F01 esistono diversi tipi di energia F02 l’energia si trasforma F03 l’energia si produce con i combustibili F09 l’energia si produce con l’idrogeno F04 l’energia si produce con l’acqua L’energia e l’elettricita’ F08 l’energia si produce con l’atomo F07 l’energia si produce con il calore naturale F05 l’energia si produce con il sole F06 l’energia si produce con il vento

L’energia che viene dal sole La principale fonte di energia è il SOLE la cui azione è alla base della vita sulla Terra. Ai raggi solari si deve il calore senza il quale non esisterebbe alcuna forma di vita. La luce solare entra in gioco nel processo di fotosintesi clorofilliana che fa crescere le piante fondamentale nutrimento per gli animali e quindi base della catena alimentare. Sempre tramite la fotosintesi le piante consumano anidride carbonica e rilasciano ossigeno rendendo l’aria respirabile. Il calore del sole è anche responsabile di molti fenomeni di molti fenomeni fisici naturali che forniscono energia che l’uomo ha imparato a sfruttare L’energia che viene dal sole Le fonti energetiche possono essere distinte tra loro in modo differenti. Quelle che si trovano in natura praticamente già pronte per l’uso sono dette primarie: a questo gruppo appartengono per esempio il sole, il vento, il gas, il petrolio, il carbone, l’uranio. Le fonti energetiche che vengono ricavate da quelle primarie si dicono invece secondarie o derivate: a questo gruppo appartiene per esempio l’energia elettrica che viene prodotta nelle centrali. Le fonti non rinnovabili sono quelle di cui il pianeta dispone in quantità limitata se si continua a consumarle prima o poi si finiranno Le fonti di energia

F02 l’energia si trasforma Le trasformazioni energetiche Le forme dell’energia Energia cinetica Energia termica Energia elettrica Energia chimica Energia nucleare

Le forme dell’energia Oltre a classificarsi in base alla fonte l’energia può essere distinta in base alle diverse forme che assume. Ripensa agli esempi precedenti: il sole è una fonte di energia che assume diverse forme di energia termica e di energia luminosa. Le piu’ importanti forme di energia sono: l’energia cinetica, l’energia termica, l’energia elettrica, l’energia chimica e l’energia nucleare. L’energia può trasformarsi da una forma all’altra rimanendo però quantitativamente sempre uguale a se stessa. La caratteristica fondamentale dell’energia è infatti che essa non si può creare né distruggere: è questo il principio di conservazione dell’energia. Una delle forme di energia piu’ versatili è l’energia elettrica: si può per esempio trasformare in energia meccanica tramite un motore, in energia luminosa attraverso una lampadina o in energia termica usando una stufa elettrica. Un’altra trasformazione molto ricorrente nel mondo della tecnologia è quella che parte dall’energia chimica contenuta nei combustibili diventa energia termica con la combustione viene utilizzata per riscaldare o per produrre energia meccanica nei motori. L’energia termica è spesso anche il risultato di diverse trasformazioni energetiche che la producono come risultato di scarto.

F03 l’energia si produce con i combustibili I combustibili fossili L’idrogeno Il carbone Il petrolio Il gas naturale I combustibili I rifiuti

I combustibili fossili Un combustibile è qualsiasi sostanza che tende a bruciare facilmente e può essere quindi utilizzata per produrre calore. La combustione è il processo chimico con cui attraverso un innesco la molecola del combustibile reagisce con l’ossigeno dell’aria e si distrugge, trasformandosi in altre molecole piu’ stabili e liberando energia termica. Qualsiasi tipo di carburante è perciò un combustibile. Molte sostanze bruciano rilasciando energia termica quindi ci sono tanti tipi di combustibili: idrogeno, rifiuti generici, combustibili fossili, biomasse. L’idrogeno E’ molto diffuso in natura ma sempre combinato con altri elementi: per esempio insieme all’ossigeno si forma l’acqua con il carbonio è presente in tutte le sostanze organiche. L’idrogeno puro che è un gas può essere combinato con l’ossigeno formando l’acqua e generando molto calore come prodotto di scarto. Tuttavia la produzione di idrogeno come fonte energetica non è economicamente conveniente allo stato attuale. I rifiuti Come abbiamo visto piu’ volte parlando dei materiali rifiuti devono essere quanto piu’ possibile riutilizzati ma ne resta sempre una parte che bisogna smaltire; le modalità tradizionali di smaltimento prevedono l’accumulo di discariche oppure l’incenerimento. I combustibili fossili Sono i combustibili piu’ comuni. Vengono estratti dalle miniere come nel caso del carbone oppure tramite trivelle di perforazione come nel caso del petrolio o del gas naturale.

F04 l’energia si produce con l’acqua Energia dal mare Le onde La centrale idroelettrica Le correnti Le maree

La centrale idroelettrica La centrale idroelettrica trasforma l’energia cinetica di una massa d’acqua in movimento in energia elettrica le condizioni ideali per ottenere questa forma di energia si verificano quando il flusso d’acqua ha una grande portata o una grande velocità. L’altezza di caduta dell’acqua viene detta salto geodetico, si può incanalare in una condotta forzata. Se invece la portata dei fiumi varia a seconda delle stagioni come accade in Italia è necessario costruire una diga detto invaso o bacino idrico con un flusso costante. Energia dal mare Oltre a fiumi e torrenti sul nostro pianeta abbiamo a disposizione enormi masse di acqua quelle di mari e oceani. Queste masse di muovono e il loro movimento può essere sfruttato per la produzione di energia. Il movimento dell’acqua del mare è di tre tipi: le onde, le correnti e le maree.

F05 L’energia si produce con il sole Il solare termico Il solare fotovoltaico

Il solare fotovoltaico Il solare termico Il modo più semplice per sfruttare l’energia solare è di utilizzarla per riscaldare l’acqua attraverso pannelli solari termici. Questo tipo di impianto è collaudato da molti anni, è semplice, economico e adatto a installazioni domestiche. Oltre che per il riscaldamento il calore prodotto dagli impianti di solare termico può essere trasformato in energia elettrica Il solare fotovoltaico A differenza delle tecnologie termiche, che utilizzano l’energia dal sole per ottenere calore, la tecnologia fotovoltaica ricava la corrente elettrica direttamente dalla radiazione luminosa del Sole. La tecnologia sfrutta le caratteristiche di alcuni materia basati sul silicio detti semiconduttori. Grazie a un complesso meccanismo chiamato effetto fotoelettrico quando vengono colpita da un fotone liberano un elettrone. In questo caso si tratta di una corrente molto debole ma è possibile collegare tante celle tra loro fino a ottenere un modulo e tanti moduli tra loro fino a ottenere un pannello di dimensioni di circa un metro per un metro e mezzo

F06 l’energia si produce con il vento Il vento come fonte di energia La centrale eolica

Il vento come fonte di energia Come ogni massa in movimento anche il vento ha un contenuto di energia cinetica che dipende dalla massa e dalla velocità. Il movimento dell’aria è condizionato non solo dalle condizioni climatiche ma anche dalla morfologia del territorio. Gli impianti eolici vengono perciò costruiti in zone dove il vento non è solo molto forte ma anche quanto il più possibile costante. A volte si realizzano impianti offshore ossia in mare aperto dove il vento non avendo ostacoli è più costante La centrale eolica L’energia eolica viene trasformata in energia meccanica tramite un sistema di pale inclinate su cui la spinta del vento incide con una certa angolazione producendo una spinta che porta la pala a ruotare sul suo asse. La tradizionale applicazione di questa energia è quella dei mulini a vento che trasmettono la rotazione dell’asse delle pale a una pesante pietra usata per esempio per macinare il grano; nelle applicazioni moderne l’energia meccanica viene invece trasformata in energia elettrica. Nella centrale eolica si produce energia elettrica utilizzando una serie di generatori eolici chiamate anche turbine eoliche o aerogeneratori ognuno dei quali produce energia in modo autonomo.

F07 L’energia si produce con il calore naturale La centrale geotermica Il calore della terra come fonte di energia

Il calore della terra come fonte di energia Il nostro pianeta in profondità ha temperature molto elevate. Questo calore naturale è chiamata energia geotermica. L’energia termica può essere sfruttata sia direttamente sia indirettamente. Quando si crea la condizione in cui una quantità di acqua riscaldata si accumula a una profondità modesta si parla di serbatoio geotermico La centrale geotermica Poiché nella maggior parte dei casi il calore naturale non è presente in quantità sufficienti ad alimentare una centrale elettrica l’utilizzo più pratico dell’energia geotermica è quello per uso locale sotto forma di energia termica. Nelle rare occasioni in cui le condizioni risultano adeguate è possibile realizzare delle vere e proprie centrali per la produzione di energia elettrica. In ogni caso comunque quando il fluido ha ceduto il calore viene raffreddato nelle apposite torri di raffreddamento.

L’energia si produce con l’atomo La centrale nucleare

La centrale nucleare L’elemento chiave di una centrale nucleare è il rettore nucleare al cui interno avvengono le reazioni nucleari che devono essere controllate e regolate. Il metodo più tradizionale prevede l’uso di barre di materiali particolari dette barre di controllo. Per limitare la temperatura nel rettore si usa nella maggior parte dei casi semplice acqua in pressione che sottrae calore e lo disperde nell’ambiente tramite una torre di raffreddamento

L’energia si produce con l’idrogeno La produzione e i campi di applicazione L’idrogeno come fonte di energia

L’idrogeno come fonte di energia Per ottenerlo bisogna quindi produrlo. La molecola di idrogeno a temperatura ambiente è un gas indolore e incolore ma altamente infiammabile oltre a molta energia termica L’idrogeno può essere prodotto attraverso un processo di elettrolisi. Per questo motivo si tende a produrlo con reazioni chimiche diverse. In realtà la molecola di idrogeno è molto vantaggiosa come combustibile perché gli unici prodotti della sua combustione sono il calore e l’acqua che naturalmente non inquina. In alternativa l’idrogeno viene usato normalmente insieme all’ossigeno nelle celle a combustibile per produrre energia elettrica. La produzione e i campi di applicazione