Fonti energetiche non rinnovabili Introduzione

La domanda mondiale di energia La domanda mondiale di energia continua a crescere ad un ritmo del 2% l’anno. Nel 2004, il consumo mondiale dell'umanità è stato di 15 TW (= 1.5 x 1013 W) che per un 86,5% proveniva dai combustibili fossili (petrolio + carbone + gas + nucleare), Questo equivale a = 5 x 1020 Joule per anno, anche se vi è un'incertezza di almeno il 10% nei valori del consumo energetico totale del mondo. In Italia, nel 2004, la percentuale di dipendenza dagli idrocarburi è stata del 78,9%.

La domanda mondiale di energia

Il consumo di energia per nazione ll consumo di energia delle nazioni è proporzionale al PIL, anche se esiste una differenza significativa tra i livelli di consumo dell'energia in paesi industriali ad alto reddito come gli Stati Uniti d'America (11,4 kW per persona) ed il Giappone e la Germania (6 kW per persona). Il Canada ha il maggiore consumo pro-capite. Si registra costantemente un minore consumo di energia nei paesi in via di sviluppo e nelle economie sotto-sviluppate. Nei paesi in via di rapido sviluppo come l'India il consumo pro capite si avvicina a 0,6 kW. Attualmente la crescita più significativa dei consumi di energia si sta verificando in Cina, che sta crescendo ad un tasso medio del 5,5% annuo negli ultimi 25 anni. La sua popolazione, che supera i 1,3 miliardi di persone, attualmente consuma energia ad un tasso di 2 kW per persona.

Il consumo di energia per nazione

Il consumo di energia per nazione

Il consumo di energia per settore Gli utilizzatori industriali (agricoltura, miniere, manifatture, e costruzione) consumano circa il 37% dei 15 TW totali. Il trasporto di persone sia personale che di passeggeri consuma circa il 20%. Il riscaldamento domestico, l'illuminazione e l'utilizzo di elettrodomestici usano l'11%. Gli usi commerciali (illuminazione, riscaldamento e condizionamento degli edifici commerciali, oltre che l'energia consumata dagli acquedotti, dalla purificazione e distribuzione dell'acqua potabile nonché alla depurazione delle acque nere) sono pari al 5% dei 15 TW totali.

Il consumo di energia per settore L'altro 27% dell'energia consumata a livello mondiale viene persa nella generazione e nella trasmissione di energia. Nel 2005, il consumo mondiale di elettricità era pari a 2 TW. L'energia consumata per generare 2 TW di elettricità e quasi 5 TW, dal momento che l'efficienza di un tipico impianto di generazione di energia e attorno al 38%. La nuova generazione di impianti che bruciano gas naturale raggiunge un'efficienza sostanzialmente maggiore, attorno al 55%. Il carbone è il combustibile fossile più economico e popolare tra le compagnie che producono energia elettrica.

L’origine dell’energia: il sole La maggior parte delle risorse energetiche del mondo hanno come fonte prima i raggi solari che colpiscono la supeficie terrestre. Questa energia si è conservata indirettamente sotto forma di energia fossile (bitume, carbone, gas, idrati, petrolio) oppure come energia direttamente impiegabile (ad.esempio i venti si formano in seguito a complessi fenomeni di riscaldamento nelle zone soleggiate e di convezione nelle zone fredde, il tutto abbinato alla rotazione terrestre). Anche l'energia idroelettrica deriva dall'energia solare che provoca evaporazione dell'acqua e condensazione dell'acqua quando le nuvole incontrano l'aria di fronti climatici freddi o quando risalgono alte montagne. Il vapor d'acqua salendo in quota acquisisce una certa energia potenziale che cede in parte alle piogge ed ai corpi acquosi siti in quote elevate.

La costante solare Il termine costante solare (in inglese solar constant) definisce la quantità di radiazione elettromagnetica solare che arriva per unità di superficie, misurandola a livello della superficie esterna dell'atmosfera terrestre, da un velivolo perpendicolare ai raggi. La costante solare include tutti i tipi di radiazione solare, non soltanto la luce visibile. Il suo valore è stato misurato da satelliti a circa 1.366 watt per metro quadro, anche se può variare di circa lo 6,9% durante l'anno - da circa 1.412 W/m2 a gennaio a 1.321 W/m2 a luglio, questo dovuto alla variazione della distanza della terra dal sole, oltre ad una lieve variazione della luminanza solare di poche parti su mille da un giorno all'altro. Per l'intero globo terrestre, che ha una sezione di taglio di 127.400.000 km², la potenza fornita dall'energia solare è di 1.740 × 1017 Watt, con una variazione del +/- 3,5%.

Le riserve di energia Le stime sulle risorse energetiche rimanenti nel mondo variano, ed è stato calcolato che le risorse di combutibili fossili totalizzino uno stimato di 0,4 Yottajoules (1 YJ = 1024 J) e che le risorse disponibili di combustibile nucleare come l'uranio superino i 2,5 YJ. Le riserve di combustibili fossili dovrebbero essere di 0,6-3 YJ se gli estimi delle riserve di clatrati di metano sono accurate e se il loro sfruttamento divenisse tecnicamente possibile. Principalmente grazie al Sole, il mondo possiede anche un flusso di energia rinnovabile utilizzabile, che eccede i 120 petawatt (pari ad 8.000 volte gli utilizzi totali del 2004), o 3,8 YJ/anno, rendendo così minuscole tutte le risorse non-rinnovabili.

Potere calorifico dei combustibili La caratteristica principale di un combustibile è il suo potere calorifico, che rappresenta la quantità di calore sviluppata nella reazione di combustione in condizioni standard predeterminate; è misurato in kWh/kg per i solidi e i liquidi e in kWh/m3 per i gas. Per la gran parte dei combustibili (quelli che contengono idrogeno) si distingue di un potere calorifico superiore (che include il calore di condensazione del vapore acqueo che si forma nella combustione) e un potere calorifico inferiore (che esclude tale calore)

Potere calorifico dei combustibili