Le fonti energetiche: quali sono e quali sono le differenze
Le fonti energetiche sono alla base della vita moderna, alimentando tutto, dalle nostre case alle industrie, e giocando un ruolo cruciale nello sviluppo e nel mantenimento delle società. Tra le diverse fonti energetiche disponibili, alcune si distinguono per la loro capacità di rinnovarsi naturalmente e per l’impatto relativamente minore sull’ambiente. Queste includono il sole, i rifiuti, il calore della Terra, l’acqua e il vento, ciascuno con caratteristiche uniche e potenziali applicazioni.
Il sole, ad esempio, rappresenta la fonte di energia più abbondante e accessibile, irradiando luce e calore attraverso lo spazio. L’energia solare, catturata tramite pannelli fotovoltaici o termici, può essere trasformata in elettricità o calore, alimentando edifici, veicoli e dispositivi. Questa fonte inesauribile promette una soluzione sostenibile ai bisogni energetici, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e minimizzando l’impronta ecologica.
I rifiuti, spesso visti come un problema da smaltire, possono diventare una risorsa preziosa nella produzione di energia. Attraverso processi come la digestione anaerobica o l’incenerimento, i rifiuti organici e non organici possono essere trasformati in biogas, calore o elettricità, contribuendo alla gestione sostenibile dei rifiuti e alla produzione di energia rinnovabile.
Il calore della Terra, o energia geotermica, è un’altra fonte potente e costante, originata dal nucleo incandescente del pianeta. Questa energia può essere sfruttata per produrre calore e elettricità, con applicazioni che vanno dal riscaldamento degli edifici alla generazione di energia elettrica, offrendo una soluzione energetica stabile e affidabile con bassi livelli di emissioni.
L’acqua, in movimento nei fiumi e nelle cascate o immagazzinata in grandi bacini, è una fonte storica di energia. L’energia idroelettrica, prodotta dal movimento dell’acqua attraverso turbine, è una delle forme più mature e sviluppate di energia rinnovabile, capace di fornire grandi quantità di elettricità con un impatto ambientale gestibile.
Il vento, con la sua natura dinamica e inesauribile, è sfruttato da millenni per vari usi, dall’azione meccanica delle pale dei mulini alla generazione di elettricità tramite turbine eoliche. L’energia eolica, convertendo la forza del vento in energia utilizzabile, rappresenta una componente chiave nel mix energetico rinnovabile, con il potenziale per ridurre significativamente la dipendenza dai combustibili fossili.
Vediamone i vari tipi più nel dettaglio.
- Tipologie di fonti energetiche
- I combustibili fossili come fonte energetica
- L’acqua come fonte energetica
- Il sole come fonte energetica
- Il vento come fonte energetica
- L'energia geotermica
- L'energia dei biocombustibili
- I rifiuti come fonte energetica
Tipologie di fonti energetiche
Le fonti di energia si possono suddividere in:
- FONTI RINNOVABILI cioè che non si esauriscono (Sole, vento e acqua);
- FONTI NON RINNOVABILI cioè che si esauriscono (combustibili fossili e uranio).
Classificando le fonti di energia in base alla provenienza si possono suddividere in:
- FONTI PRIMARIE sono fonti di energia già presenti in natura. Ad esempio l’energia solare, il petrolio, la biomassa, l’energia eolica, idroelettrica e nucleare;
- FONTI SECONDARIE sono fonti di energia ottenute dalla trasformazione delle fonti primarie. Ad esempio i carburanti e l’energia elettrica.
I combustibili fossili come fonte energetica
Gli organismi animali e vegetali morti accumulandosi in depositi naturali hanno generato carbone e idrocarburi che sono la fonte energetica più utilizzata in quanto di semplice trasformazione e utilizzo.
Purtroppo queste forme di energia sono altamente inquinanti e non sono rinnovabili quindi nel tempo l’uomo si è mosso per trovare fonti di energia alternative.
Il carbone fossile si estrae allo stato solido e viene bruciato per produrre energia. Si è formato in ambienti paludosi da resti di piante che si sono trasformate in torba, lignite, litantrace e antracite.
Gli idrocarburi invece hanno origine animale e sono:
- PETROLIO un liquido viscoso facilmente infiammabile estratto dalla crosta terrestre tramite trivellazione;
- Gas naturale METANO (CH4) è utilizzato per il riscaldamento domestico e per la produzione di energia elettrica, ma anche nei trasporti.
L’acqua come fonte energetica
L’energia derivante dall’acqua è detta energia idroelettrica e viene prodotta raccogliendo l’acqua in grandi bacini dai quali viene fatta cadere.
L’acqua in caduta mette in movimento una turbina che accoppiata ad un alternatore trasforma il movimento in energia elettrica.
L’energia idroelettrica può essere considerata una fonte di energia rinnovabile anche se il suo impatto sull’ambiente è comunque discutibile in quanto le centrali idroelettriche sono invasive.
In Italia negli ultimi anni si stanno costruendo centrali sempre più piccole e collocate su dislivelli non troppo elevati per ridurre l’impatto ambientale sul territorio.
Il sole come fonte energetica
Il sole è fonte di energia per tutti gli organismi viventi.
Il sole fornisce energia luminosa e termica in diversi modi:
- Per FUSIONE NUCLEARE che avviene al suo interno;
- Per CONDUZIONE dal suo nucleo alla superficie (fotosfera). La conduzione è il trasferimento di energia per contatto diretto;
- Per CONVEZIONE dal suo nucleo alla sua superficie. La convezione è il trasferimento di energia tramite movimenti convettivi;
- Per IRRAGGIAMENTO nello spazio in tutte le direzioni fino all’atmosfera e alla superficie terrestre. L’irraggiamento è il trasferimento di energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche.
Lo sfruttamento dell’energia solare avviene grazie a sistemi passivi (serre) e sistemi attivi (pannelli solari termici o fotovoltaici).
Un impianto fotovoltaico trasforma l’energia solare in energia elettrica sfruttando materiali semiconduttori trattati con silicio. È formato da più celle fotovoltaiche che costituiscono un modulo e più moduli formano un pannello.
Più pannelli fotovoltaici formano una stringa. Queste vengono poste su superfici esposte prevalentemente a sud-ovest per fare in modo che il pannello assorba più energia solare possibile.
Il vento come fonte energetica
L’energia derivante dal vento è detta energia eolica e si basa sulla rotazione di eliche che trasformano l’energia cinetica in energia elettrica.
Il generatore eolico ha principalmente tre componenti:
- TORRE arriva fino a 100 metri di altezza;
- ROTORE sono tre pale che vengono fatte girare dal vento;
- NAVICELLA contiene il generatore di energia elettrica.
Anche le wind farm (insieme di generatori eolici), così come le centrali idroelettriche, hanno un forte impatto sull’ambiente, ma spesso vengono installate in mare così da poter sfruttare maggiormente il vento forte che soffia al largo.
L’energia geotermica
L’energia geotermica sfrutta il calore proveniente dal sottosuolo.
La temperatura terrestre cresce di circa 3°C ogni cento metri ed è possibile sfruttarla sia per il riscaldamento che per la produzione di energia elettrica.
Gli impianti geotermici possono essere:
- NON PROFONDI arrivano al massimo a 300 metri di profondità e si utilizzano per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria;
- PROFONDI si utilizzano per produrre energia elettrica attraverso turbine. Si possono costruire solo in particolari zone dove la conformazione geologica permette di arrivare a 1000 metri di profondità e si trova vapore più vicino alla superficie terrestre.
L’energia dei biocombustibili
I biocombustibili si ricavano dalle piante e possono essere:
- BIOCOMBUSTIBILI SOLIDI provengono dagli scarti delle coltivazioni, delle foreste o zootecnici;
- BIOCOMBUSTIBILI LIQUIDI sono carburanti prodotti dai residui delle attività umane. Ad esempio bioetanolo o miscele di bioetanolo e benzina;
- BIOCOMBUSTIBILI GASSOSI sono combustibili prodotti dalla fermentazione batterica di rifiuti organici animali o vegetali in assenza di ossigeno. Possono essere scarti di agricoltura, industria alimentare, allevamenti. Si utilizzano come carburante per motori o per il riscaldamento.
I rifiuti come fonte energetica
I termovalorizzatori sono impianti di recupero dell’energia proveniente dalla combustione dei rifiuti urbani e si utilizzano per produrre energia elettrica.
Le fasi del processo di termovalorizzazione sono:
- ARRIVO DEI RIFIUTI e stoccaggio dividendo umido da inerti;
- COMBUSTIONE dei rifiuti ad alte temperature;
- SFRUTTAMENTO del vapore prodotto per muovere le turbine e produrre energia elettrica.
- RIMOZIONE delle ceneri che in seguito vengono trattate;
- TRATTAMENTO dei fumi che verranno poi dispersi in atmosfera;
- INERTIZZAZIONE delle sostanze inquinanti.