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Scuola di politica lezione xvi

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  • 1. Approvvigionamento idrico ed energia
  • 2. Come ci hanno da sempre insegnato l’acqua ha una sua genesi e trasformazione ciclica.Quello che noi andremo a studiare sono i metodi di estrazione e di salvaguardia della qualità dell’acqua destinata al consumo umano.
  • 3. Acquifero è il nome dato a quello spazio del sottosuolo che contiene ed è in grado di rilasciare acqua. In figura abbiamo un acquifero in zona pianeggiante. i vantaggi sono quelli di una distribuzione lineare della falda. Gli svantaggi sono che bisogna salvaguardare l’intera area
  • 4. L’acquifero collinare (a parità di permeabilitàdell’ammasso solido) avrà un andamentosimile a quello del rilievo, tanto più ribassatoquanto maggiore sarà la permeabilità. In prossimità del mare vi sarà da tenere presente anche la quota a cui sarà presente l’acqua salmastra.
  • 5. Uno strato permeabile, interposto fra due strati impermeabili, da luogo ad un acquifero confinato. Se gli strati sono concavi e il pozzo viene scavato nella parte di maggiore concavità si ha un pozzo artesiano. Ovvero si assiste ad una risalita in pressione dell’acqua. Le aree da preservare risultano essere solo quelle di ricarica.
  • 6. Quando lo strato impermeabile si trova ad una certa quota rispetto alla falda freatica di base, si genera una falda sospesa. Il rischio in questo caso è diperforare con il pozzo lo strato impermeabile eperdere quella energia potenziale naturaledell’acquifero sospeso con costi maggiori per ilsollevamento. Se immaginiamo la linea grossa comeil profilo di una collina abbiamo la situazione che siriscontra nel basso ionio catanzarese. È evidente ildanno che si verifica se si perfora la base della faldasospesa
  • 7. Sono da distinguere i pozzi da accumulo (praticamente tutti i pozzi di raccolta delle acque piovane) dai pozzi di perforazione, generalmente molto più profondi.I pozzi di perforazione o trivellazione utilizzano mezzi meccanici e necessitano di specifiche autorizzazioni e progetti per evitare di perforare strati impermeabili o di rimanere troppo superficiali ed emungere acque inquinate.
  • 8. Le opere di Captazione orizzontali sono note da secoli e sono utilizzate appunto per recuperare l’acqua da falde sospese, senza perforare lo strato impermeabile.In passato si scavavano veri e propri canali percorribili dall’uono, ora si utilizzano le stesse macchine della perforazione verticale solamente debitamente inclinate.
  • 9. Per ottenere una distribuzione efficace è necessario che gli accumuli per la distribuzione siano messi ad altezza sufficientemente elevata per garantire la pressione da impiegare.L’accumulo in serbatoi è comunque indispensabile sia per i trattamenti antibatterici (clorazione o trattamento ad ultravioletti) sia per ottimizzare il consumo dell’acqua. Dall’acquedotto infatti l’acqua arriva in continuo mentre dai consumi domestici viene prelevata in modo discontinuo. Se così non fosse, la portata dell’acquedotto dovrebbe essere elevatissima.
  • 10. Gli antichi acquedotti utilizzavano prevalentemente la gravità come metodo di trasporto e distribuzione ed è per questo che vediamo ancora oggi i resti di lunghissimi acquedotti fuori terra lasciati dai romani. Ora invece gli acquedotti sono per la maggior parte interrati ed utilizzano il principio dei vasi comunicanti e, dove non è sufficiente, si usano delle pompe di sollevamento.
  • 11. Alla luce di quanto detto ci resta una considerazione da fare.L’acqua potabile per giungere sulle nostre tavole deve subire un certo numero di trasformazioni, trasporti, analisi etc.Indipendentemente da chi la va a cercare ed estrarre (stato o privati), si deve sostenere un costo.L’unica acqua “bene libero” può essere considerata quella dei fiumi e delle sorgenti, se raccolte nei luoghi in cui scorrono naturalmente.Vi fidereste a bere l’acqua dei fiumi?
  • 12. Da sempre chi detiene l’energia detiene la ricchezza!Nell’antichità l’energia più diffusa era quella muscolare e quindi le economie che potevano contare su un maggior numero di schiavi od animali da soma erano anche le più ricche e sviluppate.
  • 13. La prima forma di energia non “muscolare” imbrigliata dall’uomo è quella dei mulini ad acqua. Essi fornivano sia l’energia per la macinazione di granaglie che l’energia per i magli utilizzati in siderurgia. L’unico problema era garantirsi la costanza dell’approvvigionamento dell’acqua. In alcuni casi si usavano anche per il sollevamento dell’acqua da mandare nei canali irrigui.
  • 14. L’evoluzione dei mulini è rappresentata dalle turbine idrauliche che producono energia dai laghi artificiali. Le cose principali da considerare sono: Il salto d’acqua La costanza dell’approvvigionamento L’impermeabilizzazione dell’invaso
  • 15. Oggi esistono diversi progetti di sfruttamento delle maree, che comportano metodi diversi di sfruttamento dell’energia: sollevamento di un peso in contrapposizione alla forza di gravità; compressione dell’aria in opportuni cassoni e movimentazione di turbine in seguito alla sua espansione; movimento di ruote a pale; riempimento di bacini e successivo svuotamento con passaggio in turbine.Quest’ultimo sembra dare i migliori risultati, nelleffettivo impiego. Il problema più importante allo sviluppo di tale tecnologia resta comunque lo sfasamento tra massima ampiezza di marea disponibile (la cui cadenza è prevedibile sulla base delle fasi lunari e solari) e domanda di energia nelle ore di punta. Infatti nei giorni di insufficienza nellafflusso d’acqua la produzione di elettricità cesserebbe. In Francia nei pressi di Saint-Malo esiste un grosso impianto di questo genere.In una tipica centrale ad energia mareomotrice lacqua affluisce e defluisce in un vasto bacino, passando attraverso una serie di tunnel nei quali, acquistando velocità, fa girare delle turbine collegate a generatori.Durante la bassa marea lacqua del bacino defluisce verso il mare aperto, mettendo nuovamente in rotazione la turbina.Quando il livello del mare ricomincia a salire e londa di marea è sufficientemente alta, si fa fluire lacqua del mare nel bacino e la turbina si mette nuovamente in rotazione.Per ottenere la produzione di energia sia con marea crescente che calante, si utilizzano particolari turbine reversibili, che funzionano cioè con entrambe le direzioni del flusso.
  • 16. limiti principali di queste centrali sono:Il costo di installazione elevatoLa difficoltà di collocazione (indicativamente, i siti idonei devono avere ampiezze di marea superiore ai 3 metri e topografia favorevole all’installazione)La discontinuità nella produzioneLerosione delle coste creata dalle centrali che modificano i flussi di mareaLa tendenza alla sedimentazione allinterno del bacino (soprattutto se collocate alla foce dei fiumi)Il disturbo per lecosistema, in particolare per la fauna ittica.
  • 17. I giacimenti di carbone sono molto accentrati in zone continentali con sedimenti antichi e indisturbati.I giacimenti più importanti sono nel bacino della Rhur in Alsazia e nella Lorena ed in Scozia. Questo fece la fortuna di Francia Germania e Inghilterra nel XIX secolo.In Italia il carbone si trova quasi esclusivamente in Sardegna, ma altamente esplosivo.Il carbone può essere generato anche dalla combustine controllata del legno.Per la sua genesi il carbone contiene numerose impurità (silicio, etc) che, non partecipando alla combustione, si disperdono nell’aria e possono avere effetto cancerogeno.
  • 18. Gli altoforni usano come fonte energetica la polvere di koche che riesce ad avere una combustione ad alta efficienza energetica e quini consente di raggiungere alte temperature. Non è possibile spegnere gli altoforni perché l’energia di attivazione è elevatissima, di conseguenza anche gli altoforni dovrebbero essere localizzati nelle vicinanze degli impianti di estrazione.
  • 19. Utilizzando il potere calorifero del carbone e l’acqua si genera vapore che, aumentando di volume, trasferisce energia a degli appositi dispositivi che possono essere pistoni, nel caso di locomotive, o turbine, in caso di centrali elettriche.
  • 20. In un gassificatore il materiale carbonioso subisce diversi differenti processi:Il processo di pirolisi avviene riscaldando in assenza di ossigeno e vengonoliberati composti gassosi quali idrogeno e metano e viene ottenuta unacarbonizzazione, con il risultato di una perdita in peso superiore al 70% per ilcarbone. Viene prodotto anche catrame. Il processo dipende dallecaratteristiche del materiale carbonioso e determina la struttura ecomposizione del carbone, che subirà successivamente le reazioni digassificazione.Il processo di combustione avviene quando i prodotti volatili e parte delcarbone reagiscono con lossigeno formando diossido e monossido di carbonio(ossidazione parziale), liberando calore necessario per le successive reazionidi gassificazione.Il processo di gassificazione avviene quando il carbone reagisce col diossidodi carbonio e col vapor dacqua producendo monossido di carbonio e idrogeno:C + CO2 → 2 COC + H2O → CO + H2Inoltre, il monossido di carbonio prodottoreagisce col vapore acqueo producendo una reazionedequilibrio detta reazione di spostamento del gas dacqua:CO + H2O ⇄ CO2 + H2 In pratica, dopo liniziale pirolisi una quantità limitata diossigeno viene introdotta nel reattore in modo che parte del materialeorganico bruci producendo monossido di carbonio ed energia, utile per lareazione successiva che converte ulteriore materiale organico in idrogeno edaltro monossido di carbonio.Il gas così prodotto può essere utilizzato in un qualsiasi motore a combustioneinterna e viene chiamato “carbone pulito” perché non contiene impurità escorie tipiche del carbone usato direttamente
  • 21.  Questo è uno schema tipo di giacimento. Non sempre però i giacimenti sono così benevoli da essere già in pressione.
  • 22. Il principale componente del gas naturale è il metano (CH4), la più piccola e leggera fra le molecole degli idrocarburi. Normalmente contiene anche idrocarburi gassosi più pesanti come etano (CH3CH3), propano (CH3CH2CH3) e butano (CH3CH2CH2CH3), nonché, in piccole quantità, pentano.Sono sempre presenti modeste percentuali di gas diversi dagli idrocarburi, ad esempio anidride carbonica (CO2), azoto, ossigeno (in tracce), gas nobili e solfuro di idrogeno (H2S).Il solfuro didrogeno e il mercurio (Hg) sono considerati i contaminanti più nocivi, che devono essere rimossi prima di qualsiasi utilizzo.Il Metano è il gas che può raggiungere più facilmente la combustione perfetta.
  • 23. La composizione del GPL non è definita esattamente, infatti le specifiche di fornitura danno delle tolleranze su composizione e densità, per il propano commerciale la densità è compresa tra 505 e 530 kg/m3 con un potere calorifico che non deve essere inferiore a 10.950 kcal/kg (o 45,8 MJ/kg), con un contenuto di zolfo massimo di 50 ppm. I componenti sono compresi tra C3 e C4, con una limitata presenza di pentano (solo nei GPL provenienti da raffineria). I componenti sono quindi scelti tra butano, propano e pentano, essendo il propano il componente principale.Data lelevatissima purezza degli alcani impiegati, che derivano normalmente da processi di cracking catalitico e successive distillazioni, il GPL brucia integralmente producendo (se lossigenazione è sufficiente) CO2, H2O e NOx, lasciando pochissime scorie, analogamente agli alcani più leggeri, quali il metano.
  • 24.  La benzina è un prodotto distillato dal petrolio greggio a una temperatura che si aggira fra i 30 e i 210 °C. Da un litro di petrolio, solo il 10% diventa benzina dopo la prima semplice distillazione. Utilizzando le frazioni più pesanti (gasolio pesante e residui di distillazione) si possono ottenere molecole più piccole adatte a essere usate come benzina, grazie a un trattamento detto cracking attraverso il quale gli idrocarburi di maggior peso molecolare vengono frammentati in presenza di un catalizzatore
  • 25.  Ilgasolio ottenuto da fonti non rinnovabili è detto semplicemente gasolio, o in inglese, petrodiesel. La qualità del gasolio ottenuto in questo modo è fortemente legata a quella del greggio di origine e alla modalità di distillazione. È un prodotto della distillazione frazionata del petrolio greggio, oppure dal cracking (operazione attraverso la quale gli idrocarburi di maggior peso molecolare sono frammentati in presenza di un catalizzatore). La temperatura media duscita del gasolio dalla torre di frazionamento è di circa 350 °C.
  • 26.  Oltreai limiti tecnologici ed ambientali, nell’improntare la politica energetica sul petrolio si deve tener conto dell’elevato concentrazione geografica dei giacimenti.
  • 27. Anche il vento, come l’acqua, fu utilizzato in passato come forza motrice, soprattutto in quei luoghi dove l’acqua non era abbondante (Spagna) o dove il terreno pianeggiante non dava all’acqua una elevata forza motrice.Il difetto principale era l’incostanza del vento
  • 28. L’evoluzione moderna dei mulini a vento sono le pale eoliche che hanno però il difetto di un grande impatto visivo in grado di stravolgere totalmente il paesaggio. Ultimamente però si stanno diffondendo delle minipale eoliche della potenza dai 3 ai 6 KW.
  • 29. La Geotermia sfrutta il salto di calore che si genera tra sottosuolo e superficie per generare energia. Il primo esempio di sfruttamento della geotermia in Italia è quello di Larderello. La presenza di un ammasso caldo sotterraneo nelle vicinanze della falda acquifera genera vapore che resta parzialmente intrappolato da uno strato impermeabile. La perforazione libera questo vapore che aziona una turbina.
  • 30.  Un impianto geotermico è formato da 3 parti principali: -sonde geotermiche (speciali tubature introdotte nella terra per poter scambiare calore), -pompa di calore (generatore che produce calore preso dalle sonde inviandolo al sistema di distribuzione) -impianto di distribuzione del calore con sistemi a bassa temperatura. Il calore diffuso dai vapori viene immesso in un impianto di tubature adoperato per riscaldare locali di attività, serre e impianti termali. Sta crescendo anche la minigeotermia nei condomini per riscaldamento e condizionamento. Per il raffrescamento delle abitazioni si può utilizzare il pavimento radiante dove l’acqua è rinfrescata tra i 18° e 20° C grazie alla pompa di calore che inverte il suo ciclo.
  • 31. I pannelli termici sono comeuna centrale di produzione dienergia termica, e sidifferenziano dai sistemifotovoltaico utilizzati perprodurre energia elettrica.Il principio che governa questosistema è quello dellatermodinamica, in base al qualeavviene la trasmissione del caloreda un corpo caldo ad uno freddo.In questo caso il corpo caldo è ilsole, che con i propri raggisprigiona energia negli spazicircostanti, e il corpo freddo è ilfluido che scorre all’interno delpannello termico. I pannellicolpiti dai raggi del sole così siriscaldano. Il sistema funzionaquindi senza alcun uso dicombustibile. L’acqua viene riscaldata ad unatemperatura di 45 – 50°
  • 32. La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare direttamente lenergiadella radiazione solare in energia elettrica, con unefficienza tra il 16% e il18% per una singola cella fotovoltaica monocristallina.Questa tecnologia sfrutta leffetto fotovoltaico basato sulle proprietà dialcuni semiconduttori, in grado di convertire lenergia della radiazionesolare in energia elettrica, senza parti meccaniche in movimento e senzaluso di alcun combustibile.

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