ENERGIE ALTERNATIVE

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ENERGIE ALTERNATIVE

• Eva Aiello
• Rebecca Castiglione
• Federica Cosimano
• Federica Garofalo
• Ottavia Maugeri

IV F liceo scientifico G.Galilei
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Per fonte di energia alternativa si intende un
modo di ottenere energia elettrica
fondamentalmente differente da quella ottenuta
con l'utilizzo dei combustibili fossili, che
costituiscono le fonti rinnovabili.le fonti di
energia alternativa comprendono una classe più
ampia di forme di produzione di energia
comprendendo "qualunque" modo di produzione di
energia che non avvenga mediante l'utilizzo di
combustibili fossili. Una differenza sostanziale
ad esempio è la presenza fra le fonti alternative
dell'energia nucleare,che non viene compresa
nelle altre due classi. Il termine divenne di
uso comune negli anni '70, a valle delle crisi
petrolifere del 1973 e 1979, che avevano fatto
vedere in maniera chiara le problematiche poste
da un mondo dell'energia troppo dipendente dal
petrolio e, in generale, dall'approvvigionamento
di fonti fossili.
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Negli ultimi trent'anni sono state investite
nella ricerca in tal senso molte risorse umane ed
economiche. Nonostante ciò, uno dei problemi è
rappresentato da conflitti d'interesse tra chi
dovrebbe investire i fondi nella ricerca e chi
produce attualmente l'energia o chi vende
petrolio di conseguenza vengono a mancare le
alternative per il futuro.
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Alcune fonti energetiche alternative sono
rappresentate da-energia nucleare (sia a
fissione che a fusione) -energia idroelettrica
-energia geotermica-energia ricavata dalla
biomassa e biogas -energia eolica -energia
solare (sia attraverso centrali solari termiche
che fotovoltaiche) -energia del moto ondoso e
delle maree -energia prodotta dalla
dissociazione molecolare
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Energia Nucleare

• Con energia nucleare si intendono tutti quei
  fenomeni in cui si ha la produzione di energia in
  seguito a trasformazioni nei nuclei atomici.
  L'energia nucleare, insieme alle fonti
  rinnovabili e le fonti fossili, è una fonte di
  energia primaria, ovvero è presente in natura e
  non deriva dalla trasformazione di altra forma di
  energia.
• Le reazioni che coinvolgono l'energia nucleare
  sono principalmente quelle di fissione nucleare,
  di fusione nucleare.
• Nelle reazioni di fissione (sia spontanea, sia
  indotta), nuclei di atomi con alto numero atomico
  (pesanti). si spezzano producendo nuclei con
  numero atomico minore, diminuendo la propria
  massa totale e liberando una grande quantità di
  energia. Il processo di fissione indotta viene
  usato per produrre energia nelle centrali
  nucleari. Le prime bombe atomiche, del tipo di
  quelle sganciate su Hiroshima e Nagasaki, erano
  basate sul principio della fissione.
• Nelle reazioni di fusione, i nuclei di atomi con
  basso numero atomico, come l'idrogeno, il
  deuterio o il trizio, si fondono dando origine a
  nuclei più pesanti e rilasciando una notevole
  quantità di energia (molto superiore a quella
  rilasciata nella fissione, a parità di numero di
  reazioni nucleari coinvolte).
• In natura le reazioni di fusione sono quelle che
  producono l'energia proveniente dalle stelle.

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Schema di fusione nucleare D-T
Schema di una reazione di fissione nucleare
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L'energia nucleare è data dalla fissione o dalla
fusione del nucleo di un atomo. La prima persona
che intuì la possibilità di ricavare energia dal
nucleo dell'atomo fu lo scienziato Albert
Einstein nel 1905. Per ricavare energia dal
nucleo dell'atomo esistono due procedimenti
oppostila fissione di un nucleo pesante,
consiste nel rompere il nucleo dell'atomo per
farne scaturire notevoli quantità di energia.la
fusione di nuclei leggeri, è esattamente opposta
alla fissione invece di spezzare nuclei pesanti
in piccoli frammenti, si uniscono nuclei leggeri
in nuclei più pesanti.
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Energia Idroelettrica

• L'energia idroelettrica è quel tipo di energia
  che sfrutta la trasformazione dell'energia
  potenziale gravitazionale (posseduta da masse
  d'acqua in quota) in energia cinetica nel
  superamento di un dislivello, la quale energia
  cinetica viene trasformata, grazie ad un
  alternatore accoppiato ad una turbina, in energia
  elettrica.
• L'energia idroelettrica viene ricavata dal corso
  di fiumi e di laghi grazie alla creazione di
  dighe e di condotte forzate. Esistono vari tipi
  di diga nelle centrali a salto si sfruttano
  grandi altezze di caduta disponibili nelle
  regioni montane. Nelle centrali ad acqua fluente
  si utilizzano invece grandi masse di acqua
  fluviale che superano piccoli dislivelli per far
  questo però il fiume deve avere una portata
  considerevole e un regime costante.
• L'energia idroelettrica è una fonte di energia
  pulita (non vi sono emissioni) e rinnovabile,
  tuttavia la costruzione di dighe e grandi bacini
  artificiali, con l'allagamento di vasti terreni,
  può provocare lo sconvolgimento dell'ecosistema
  della zona con enormi danni ambientali.
• La produzione di energia idroelettrica può
  avvenire anche attraverso lo sfruttamento del
  moto ondoso, delle maree e delle correnti marine.
  In questo caso si parla di energia mareomotrice.
• Per centrale idroelettrica si intende una serie
  di opere di ingegneria idraulica posizionate in
  una certa successione, accoppiate ad una serie di
  macchinari idonei allo scopo di ottenere la
  produzione di energia elettrica da masse di acqua
  in movimento. L'acqua viene convogliata in una o
  più turbine che ruotano grazie alla spinta
  dell'acqua. Ogni turbina è accoppiata a un
  alternatore che trasforma il movimento di
  rotazione in energia elettrica.

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Energia Geotermica

• L'energia geotermica è l'energia generata per
  mezzo di fonti geologiche di calore e può essere
  considerata una forma di energia rinnovabile, se
  valutata in tempi brevi. Si basa sulla produzione
  di calore naturale della Terra (geotermia)
  alimentata dall'energia termica rilasciata in
  processi di decadimento nucleare di elementi
  radioattivi quali l'uranio, il torio e il
  potassio, contenuti naturalmente all'interno
  della terra.
• L'energia geotermica rappresenta oggi meno
  dell'1 della produzione mondiale di energia.
• Lenergia geotermica è una forma di energia
  sfruttabile che deriva dal calore presente negli
  strati più profondi della crosta terrestre.
  Infatti penetrando in profondità della superficie
  terrestre, la temperatura diventa gradualmente
  più elevata, aumentando di circa 30 C per km
  nella crosta terrestre. Esistono diversi sistemi
  geotermici, ma attualmente vengono sfruttati a
  livello industriale solo i sistemi idrotermali,
  costituiti da formazioni rocciose permeabili in
  cui lacqua piovana e dei fiumi si infiltra e
  viene scaldata da strati di rocce ad alta
  temperatura, Le temperature raggiunte variano dai
  50-60 C fino ad alcune centinaia di gradi.
• La geotermia consiste nel convogliare i vapori
  provenienti dalle sorgenti d'acqua del sottosuolo
  verso apposite turbine adibite alla produzione di
  energia elettrica e riutilizzando il vapore
  acqueo per il riscaldamento urbano, le
  coltivazioni in serra e il termalismo.

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Si definisce biomassa qualsiasi sostanza di
matrice organica, vegetale o animale, destinata a
fini energetici o alla produzione di ammendante
agricolo, e rappresenta una sofisticata forma di
accumulo dellenergia solare.La brevità del
periodo di ripristino fa si che le biomasse
rientrino tra le fonti energetiche rinnovabili,
in quanto il tempo di sfruttamento della sostanza
è paragonabile a quello di rigenerazione. Poiché
nel concetto di rinnovabilità di una fonte
energetica è insita anche la sostenibilità
ambientale, sarà necessario che le biomasse, con
particolare riferimento a quelle di origine
forestale, provengano da pratiche aventi impatto
ambientale trascurabile o nullo (es. le
operazioni di manutenzione boschiva).Non sono
invece considerati biomasse alcuni materiali, pur
appartenenti alla chimica organica (come le
materie plastiche e i materiali fossili), perchè
non rientrano nel concetto con cui si intendono i
materiali organici qui presi in
considerazione.Quando si bruciano le biomasse
(ad esempio la legna), estraendone lenergia
immagazzinata nei componenti chimici, lossigeno
presente nellatmosfera si combina con il
carbonio delle piante e produce, tra laltro,
anidride carbonica, uno dei principali gas
responsabile delleffetto serra. Tuttavia, la
stessa quantità di anidride carbonica viene
assorbita dallatmosfera durante la crescita
delle biomasse. Il processo è ciclico.
Biomassa
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Fino a quando le biomasse bruciate sono
rimpiazzate con nuove biomasse, limmissione
netta di anidride carbonica nellatmosfera è
nulla.La Biomassa utilizzabile ai fini
energetici consiste in tutti quei materiali
organici che possono essere utilizzati
direttamente come combustibili ovvero trasformati
in combustibili solidi, liquidi o gassosi.Sono
quindi biomasse, oltre alle essenze coltivate
espressamente per scopi energetici, tutti i
prodotti delle coltivazioni agricole e della
forestazione, compresi i residui delle
lavorazioni agricole e della silvicoltura, gli
scarti dei prodotti agro-alimentari destinati
allalimentazione umana o alla zootecnia, i
residui, non trattati chimicamente,
dellindustria della lavorazione del legno e
della carta, tutti i prodotti organici derivanti
dallattività biologica degli animali e
delluomo, come quelli contenuti nei rifiuti
urbani (la frazione organica dei
Rifiuti).Nellaccezione più generale si può
quindi considerare Biomassa tutto il materiale di
origine organica sia vegetale, sia animale, ma
per schematizzare meglio questo settore si
possono prendere in considerazione le tre
principali filiere che lo rappresentano
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Biogas

• Oltre ai vegetali coltivati, anche i rifiuti
  vegetali e liquami di origine animale possono
  essere sottoposti a digestione o fermentazione
  anaerobica (cioè in assenza di ossigeno). La
  biomassa viene chiusa in un digestore (ad esempio
  realizzato con la tecnologia UASB) nel quale si
  sviluppano microorganismi che con la
  fermentazione dei rifiuti formano il cosiddetto
  biogas. Dopo trattamento depurativo, questo può
  essere usato come carburante, combustibile per il
  riscaldamento e per la produzione di energia
  elettrica. Anche dai rifiuti raccolti nelle città
  si può ricavare energia.

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Biomassa
Biogas
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Energia Eolica

• L'energia eolica è il prodotto della conversione
  dell'energia cinetica del vento in altre forme di
  energia. Attualmente viene per lo più convertita
  in elettrica tramite una centrale eolica, mentre
  in passato l'energia del vento veniva utilizzata
  immediatamente sul posto come energia motrice per
  applicazioni industriali e pre-industriali. Prima
  tra tutte le energie rinnovabili per il rapporto
  costo/produzione,è stata anche la prima fonte
  energetica rinnovabile usata dall'uomo.
• Il suo sfruttamento, relativamente semplice e
  poco costoso, è attuato tramite macchine eoliche
  divisibili in due gruppi ben distinti in funzione
  del tipo di modulo base adoperato definito
  generatore eolico
• Generatori eolici ad asse verticale indipendenti
  dalla direzione di provenienza del vento
• Generatori eolici ad asse orizzontale il rotore
  va orientato (attivamente o passivamente)
  perpendicolarmente alla direzione di provenienza
  del vento.
• I generatori eolici a partire dal 1985 hanno
  migliorato drasticamente il rendimento,
  dimensioni e costi e continuano a farlo ecco
  perché i numeri dati in seguito sono da ritenersi
  provvisori. Tali generatori sono riusciti a
  passare da una produzione di pochi kilowatt di
  potenza, a punte di 3 MW per i più efficienti e
  una produzione tipica del mercato attuale di 1,5
  MW, con una velocità del vento minima di 3-4
  m/s.

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Energia Solare

• Per energia solare si intende l'energia, termica
  o elettrica, prodotta sfruttando direttamente
  l'energia irraggiata dal Sole (fonte rinnovabile)
  verso la Terra.
• Tenendo conto del fatto che la Terra è una sfera
  che oltretutto ruota, l'irraggiamento solare
  medio è, alle latitudini europee, di circa 200
  watt/m². Moltiplicando questa potenza media per
  metro quadro per la superficie dell'emisfero
  terrestre istante per istante esposto al sole si
  ottiene una potenza maggiore di 50 milioni di GW
  (un GW - gigawatt - è circa la potenza media di
  una grande centrale elettrica).
• La quantità di energia solare che arriva sul
  suolo terrestre è quindi enorme, circa diecimila
  volte superiore a tutta l'energia usata
  dall'umanità nel suo complesso, ma poco
  concentrata, nel senso che è necessario
  raccogliere energia da aree molto vaste per
  averne quantità significative, e piuttosto
  difficile da convertire in energia facilmente
  sfruttabile con efficienze accettabili. Per il
  suo sfruttamento occorrono prodotti in genere di
  costo elevato che rendono l'energia solare
  notevolmente costosa rispetto ad altri metodi di
  generazione dell'energia. Lo sviluppo di
  tecnologie che possano rendere economico l'uso
  dell'energia solare è un settore della ricerca
  molto attivo ma che, per adesso, non ha avuto
  risultati rivoluzionari.

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Energia del moto ondoso

• L'energia del moto ondoso è una fonte di energia
  classificata tra le cosiddette "energie
  rinnovabili". Il moto ondoso del nome fa
  riferimento alla classificazione dell'energia per
  tipo di generazione.
• L'energia del moto ondoso è una fonte di recente
  sperimentazione in vari progetti europei di
  ricerca nel campo energetico.
• Vi sono varie tecniche di sfruttamento del moto
  ondoso. Un esempio noto è quello delle turbine
  Pelamis (sperimentate in Portogallo), costituite
  da strutture tubolari galleggianti ancorate al
  fondo marino. All'interno delle strutture vi sono
  delle turbine messe in moto dall'acqua che entra
  ed esce dalle strutture al ritmo del moto ondoso
  in cui il generatore si trova. Tali generatori
  generano energia con costanza, ma mostrano un
  ingombro non indifferente. Un altro tipo di
  impianto è quello a colonna d'acqua oscillante,
  anch'esso raccoglie l'acqua che entra grazie al
  moto ondoso per mettere in moto una turbina.
• Un generatore di tipo differente in fase di
  sperimentazione consiste in una turbina (simile a
  quelle eoliche) sottomarina messa in moto dalle
  correnti marine. In questo caso, non si tratta
  propriamente di energia dalle onde, ma comunque
  da correnti che contribuiscono alla formazione
  delle onde stesse.

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Energia prodotta dalla dissociazione molecolare

• Il dissociatore molecolare è un sistema
  utilizzato per lo smaltimento dei rifiuti. Il
  trattamento è di tipo termo-chimico e permette di
  scomporre le sostanze organiche trasformandole in
  forma gassosa. I rifiuti vengono trattati in una
  camera stagna in cui si ha il controllo della
  quantità di aria immessa, il trattamento prevede
  la gassificazione o un mix di gassificazione e
  pirolisi, dei rifiuti, una combustione in carenza
  di ossigeno. In queste condizioni si ha una
  disgregazione dei rifiuti solidi e la produzione
  di syngas che può essere usato come un normale
  combustibile gassoso. Minore è la quantità di
  ossigeno, maggiore è la porzione sottoposta a
  pirolisi (assenza totale di ossigeno), ciò
  comporta una maggiore produzione di syngas.
• Gli impianti si possono differenziare in base
  alle temperature di reazione, quelli che operano
  ad una temperatura più alta di 1000 svolgono la
  reazione in modo più rapido, quelli che operano a
  temperature più basse 350-600, hanno tempi di
  reazione molto lunghi, anche di 24 ore.

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Fine presentazione
Eva Aiello Rebecca Castiglione Federica
Cosimano Federica Garofalo Ottavia Maugeri