalle macerie. Miniera di Oaks, nel Regno Unito (South Yorkshire) – Varie esplosioni causate da gas infiammabili provocarono la morte di 380 minatori e soccorritori, il 12 dicembre 1866. Miniera di Dhanbad, in India – Il 28 maggio 1965, a causa di un’esplosione nella miniera, morirono 375 minatori.

Tragedia di Marcinelle (Belgio) Miniere ed incidenti Tragedia di Marcinelle (Belgio) Una delle più gravi tragedie minerarie della storia europea si verificò l’8 agosto 1956, nella miniera di carbone di Bois du Cazier (appena fuori la cittadina belga di Marcinelle) dove si sviluppò un incendio che causò una strage. 262 minatori morirono, per le ustioni, il fumo e i gas tossici. 136 erano italiani.

Utilizzi del carbone In alcuni settori produttivi il carbone è ancora una risorsa energetica importante. Attualmente, infatti, il 39% dell’energia elettrica mondiale è prodotta bruciando questo combustibile (centrali termoelettriche). Tuttavia l’utilizzo del carbone viene oggi messo in discussione a causa dell’alto livello d’inquinamento derivante dal suo utilizzo.

Centrali termoelettriche E’ un impianto dove si brucia carbone per produrre nergia elettrica.

Centrali termoelettriche Le centrali termoelettriche, sostanzialmente, sono costituite da sistemi di conversione che utilizzano l'energia chimica dei combustibili per trasformarla in energia elettrica. Le centrali termoelettriche sono caratterizzate da una caldaia, alimentata automaticamente dal deposito che contiene il combustibile e attraversata da una serpentina nella quale circola l'acqua. L'acqua, grazie alla combustione viene riscaldata e si trasforma in vapore; Il vapore convogliato sulla turbina, cede la sua energia cinetica facendo ruotare la stessa.

Centrali termoelettriche La turbina, collegata all'asse dell'alternatore lo trascina in rotazione. Nell'alternatore, grazie al fenomeno dell'induzione elettromagnetica, l'energia meccanica trasmessa dalla turbina, viene trasformata in energia elettrica. Il vapore che esce dalla turbina viene riportato allo stato liquido nel condensatore e ripompato nella caldaia. I fumi della combustione, dopo aver seguito un percorso con filtri di depurazione, vengono espulsi in atmosfera attraverso un camino.

Centrali termoelettriche Lavoro di ricerca da svolgere per casa: Quante sono le centrali termoelettriche a carbone in Italia? Dove si trovano? In che modo arriva il carbone in Italia? Ci sono miniere di carbone attive in Italia?

Carbone ed ambiente Il carbone è il combustibile più inquinante! Dalla combustione vengono emessi nell’aria: anidride solforosa (SO2), ossidi di azoto (NOx) e polveri sottili. E’ stato vietato l’uso del carbone per il riscaldamento domestico. Attualmente si utilizza solo nelle centrali termoelettriche, dotate di adeguati filtri prima dello scarico dei fumi nell’atmosfera

Carbone ed ambiente Il carbone è il primo combustibile al mondo per la produzione di energia elettrica. Unione Europea = 51% dell’elettricità prodotta con utilizzo di carbone Stati Uniti = 52% dell’elettricità prodotta con utilizzo di carbone Cina e India = 70-80% dell’elettricità prodotta con utilizzo di carbone (con scarico dei fumi senza filtri) L’Italia ha solo il 12% dell’elettricità prodotta con l’utilizzo di carbone.

Prossima lezione IL PETROLIO Origine del petrolio? Metodi di estrazione? Metodi di trasporto? Prodotti derivati del petrolio? Impieghi? Petrolio ed ambiente?

Prossima lezione IL GAS NATURALE Composizione del gas? Metodi di estrazione? Metodi di trasporto? Impieghi? Gas ed ambiente?