L'uomo e l'energia Leila Orlando

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L'uomo e l'energia Leila Orlando

  1. 1. SISSIS A. A. 2006-2007VII cicloMATERIA: LABORATORIO DI GEOGRAFIAPROF. SSA GIAMPORCAROClasse AD4 (M-Z)LEILA ORLANDOUNITA’ DIDATTICA:L’UOMO E L’ENERGIALiceo psico-socio-pedagogicoClasse: I EProf. Leila Orlando
  2. 2. Le fonti energeticheFonte di energia: Qualunque organismo habisogno di energia per vivere.Tutto ciò che produce energia è una "fonte dienergia". Il Sole è la principale fonte di energiadella Terra.Levoluzione della società umana richiede unapporto di energia sempre maggiore e questo haportato allo sviluppo di strutture atte allaproduzione di energia e al suoimmagazzinamento.Fino a circa un secolo fa anche nel mondoindustrializzato, ma ancora oggi in innumerevoliregioni della Terra, le fonti di energia piùimpiegate sono state lenergia umana elenergia animale.
  3. 3. Fonti primarie e secondarieLe fonti energetiche si dividono in:Fonti primarie: se sono utilizzabilidirettamente, così come si trovano innatura. Sono fonti primarie il carbone,il petrolio, il gas naturale, la legna, icombustibili nucleari, il sole, il vento,le maree, i laghi montani e i fiumi (dacui è possibile ottenere energiaidroelettrica) e il calore della Terra chefornisce energia geotermica.
  4. 4. Fonti primarie e secondarieFonti secondarie: sono quelle che derivano dallatrasformazione di fonti denergia primaria: ad esempio, labenzina, che deriva dal trattamento del petrolio grezzo elenergia elettrica ottenuta dalla conversione di energiameccanica (centrali idroelettriche, eoliche) o chimica(centrali termoelettriche) o nucleare (centrali nucleari).Centrale idroelettrica Centrale nucleare
  5. 5. Fonti rinnovabili e non rinnovabiliLe fonti primarie si distinguono, a loro volta, in:Fonti rinnovabili: forniscono energia che si rigenera in continuazionemediante trasformazioni chimiche (come le biomasse) o fisiche (comelenergia idrica, solare, eolica, ecc). In particolare il sole, il vento, il ciclodell’acqua, le maree, il calore della Terra sono fonti inesauribili, sempredisponibili e che non finiranno mai.Centrale eolicaPannelli solari
  6. 6. Fonti rinnovabili e non rinnovabiliFonti non rinnovabili (o esauribili): hannotempi di rigenerazione talmente lunghi (milionidi anni) che una volta sfruttate si consideranoesaurite. Sono quelle che si sono formate nelcorso di milioni di anni, come i combustibilifossili (petrolio, carbone, gas naturale). Ladisponibilità di queste fonti, per quantogrande, è limitata ed esse costituiscono unasorta di magazzino energetico della Terra.Attualmente, solo il 14% dellenergiaconsumata nel mondo è prodotta da fontirinnovabili. Tutto il resto deriva da fonti nonrinnovabili, perlopiù da combustibili fossili(78%).carbone
  7. 7. Il consumo di energiaI consumi pro-capite di energia sono difficilida quantificare con precisione, si cela inoltreil grave problema del divario tra il Nord e ilSud del mondo.Un cittadino statunitense consuma inmedia 8 tonnellate di petrolio, contro lo 0,07degli africani, cioè oltre 50 volte di più.I paesi ad avanzato sviluppo consumano i7/8 dell’energia prodotta annualmente purrappresentando, le loro popolazioni, appenaun quarto di quella mondiale.
  8. 8. Energia dal petrolioLa moderna civiltà industriale dipende in largamisura dal petrolio, che costituisce laprincipale fonte di energia in tutto il mondo.La formazione del petrolio ha avuto inizio moltimilioni di anni fa, nel seguente modo:- i resti degli organismi viventi si depositarononel terreno- in assenza di aria, poi, le sostanze organichefurono attaccate e decomposte daimicrorganismi- a poco a poco, quindi, il carbonio e lidrogenopresenti, prevalsero sugli altri elementi, fino aformare il petrolio.Il petrolio viene estratto con delle torri ditrivellazione, e in mare aperto facendo ricorsoa delle piattaforme petrolifere.Estrazione del petrolioPiattaforma petrolifera
  9. 9. Energia dal petrolioDalla lavorazione del petrolio si ricavano:la benzina, il gasolio e il cherosene.I Paesi più ricchi di petrolio si trovano in MedioOriente, nelle due Americhe, in Africa settentrionale e neiPaesi dellex Unione Sovietica.Molti Paesi industrializzati, tra i quali l Italia, nondispongono di giacimenti di petrolio e devono quindiricorrere alle importazioni.Durante la combustione, il petrolio produce le seguentisostanze inquinanti:- anidride carbonica, responsabile delleffetto serra- biossido di azoto e ossidi di zolfo, responsabili dellapioggia acida- particelle di polvere, responsabili dello smog.Estrazione del petrolio
  10. 10. Energia idraulicaLuso dellenergia idraulica risale all antichità. Già gli antichiGreci e Romani, infatti, usavano ruote idrauliche mossedallacqua corrente per ottenere la macinazione del grano.Nell Ottocento, con la costruzione di condotte e grandi dighedi sbarramento dei fiumi, lenergia idraulica giocò un ruoloimportante nellambito della rivoluzione industriale.Lenergia idraulica è ottenuta sfruttando la caduta dellacquaattraverso un dislivello, per cui è una risorsa naturaledisponibile ovunque esista un sufficiente flusso dacqua.Attraverso delle condotte lacqua entra nelle turbine ed esceda un canale di scarico.Le turbine funzionano secondo lo stesso principio delle anticheruote idrauliche, con in più il fatto che le turbine stesse sonocollegate ad un generatore in grado di produrre energiaelettrica.
  11. 11. Energia idraulicaLenergia idraulica contribuisce allincircaper 1/4 alla generazione dellenergiaelettrica prodotta in tutto il mondo.Limpatto ambientale dellenergiaidraulica non è trascurabile perchèrichiede la costruzione di opereimponenti, quali:- dighe- laghi artificiali- canali di deviazione-sistemazione di grandi turbine egeneratori elettrici.diga
  12. 12. Energia dal carboneIl carbone è un combustibile di origine vegetale, infatti è cosìche si forma:- nelle passate ere geologiche gran parte della superficieterrestre era occupata da paludi in cui cresceva una vegetazionelussureggiante- mano a mano che morivano, le piante venivano sommersedallacqua- di conseguenza subivano un lento processo di fossilizzazione,che consiste nella perdita di atomi di idrogeno e di ossigeno, conconseguente accumulo di unalta percentuale di carbonio- in tal modo si formarono i primi giacimenti di torba che,gradualmente ricoperti da strati di terreno, in milioni di anni sonostati compressi e progressivamente trasformati in carbone.Il carbone viene classificato secondo la sua età.A partire dal più giovane, si distinguono: la torba, la lignite, illitantrace e l antracite.Lunico tipo di carbone che si trova in Italia (Sardegna) è laminiera di carbone
  13. 13. Energia dal carboneIl carbone è oggi usato soprattutto nellecentrali termoelettriche, dove il calore chesi sprigiona dalla sua combustione, vieneusato per riscaldare lacqua presente in unacaldaia.Il vapore che di conseguenza viene prodotto,mette in movimento una turbina, checollegata ad un generatore, produce energiaelettrica.La combustione del carbone sviluppa:- biossido di azoto e ossidi di zolfo,responsabili delle piogge acide- anidride carbonica, responsabile dell effettoserra- polveri, responsabili dello smog.centrale termoelettricaa carbone in Germania
  14. 14. Energia nucleareCon energia nucleare si intendono tutti queifenomeni in cui si ha la produzione di energiain seguito a trasformazioni nei nuclei atomici.Lenergia nucleare insieme a quella solare èuna fonte di energia primaria.L’energia nucleare è data dalla fissione (larottura di nuclei pesanti come quellodelluranio) o dalla fusione (laggregazione dinuclei leggeri come quelli dellidrogeno) delnucleo di un atomo. La prima persona che intuìla possibilità di ricavare energia dal nucleodell’atomo fu lo scienziato Albert Einstein.Albert EinsteinSchema di un atomo
  15. 15. Energia nucleare: la centrale nuclearell funzionamento di una centrale nucleare è moltosimile a quello di una centrale termoelettrica con ladifferenza che l’acqua viene riscaldata da un reattorenucleare dove l’uranio viene fissato.La produzione di energia con i reattori nucleari presentaperò i seguenti inconvenienti:- se vengono a contatto con un organismo vivente, leparticelle emesse dagli elementi radioattivi produconodanni molto gravi, come malattie ereditarie e difettigenetici- esiste il problema dello smaltimento del materialedi scarto a seguito del funzionamento dei reattorinucleari, materiali di scarto che restano infatti radioattivianche per migliaia di anni.In attesa di risolvere i problemi connessi al suo impiego,molti Paesi, tra cui l Italia, hanno deciso di non usarelenergia nucleare.centrale nucleare di Chernobyl
  16. 16. Energia geotermicaLenergia geotermica sfrutta il calore presente nelleprofondità terrestri. Una fonte di calore usata findallantichità sono state le sorgenti termali.Nelle zone che presentano fenomeni di vulcanismo nonviolento e costante nel tempo, riscaldandosi le acquenelle vicinanze, viene prodotto vapore e acqua calda(fluidi geotermici) che man mano salgono insuperficie.I vapori e lacqua calda che fuoriescono dal suolo, avendotemperature anche superiori ai 100° C, possono essereutilizzati come fonte di calore oppure per produrreenergia elettrica.Lo sfruttamento dellenergia geotermica è economica èdi facile utilizzo, ma richiede grandi tubature chealterano il paesaggio. Un fenomeno di vulcanismo:il geyserAffresco raffigurantele terme romane
  17. 17. Energia solareLa fonte dellenergia solare è ilSole.Come quasi tutte le stelle, il Soleè unimmensa sfera di gas elioincandescente che, per talemotivo, è simile ad una centraleche produce unenorme quantitàdi energia termica.Una piccola parte della suddettaenergia giunge fino a noi quisulla Terra.il Sole
  18. 18. Energia solareLenergia solare è lenergia prodotta sfruttandodirettamente lenergia termica del Sole che appuntoarriva sulla Terra, e precisamente:- utilizzando le cosiddette celle fotovoltaiche: sono insostanza delle sottili lamine di silicio che, colpite dairaggi solari, producono energia elettrica.- utilizzando i cosiddetti pannelli solari per produrrecalore. I pannelli solari invece sono costituiti in sostanzada un contenitore che racchiude una serpentina in cuicircola dell acqua.Siccome per produrre energia a sufficienza occorronomolte celle fotovoltaiche e molti pannelli solari,attualmente, limpiego dellenergia solare, basta asoddisfare solo una parte esigua delle necessitàenergetiche.Parco di celle fotovoltaichePannelli solari
  19. 19. Energia eolicaLo sfruttamento del vento come fonte dienergia risale ad epoche lontanissime.Usando i cosiddetti mulino a vento, si riuscivainfatti a convertire lenergia del vento inenergia meccanica, con questultima cheveniva soprattutto usata per la macinazionedel grano.Il mulino a vento sfrutta lazione di pale che,ruotando sospinte dal vento, determinano ilmovimento di un albero di trasmissione.In Europa i mulini a vento furono introdottiintorno al dodicesimo secolo.mulino a vento
  20. 20. Energia eolicaGli antichi mulini a vento si sono oggitrasformati nelle cosiddette turbine eoliche, ingrado di produrre direttamente energiaelettrica, e che, sempre azionate dallenergiadel vento, sono dotate di pale che facilmente simettono in rapida ed efficace rotazione.Per aumentare la quantità di energia, le turbineeoliche spesso sono collegate insieme a formaredelle vere e proprie centrali eoliche.In Italia le centrali eoliche producono solo unaparte esigua delle necessità energetiche.centrale eolica
  21. 21. Energia dal metanoIl metano fu scoperto nei pressi del lago Maggiore daAlessandro Volta, che per primo ne studiò le proprietàcombustibili.In natura si trova sotto forma di gas, e soprattutto ingiacimenti sotterranei. Il metano ed il petrolio spesso sitrovano negli stessi giacimenti, e ciò perchè laformazione del metano è identica a quella del petrolio.Anche il metano, ha avuto inizio milioni di anni fa:- i resti degli organismi viventi si depositarono nelterreno- in assenza di aria, poi, le sostanze organiche furonoattaccate e decomposte dai microrganismi- a poco a poco, quindi, il carbonio e lidrogeno presenti,prevalsero sugli altri elementi, fino a formare il metano.Alessandro Volta(1745-1827)
  22. 22. Energia dal metanoIl metano, una volta estratto da sotto la terraferma o da sotto i fondalimarini, viene immesso nei metanodotti.I metanodotti sono fatti di grandi condotte che si diramano via via incondotte più piccole, e che appunto convogliano il metano ad una rete didistribuzione che lo fa arrivare:- o presso le abitazioni, dove viene usato per cucinare, per riscaldare gliambienti e per produrre acqua calda- o presso le centrali termoelettriche, dove viene appunto usato perprodurre energia elettrica.Il metano, quando brucia, non genera fumo e, rispetto al petrolio e alcarbone, produce una minor quantità di sostanze inquinanti.
  23. 23. Energia dalle biomasseIn relazione alle fonti di energia,quando si parla di biomassa, ci siriferisce allenergia che si puòottenere dai combustibili biologici,come: legna, letame e scarti dellecoltivazioni agricole.È una forma di energia rinnovabileche è spesso minimizzata e nonpossiede la stessa ribalta mediaticadelleolico e del fotovoltaico.
  24. 24. Energia dalle biomasseAlcuni esempi di sfruttamentodelle biomasse:- il legno che brucia- i rifiuti animali che, attraversola fermentazione, possono essereusati per produrre gascombustibili- gli scarti vegetali che, lavorati edistillati, originano un alcol chepuò essere usato per farmuovere macchine di vario tipo.scarti vegetali
  25. 25. Energia dall’ IdrogenoL’idrogeno naturale è un gas incolore, inodore e nonè velenoso.La combustione dell’idrogeno non presentaparticolari problemi e dà luogo ad emissioni moltomeno inquinanti rispetto ad altri combustibili.Alimentando il bruciatore della caldaia di casa o unmotore a scoppio con questo gas si potrebbeprodurre energia evitando le emissioni di sostanzenocive.Nel settore del trasporto su gomma già nei primianni Settanta un ingegnere torinese avevasviluppato un sistema per utilizzare l’idrogeno nelleautomobili. Questa possibilità ha poi assuntoun’importanza strategica con lo sviluppo delle cellea combustibile avvenuta negli ultimi decenni.Bus a idrogeno
  26. 26. L’attività di trasporto e conservazione si rivelaparticolarmente difficoltosa, infatti, questo gas èinfiammabile, poco denso e si disperde nell’aria conmolta facilità. La conservazione e il trasporto sonoquindi aspetti che rendono ancora difficile l’utilizzodell’idrogeno su vasta scala.Attualmente molte case automobilistiche stannorealizzando modelli sperimentali di automobili e diautobus a idrogeno, ed alcuni prototipi giàcircolano in diverse città italiane ed estere.Il problema per lo sviluppo dei veicoli a idrogeno,oltre a quello della produzione di talecombustibile, è che manca una rete di distribuzionee di stazioni di rifornimento per questo gas.Energia dall’ IdrogenoAuto a idrogenoal distributore
  27. 27. La sfida del ventunesimo secoloLa continua crescita della popolazionemondiale e la naturale aspirazione dei paesiin via di sviluppo a raggiungere livelli di vitavicini a quelli dei paesi industrializzati sonole principali cause della crescita inarrestabiledella domanda di energia e delcontemporaneo aumento delle emissioni digas serra, prima fra tutte l’anidridecarbonica.Soddisfare tale domanda, mantenendoquesti gas a livelli non pericolosi perl’ambiente (oltre che, naturalmente,garantire l’approvvigionamento energetico)rappresenta la sfida tecnologica del nuovosecolo.
  28. 28. La sfida del ventunesimo secoloUna sfida che può essere vinta solo con:• l’aumento dell’efficienza dei sistemi e lariduzione del consumo di idrocarburi• l’espansione dell’impiego di fonti a basso onullo contenuto di carbonio quali gasnaturale, energie rinnovabili ed alternative• la separazione dell’anidride carbonicaprodotta nella trasformazione deicombustibili fossili• l’aumento, infine, del potenziale diassorbimento della stessa CO2 da partedell’ecosistema

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