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Materiale di supporto per il
FUTURE ENERGY GAME
Indice
Introduzione��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2
Il gioco didattico digitale��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3
Suggerimenti didattici per l’uso durante le lezioni����������������������������������������������������������������������������������4
Dispendio di tempo�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4
Riferimenti al piano di studi������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 4
Scenario d’impiego���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5
Domande chiave ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6
Spiegazioni dei concetti����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������7-16
Introduzione
Il gioco interattivo Future Energy Game è stato svilup- Il Future Energy Game sensibilizza, con il gioco, le pos-
pato ed utilizzato presso il Padiglione Svizzera in occa- sibilità personali di ridurre il fabbisogno energetico in
sione dell’Esposizione mondiale EXPO 2017 ad Astana, un edificio, contribuendo ad un ridimensionamento
Kazakistan. Al termine dell’esposizione è stato miglio- dell’impronta di CO2. Con lo slogan «Manage Your Fu-
rato e messo a disposizione per l’impiego nella scuola ture Energy and Save the Environment», le giocatrici
secondaria di secondo grado (liceo, scuola professio- e i giocatori possono sperimentare da soli con quale
nale). comportamento e misure edili è possibile raggiunge-
re gli obiettivi climatici svizzeri 2050 (una riduzione
Questo testo di supporto contiene una descrizione del dell’emissione di CO2 pari all’85% e un abbattimento
gioco Future Energy Game, una proposta per l’impiego del fabbisogno energetico del 50% ).
didattico e un glossario.
Figura: Schermata iniziale Future Energy Game (sinistra) e interfaccia di gioco interattiva (destra)
2
Il gioco didattico digitale
Nel Future Energy Game (FEG) le giocatrici e i giocato- liere il fornitore di energia elettrica. A ciò si aggiungono
ri diventano proprietari di un immobile vecchio che cambiamenti delle abitudini che vanno dall’aerazione
richiede interventi di ristrutturazione. Obiettivo del rapida alla doccia al posto del bagno, fino alla riduzi-
gioco è di ristrutturare l’immobile in un lasso di tempo one della superficie abitabile.
che va da oggi al 2050 (4 minuti di gioco) per abbattere
il fabbisogno energetico e dunque l’emissione di CO2 Il Future Energy Game e il materiale di supporto posso-
fino all’obiettivo prefissato. Bisogna sostituire l’impi- no essere scaricati dal sito:
anto di riscaldamento, coibentare le facciate e sceg- www.future-energy-game.ch
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1. Indicazione per il cambiamento di atteggiamento 4. Grafico CO2: indica la curva dell’emissione di CO2
(desiderato) dei giocatori. Sono possibili massimo da oggi fino al 2050. Il grafico viene aggiornato
quattro stelle. dopo aver adottato una misura di ristrutturazi-
2. Indicazione del credito a disposizione per le one.
misure di ristrutturazione (espresso in unità 5. Le misure scelte vengono visualizzate in/sulla
monetaria arbitraria). Periodicamente si aggiunge casa.
al capitale di partenza un importo fisso di 10.000,- 6. Misure relative al comportamento personale
UM. 7. Misure relative all’isolamento dell’edificio
3. Indicazione del fabbisogno energetico (termico ed 8. Misure relative al riscaldamento
elettrico) attuale. 9. Misure relative all’approvvigionamento elettrico
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Suggerimenti didattici per l’uso
durante le lezioni
Dispendio di tempo
Per l’introduzione dell’argomento, le spiegazioni sull’uso del Future Energy Game, per l’analisi dei risultati ed una
discussione finale dovrebbero essere previste almeno 2-3 lezioni. Il tema del Future Energy Game può tuttavia
anche essere ulteriormente approfondito (ad es. accorpando tutte le materie).
Riferimenti al piano di studi
Istituto professionale
L’impiego del Future Energy Game è consigliato se inse- RLP 94. Biologia (estratto): comprendere la natura sig-
rito nel piano di studi degli istituti professionali nell’am- nifica anche avere la capacità di riconoscerla in tutti i
bito della lezione di cultura generale. I riferimenti al pi- suoi microsistemi. Si tratta di registrare le biocenosi con
ano di studi sugli argomenti del Future Energy Game le sue interazioni e gli effetti degli interventi dell’uomo.
possono essere consultati nella sezione «Società» alle L’apprendimento durante la lezione di biologia ha come
voci «Ecologia» e «Tecnologia». obiettivo un comportamento responsabile nei confronti
della natura.
In concreto, il piano di studi quadro per la lezione di
cultura generale propone, in relazione al Future Energy RRLP 94. Chimica (estratto): la lezione di chimica mostra
Game, le definizioni chiave rilevanti quali «Emissioni/ in che modo l’attività dell’uomo si integra ed interferisce
immissioni», «Energie rinnovabili», «Combustibili fossi- nei cicli materiali e negli equilibri della natura. Essa chia-
li», «Clima», «Circuiti», «Sostenibilità», «Bilanci ecologi- risce le conseguenze di produzione e consumo di beni in
ci», «Ecosistemi», «Risorse», «Sostanze nocive», «Effetto merito all’impatto ambientale e mostra la necessità di
serra» e «Compatibilità ambientale». limitare l’influenza dell’uomo sull’ambiente.
RLP 94: Fisica (estratto): la lezione di fisica propone una
Liceo discussione, sulla base di esempi, di possibilità e limiti
Sulla base del piano di studi quadro per le scuole che dell’azione fisico-tecnica e riflette i rischi correlati, anche
prevedono un esame di maturità, l’adozione del Future da un punto di vista etico. Essa invita ad esaminare
Energy Game appare indicato nelle materie geografia, problemi socialmente rilevanti delle applicazioni tecniche
biologia, chimica e filosofia. Secondo il piano di studi e a collegare un punto di vista professionale con altre con-
quadro, nelle diverse materie si propongono vari punti siderazioni. Durante la lezione di fisica deve diventarci chi-
di collegamento per una discussione sugli argomenti ara la nostra responsabilità nei confronti dell’ambiente e
del Future Energy Game: delle generazioni future.
RLP 94. Geografia (estratto): la gestione consapevole RLP 94: Filosofia (estratto): nell’età adolescenziale gli stu-
dell’ambiente rappresenta l’obiettivo principale della lezi- denti fanno nuove esperienze. È proprio ora che si pongo-
one di geografia. […] In passato l’uomo doveva adeguar- no domande pressanti che non rientrano né nell’ambito
si ampiamente al suo habitat. Oggi lo plasma in misu- della conoscenza in generale né di discipline specifiche.
ra massiccia, tuttavia riuscendo spesso a rilevare solo in Si tratta di quesiti esistenziali che derivano ad esempio
modo carente le conseguenze delle sue azioni. È pertanto dal confronto con la propria identità, con la scienza e la
necessario un confronto sui cambiamenti dell’ambiente tecnica o la società e l’ambiente.
causati dall’uomo.
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Scenario d’impiego Procedura
La classe viene innanzitutto suddivisa in quattro grup-
Una sequenza di lezioni con il Future Energy Game può pi con rispettivamente almeno quattro studenti. Ad
essere strutturata nel modo seguente: ogni gruppo viene assegnato uno dei quattro settori.
1. Introduzione dell’argomento
2. Istruzioni sull’uso del gioco (Future Energy Game 1. Fase di elaborazione: gli studenti elaborano il loro
da giocare in gruppi in classe) argomento sulla base del materiale autodidattico e
3. Elaborazione tematica con il metodo del puzzle di tramite ricerche su Internet. Per poter capire i vari nes-
gruppo (v. istruzioni) si, possono nuovamente giocare il Future Energy Game.
4. Valutazione / discussione finale
2. Il tavolo degli esperti: è importante che gli stu-
denti abbiano assoluta padronanza dell’argomento,
Istruzioni per il puzzle di gruppo perché nella fase successiva dovranno spiegare ciò
Il puzzle di gruppo è una sorta di lezione di gruppo, che hanno imparato ai compagni di classe.
adatta ad ogni livello d’istruzione. Allo scopo gli studenti creano un tavolo di esperti sullo
stesso argomento, in cui discutono le domande sol-
Preparazione levate preparando così la spiegazione successiva del
Per la preparazione il docente elabora il materiale au- tema: essi stabiliscono come comunicare le conoscen-
todidattico. Allo scopo possono essere utilizzati con- ze in modo efficace, quali strumenti adottare e come
cetti descritti nel glossario dalla fisica del clima e altre suddividere il tempo. Pensano inoltre anche ad un
risorse adeguate al grado di formazione. compito o a domande per verificare le conoscenze,
che li aiuteranno a verificare il loro successo nella spie-
Gli argomenti del materiale autodidattico viene suddi- gazione.
viso in quattro settori e contrassegnato da colori di- Il docente li supporta, osserva e corregge gli errori di
versi: concetto.
• «Approvvigionamento di corrente» 3. Fase di comunicazione: gli studenti formano nuovi
• «Riscaldamento» gruppi in modo che in ognuno di essi vi sia un membro
• «Isolamento dell’edificio» di ciascun tavolo di esperti. In cerchio gli studenti tras-
• «Comportamento» mettono ora l’argomento preparato.
Il tavolo degli esperti Tavolo di lezione
B B A A
B D B
A A A B
B
A B B B D C C D
A
A A C A
D D B
C D D B A D A
C C C D
D D D B
C C C C
C
Figura: lezione di gruppo secondo il metodo del puzzle di gruppo
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Domande chiave
Gli esperti possono introdurre le seguenti domande
chiave nell’elaborazione del loro argomento:
Gruppo di esperti Gruppo di esperti «Isolamento dell’edificio»
«Approvvigionamento di corrente» 1. Cosa si intende in fisica per trasmissione di calore
1. Come viene «prodotta» l’energia elettrica in una (3 meccanismi)?
centrale idroelettrica. Come funziona un genera- 2. Come sono strutturati i materiali impiegati per la
tore elettrico? coibentazione degli edifici, ad es. lastre isolanti in
2. Come funziona una cella solare al silicio? lana minerale (Flumroc).
3. Come funziona un accumulatore (sull’esempio di 3. Cos’è una casa passiva? Cos’è lo standard Minergie
una batteria al piombo)? in Svizzera?
Gruppo di esperti «Riscaldamento» Gruppo di esperti «Comportamento»
1. Come sono costruiti i moderni impianti di riscalda- 1. Cosa si intende per comportamento in psicologia
mento a gasolio, gas o pellet? ed etica (morale) in filosofia?
2. Come funziona un collettore solare (energia solare 2. Cosa intendeva il filosofo Immanuel Kant con «Im-
termica) per produrre acqua calda o integrare il ri- perativo categorico»?
scaldamento? 3. Come si può valutare il comportamento dell’uo-
3. Quali vantaggi presenta una pompa di calore mo, ad es. lo spreco di risorse (elevate pretese di
rispetto agli impianti di riscaldamento convenzion- spazio abitativo, seconde case, mezzi di trasporto,
ali e come funziona? ecc.) o l’attenzione ecologica (riduzione della su-
perficie abitativa per uso personale, la temperatu-
ra nell’ambiente, rinuncia all’auto, ai viaggi in aer-
eo, ecc.) con l’aiuto dell’imperativo categorico?
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Spiegazioni dei concetti
Il glossario è codificato con diversi colori:
Schwarz: Grundwissen
Rot: Wird von der Expertengruppe «Stromversorgung» bearbeitet.
Blau: Wird von der Expertengruppe «Heizung» bearbeitet.
Grün: Wird von der Expertengruppe «Gebäudeislation» bearbeitet.
Magenta: Wird von der Expertengruppe «Verhalten» bearbeitet.
Abbandono del nucleare
A maggio 2017 è stata approvata in Svizzera una nuova legge sull’energia tramite referendum popolare, che
prevede il passaggio dalla produzione di energia in centrali nucleari allo sfruttamento delle fonti energetiche rin-
novabili. Nel 2019 sarà staccata per prima la centrale nucleare di Mühleberg vicino Berna. Quindi seguiranno le
centrali nucleari di Beznau, Gösgen e Leibstadt. Entro il 2050 si dovrebbe concludere il passaggio a fonti di ener-
gia completamente rinnovabili. L’abbandono del nucleare in Svizzera è una conseguenza diretta della catastrofe
nel 2011 della centrale nucleare di Fukushima (Giappone) in seguito ad uno tsunami (maremoto).
Accumulatore, batteria ricaricabile
Batteria ricaricabile, accumulatore ricaricabile per energia elettrica. Esempi: accumulatore al piombo, nichel-cad-
mio, nichel-idruro metallico, litio-ioni, litio-polimeri.
Un parametro importante è la densità energetica espressa in Joule per chilogrammo o in wattora per chilo-
grammo (accumulatore al piombo: 30 Wh/kg, accumulatore al litio-polimeri: fino a 260 Wh/kg).
Un accumulatore presenta un numero limitato di cicli di carica, generalmente 1.000. Questo parametro impor-
tante subisce continui miglioramenti. L’accumulatore al piombo inventato oltre 150 anni fa viene usato ancora
oggi nelle batterie di avviamento delle auto. Anche se presenta una densità energetica paragonabilmente bassa,
è l’unico accumulatore completamente riciclabile e quindi ecologico.
Aerazione rapida
Arieggiare correttamente, ovvero aprendo completamente le finestre 3-5 volte al giorno per 5 minuti. La po-
sizione a ribalta delle finestre è inutile e spreca soltanto energia! La regolare ventilazione evita danni da umidità,
aumenta la durata di vita dell’appartamento e dell’arredamento. Inoltre l’aerazione rapida regolare evita danni
alla salute.
L’anidride carbonica (biossido di carbonio) CO2
Il CO2 è un gas incombustibile, incolore e inodore a basse concentrazioni. Il CO2 in qualità di componente
dell’aria è un importante gas dell’atmosfera ad effetto serra. Soprattutto per la combustione di vettori energetici
fossili si è registrato un aumento della percentuale di CO2 nell’atmosfera da 280 ppm all’inizio dell’industrializ-
zazione (1780) a quasi 400 ppm di oggi (2017), con tendenza all’aumento (> curva di Keeling). Questo aumento
intensifica l’effetto serra, causa del riscaldamento globale.
Batteria
Una batteria è un accumulatore elettrochimico di energia che generalmente non si lascia ricaricare. Un esempio
importante è la pila alcalino-manganese (pila alcalina) con una tensione elettrica di 1,5 Volt. Fu inventata attorno
al 1960 ed è un’evoluzione della pila a zinco-carbone usata ancora oggi e notevolmente meno performante.
7Biomassa
Prodotti animali e vegetali con i quali è possibile produrre energia termica o elettrica, oppure che fungono da
surrogato della benzina.
Calore, temperatura, energia interna
La temperatura (in gradi Celsius o Kelvin) è una misura fisica che descrive la condizione termica (stato termodi-
namico) di un corpo: È «più caldo» o «più freddo»; meglio: ha una temperatura superiore o inferiore. Per questo
si definisce la temperatura come grandezza di stato. A confronto, il calore (in Joule) è una grandezza di processo
che descrive il processo di riscaldamento di un corpo. Il calore deve essere alimentato ad un corpo dall’esterno
per riscaldarlo, dunque per aumentare la sua temperatura o la sua cosiddetta energia interna. Il calore viene
sottratto ad un corpo durante il raffreddamento, esso diventa più freddo, la sua temperatura scende e di con-
seguenza anche la sua energia interna. L’energia interna è l’energia cinetica totale di tutti gli atomi e le molecole
contenuti in un corpo fisico.
Cambiamento climatico
Le oscillazioni climatiche hanno spesso cause naturali. Da alcuni decenni, la temperatura media globale aumen-
ta a tal punto che questo surriscaldamento non può essere più riconducibile a cause naturali. Dal 1906 al 2005
la temperatura è aumentata in media mondiale di 0,74°C, principalmente a partire dal 1970. La causa è soprat-
tutto l’aumento di gas nell’atmosfera che influiscono sul clima, come l’anidride carbonica CO2, il metano CH4 o il
gas esilarante N2O. Questi intensificano il naturale effetto serra. Il principale gas serra antropogenico (derivato
dall’azione dell’uomo) è l’anidride carbonica (CO2). Esso viene prodotto dalla combustione di vettori energetici
fossili (carbone, petrolio, benzina).
Centrale atomica (centrale nucleare)
In una centrale nucleare l’energia prodotta nelle barre di moderazione (U-235) dalla fissione nucleare viene uti-
lizzata per riscaldare l’acqua (principio ad immersione). Il vapore acqueo prodotto fluisce in una classica turbina
che da parte sua aziona un generatore elettrico che produce energia elettrica e lo convoglia nella rete (figura).
1. Curva del reattore
2. Elemento di combustibile
nucleare
3. Barre di controllo
4. Pompe di circolazione
5. Motori delle barre di
comando
6. vapore
7. acqua di alimentazione
8. Turbina ad alta pressione
9. Turbina a bassa pressione
10. generatore
11. eccitatore
12. condensatore
13. acqua fredda
14. preriscaldamento
15. Pompe di acqua di
alimentazione
16. pompa dell’acqua fredda
17. recinzione in calcestruzzo
(o scatola)
18. connessione alla rete
elettrica
8Centrale idroelettrica
Una centrale idroelettrica è una centrale, che trasforma l’energia cinetica dell’acqua corrente in energia elettrica.
L’acqua aziona una turbina collegata ad un generatore elettrico che ruota in contemporanea.
Classi di efficienza energetica
La classe di efficienza energetica è una scala di valutazione dell’etichetta energetica europea per gli apparecchi
elettrici, come ad esempio i frigoriferi. Questa etichetta è pensata per promuovere la vendita di apparecchi
elettrici a basso consumo energetico. Si distinguono le classi A+++, A++, A+, A fino a G-.
Collettore solare
Con i collettori solari viene sfruttato il calore del sole per produrre acqua e supportare il riscaldamento. In
Svizzera si realizzano ogni anno circa 4.000 impianti per la produzione di acqua calda sanitaria e/o a supporto
del riscaldamento. Il potenziale della termia solare è enorme. Se tutti gli edifici esistenti venissero risanati dal
punto di vista energetico, con i collettori solari si potrebbe coprire l’intero fabbisogno di calore delle abitazioni
svizzere.
Corrente
Il concetto ha un doppio significato. In questo caso si definisce l’energia elettrica prodotta da una centrale idro-
elettrica.
9Curva di Keeling
La «curva di Keeling» accanto mostra l’evoluzione della concentrazione di CO2 nell’atmosfera terrestre dal 1947
al 2016, misurata a Mauna Loa, alle Hawaii.
Essa presenta da un lato la naturale oscillazione della concentrazione di CO2 legata alle stagioni (introduzione),
dall’altro il forte aumento antropogenico (derivato dalle attività dall’uomo) da 320 a 400 µmol CO2 / mol di aria
in 70 anni.
Traction de CO2 dans l’air sec = Percentuale di CO2 in aria asciutta
En écart à la moyenne annuelle = Differenze dalla media annuale
Variation saisonnière = Variazione mensile
Mois = Mesi
Année = Anno
Docciarsi invece di fare il bagno
Quando si fa un bagno si consuma più del doppio dell’acqua necessaria a fare una doccia. Per un bagno in una
vasca piena sono necessari 120 litri di acqua, per una doccia «soltanto» 70 litri ca. Oltre al consumo di acqua,
anche il fabbisogno energetico è molto maggiore per un bagno.
Per riscaldare 100 litri (100 kg) di acqua da 10°C a 50°C, sono necessari 4,6 kWh di energia. 1 chilowattora (kWh)
di energia elettrica costa oggi ca. 20 centesimi (CHF 0,20).
10Effetto serra, gas serra
L’effetto serra descrive l’effetto dei gas serra quali l’anidride carbonica CO2, il metano CH4, il gas esilarante N2O e
soprattutto il vapore acqueo H2O nell’atmosfera alla temperatura sul suolo. L’effetto serra produce un aumento
di questa temperatura.
L’effetto nasce dal fatto che l’atmosfera è pressoché trasparente per l’irradiazione ad onda corta che arriva dal
sole, meno per l’irradiazione infrarossa ad onda lunga emessa dalla superficie terrestre calda e dall’aria riscal-
data. I gas serra intensificano questo effetto. Il riscaldamento della serra in un vivaio sotto l’effetto dei raggi del
sole non si basa su questo effetto serra.
Emissione di CO2, emissioni di CO2 (antropogeniche, ovvero derivate dalle attività dell’uomo)
Il CO2 deriva dalla combustione di fonti energetiche fossili (carbone, petrolio, gas naturale) durante il riscalda-
mento oppure nel motore dell’auto, è oggi presente nell’atmosfera con una percentuale di circa 0,04% (> curva
di Keeling) e contribuisce per il 20% circa al naturale effetto serra. In media il CO2 viene eliminato dall’atmosfera
solo dopo 120 anni. Il CO2 contribuisce per circa il 60% all’effetto serra antropogenico. A livello mondiale nel
13 14
2009 l’emissione di CO2 antropogenica è stata di circa 3.1·10 kg, l’emissione naturale 5.5·10 kg. A questi valori
si contrappone, tuttavia, un consumo naturale quasi di pari entità (fotosintesi, legame di organismi che produ-
cono calcare). Oggi è scientificamente indiscusso che vi è un’influenza statisticamente significativa sul clima delle
emissioni di CO2 derivate dall’attività dell’uomo. L’essere umano è responsabile del riscaldamento globale. Per-
tanto le misure di tutela del clima sono oggi urgenti e inderogabili. Oltre all’anidride carbonica, anche il metano
e l’ossido di azoto sono gas con un forte effetto serra.
Energia eolica
Bei Windenergieanlagen treibt der Wind die Flügel der Anlage an, die dann wiederum diese mechanische Ener-
Negli impianti ad energia eolica, il vento aziona le pale dell’impianto che a sua volta trasformano questa energia
meccanica in energia elettrica con un generatore.
Energia geotermica
Si definisce così l’energia accumulata sotto forma di calore sotto la superficie terrestre solida, che ha origine
principalmente da una decomposizione di elementi radioattivi presenti in natura. Già a 15 metri sotto la super-
ficie, la temperatura del terreno resta costante tutto l’anno. A 5.000 metri di profondità si registra, in Svizzera,
una temperatura di ca. 200°C.
11Fabbisogno energetico, consumo energetico
Per coprire il fabbisogno di corrente, carburante ed energia termica sono utilizzate diverse fonti.
Dal 1950 il consumo complessivo di energia ha subito un’impennata (cfr. grafico)
statistica generale del consumo di
Ufficio federale per l’energia:
energia in Svizzera 2010
Altre energie rinnovabili Combustibili di petrolio
Teleriscaldamento Rifiuti industriali
Elettricità Carbone
Gas Legno
Carburanti
Facciata (coibentazione o isolamento termico)
La coibentazione delle facciate di un edificio è usata per ridurre il raffreddamento delle superfici riscaldate. Fin
negli anni ‘60 le facciate degli edifici venivano a malapena coibentate. In quel periodo il costo del petrolio diventò
accessibile e sostituiva il carbone come carburante. Il petrolio costava molto meno di oggi. Soltanto dopo la
crisi del 1972/73 (quando il prezzo del petrolio triplicò), cambiò la consapevolezza di architetti e costruttori. Gli
involucri degli edifici nuovi venivano coibentati (isolamento). La barriera idrofuga evitava che il vapore acqueo
presente nell’aria calda interna condensasse e si trasformasse in acqua nel materiale isolante.
Fonti energetiche fossili
Come fonte di energia per i riscaldamenti vengono usate soprattutto energie fossili, carbone, gas naturale e
petrolio. In fase di combustione si producono CO2 e altri gas ad effetto serra. La combustione di fonti energe-
tiche fossili è la principale sorgente della produzione antropogenica (derivata dalle attività dall’uomo) del gas ad
effetto serra CO2 e quindi il principale motivo del cambiamento climatico (v. curva di Keeling). I vettori energetici
fossili usati oggi quali petrolio, gas naturale, carbone, ma anche sabbie petrolifere e scisti bituminosi sono mis-
cele di idrocarburi formatesi da sostanze organiche decomposte (esseri viventi preistorici). Questi processi di
trasformazione hanno impiegato milioni di anni. Per questo, nei periodi rilevanti per l’uomo non possono rifor-
marsi nuove energie fossili. Questo significa che i vettori di energia fossile non sono rinnovabili. Mantenendo
il consumo invariato si stima, oggi, che il petrolio disponibile sarà sufficiente per i prossimi 40-50 anni e il gas
naturale per altri 70 anni. Le riserve di carbone, invece, basteranno per circa 200 anni ancora. La combustione
soprattutto della lignite inquina molto più del petrolio o del gas.
12Impianto fotovoltaico
Un impianto fotovoltaico è in grado di trasformare l’energia solare in energia elettrica con un rendimento di ca.
il 20%. Attualmente questa tecnologia rappresenta circa lo 0,04% della produzione di corrente in Svizzera. Il po-
tenziale della corrente solare da fotovoltaico è considerevole: entro il 2050 la Svizzera potrebbe produrre circa
il 20% del fabbisogno attuale di energia elettrica con il fotovoltaico.
Impronta ecologica (ecological footprint)
L’impronta ecologica di un essere umano (introdotta da Mathis Wackernagel nella sua dissertazione) fornisce
informazioni di quanto terreno e acqua una persona ha bisogno per soddisfare il suo fabbisogno di risorse e
neutralizzare i suoi rifiuti. Al momento l’impronta ecologica dell’uomo è talmente grande che avremmo bisogno
di 1,5 volte la superficie della terra.
L’impronta di CO2 è parte dell’impronta ecologica. La nostra impronta di CO2 è cresciuta considerevolmente
negli ultimi anni e risulta essere, ad oggi, oltre la metà (ca. 55%) dell’impronta ecologica. L’impronta di CO2
raggruppa la quantità di CO2 causata dal nostro stile di vita. Questo contempla, ad esempio, la combustione di
fonti fossili per la produzione di energia e di merce. Nel calcolo dell’impronta ecologica questa quantità viene
ricalcolata in quantità di terra necessaria per legare le emissioni di CO2.
LED, Light emitting diode, diodo luminoso
Un LED è un componente semiconduttore che si illumina nella zona infrarossa, visibile ed ultravioletta dello
spettro elettromagnetico, ad esempio un cristallo misto di fosfuro di gallio e arseniuro di gallio. Dopo la sua sco-
perta (1962), i LED venivano usati principalmente nell’elettronica come spie luminose e lampade segnaletiche.
Grazie all’evoluzione tecnica, lo sfruttamento della luce è migliorato sempre più e i LED sono usati oggi come
lampade, sostituendo le tradizionali lampade a incandescenza. Grazie al rendimento luminoso 10 volte migliore,
i LED si riscaldano meno rispetto alle lampade a incandescenza.
Modalità stand-by (esercizio di messa a disposizione o attesa)
La modalità di stand-by è una condizione di un dispositivo tecnico in cui la funzione vera e propria è disattivata,
ma può essere rapidamente riattivata in qualsiasi momento. Per mantenere la condizione di stand-by è richiesta
energia (ovviamente meno rispetto al regolare funzionamento).
Obbligo di legge
Negli edifici, più che altrove, è possibile risparmiare fonti energetiche fossili (petrolio, gas) (molto di più che su
strada). Con misure di ristrutturazione energetica si può ridurre sensibilmente l’emissione di CO2. Per il risana-
mento energetico degli edifici esistenti, in Svizzera non esiste un obbligo al riguardo a livello federale, nemmeno
un «obbligo di legge». Secondo l’art. 89, comma 4 della Costituzione, per le «misure che riguardano il consumo
di energia negli edifici» sono responsabili soprattutto i cantoni. La Confederazione interviene solo in via sussid-
iaria (di supporto e coadiuvante). Con il programma per gli edifici partito all’inizio del 2010 in collaborazione tra
la Confederazione e i cantoni, vengono definiti incentivi mirati a favore di un risanamento volontario degli edifici
esistenti, laddove la qualità non corrisponda almeno allo standard Minergie.
Pompa di calore
Una pompa di calore è una macchina termodinamica (termotecnica) che assorbe energia termica con un la-
voro meccanico (motore elettrico) da un «serbatoio» a bassa temperatura (l’ambiente) e la eroga, insieme ad
un’energia motrice meccanica, sotto forma di calore utile con una temperatura superiore, ad es. ad una casa da
riscaldare. Poiché una pompa di calore preleva «gratis» una parte dell’energia dall’ambiente, il suo rendimento
è superiore al 100%, ad es. 300-400%. Se la prestazione meccanica del motore elettrico è ad es. di 1 kW, una
pompa di calore eroga con il 300% di rendimento 3 kW di potenza termica alla casa da riscaldare. Il principio
della pompa di calore si adotta anche nel frigorifero (pompa del freddo).
13Risanamento
Il risanamento energetico o termico definisce l’ammodernamento di un edificio per ridurre il consumo di energia
in merito a riscaldamento, acqua calda e aerazione. Le misure possibili sono l’isolamento delle pareti perimetrali,
l’isolamento del tetto, l’isolamento delle pareti esterne della cantina, la sostituzione dei serramenti, la sostituz-
ione del riscaldamento, la coibentazione del soffitto della cantina, l’installazione di un impianto termico solare
per la produzione di acqua calda e/o a supporto del riscaldamento e di impianti di aerazione con recupero di
calore (ventilazione controllata dell’ambiente abitato). Per evitare danni statici, un edificio sottoposto a risana-
mento energetico deve essere sempre contemplato complessivamente. In questo modo è possibile anche ap-
purare quali misure presentano il miglior rapporto costo-prestazione. Molte misure possono essere combinate.
Riscaldamento a gas
Un riscaldamento a gas è un impianto che funziona con gas combustibili, quasi sempre gas naturale (metano
CH4). In un impianto di riscaldamento centrale, il calore prodotto durante la combustione viene trasferito ad un
vettore, ovvero acqua o aria. Una pompa di circolazione trasporta il vettore negli ambienti da riscaldare. Oltre a
ciò è possibile produrre anche acqua calda sanitaria. I moderni riscaldamenti a gas o gasolio sfruttano anche il
calore a condensazione presente nei gas di scarico, in particolare nel vapore acqueo, e presentano dunque un
rendimento leggermente superiore al 100% (generalmente del 110%).
Riscaldamento a gasolio
Con riscaldamento a gasolio si definisce un impianto in cui il calore viene prodotto bruciando gasolio, ad esem-
pio gasolio ultra leggero. Con esso vengono generalmente prodotti calore ed acqua calda. Poiché durante la
combustione del gasolio viene condensato anche vapore acqueo nell’aria, il calore della condensa può essere
ulteriormente sfruttato. Il grado di rendimento delle caldaie moderne è pertanto leggermente superiore al 100%
(ad es. 110%). Il petrolio è un combustibile che contiene carbonio, la cui combustione accelera il cambiamento
climatico. Nell’ambito della svolta energetica viene pertanto auspicato un passaggio dai riscaldamenti a gasolio
al calore prodotto da fonti di energia rinnovabile. Lo stato attuale della tecnica consente un approvvigionamento
quasi esclusivo da energia solare, eolica e/o idrica. Agli impianti di riscaldamento esistenti viene aggiunto un mix
di energie da fotovoltaico, piccoli impianti eolici e/o piccoli impianti idroelettrici nonché impianti solari termici.
Riscaldamento a pellet
Un riscaldamento a pellet è un riscaldamento in cui la caldaia brucia pellet di legno (piccoli cilindretti realizzati
con trucioli di legno e segatura). Gli impianti centralizzati odierni a pellet come fonte di energia rinnovabile per-
fettamente funzionanti e, messi a confronto con impianti a gasolio e gas, raggiungono un grado di rendimento
di oltre il 90%.
Serramenti (finestre isolanti a più strati)
Il vetro isolante a più strati, altrimenti definito vetrata termoisolante o vetrata isolante, è un elemento per fine-
stre composto da almeno due lastre di vetro. Tra le lastre vi è un’intercapedine sigillata che funge sia da isola-
mento termico che acustico. Il telaio del serramento è realizzato in legno oppure in PVC.
Società a duemila Watt
La Società a 2000 Watt è un modello politico-energetico, che è stato sviluppato nell’ambito del programma No-
vatlantis presso il Politecnico Federale di Zurigo (ETH). Secondo questa visione, il fabbisogno energetico di ogni
persona non dovrebbe superare 2.000 Joule al secondo oppure 24 kWh al giorno di potenza da 2.000 Watt. In
Svizzera al momento il fabbisogno energetico ammonta
14Sonda geotermica
Una sonda geotermica è un sistema a tubi chiuso, riempito con un fluido vettore a circolazione (acqua con
antigelo) (figura 12). Generalmente viene installata in un foro verticale nel terreno. Con la sonda geotermica
viene catturato il calore presente nel terreno e successivamente convogliato allo scambiatore di una pompa
di calore.
Standard della casa passiva
Una casa passiva è un edificio che, grazie all’ottima coibentazione e all’impiego di scambiatori di calore per
evitare perdite termiche di ventilazione, generalmente rendono superfluo un riscaldamento per l’edificio. Una
casa passiva non deve superare un fabbisogno termico di 15 chilowattora (contenuto energetico di ca. 1,3 litri
di gasolio da riscaldamento) per metro quadro in un anno. Il fabbisogno termico massimo ammesso è di 10 W/
m² e deve essere introdotto dall’aerazione anche nelle giornate invernali più rigide. Il fabbisogno energetico non
deve superare 120 kWh per metro quadro e anno. Queste case si chiamano «passive» perché la maggior parte
del calore necessario proviene da fonti «passive» quali l’irradiazione del sole, il calore emesso dalle persone e i
dispositivi elettrici. Le misure di ristrutturazione e risanamento possono trasformare in casa passiva anche un
edificio esistente.
Standard Minergie
Lo standard Minergie descrive le proprietà di un edificio a basso consumo energetico in Svizzera. Dal 1998 sono
stati certificati oltre 40.000 edifici. Requisiti principali dello standard Minergie sono un buon involucro isolato
dell’edificio, un approvvigionamento energetico altamente efficiente e da fonti rinnovabili ed un ricambio di aria
controllato. L’indice Minergie determina la qualità energetica dell’edificio. Esso segnala quanta energia (finale)
deve essere introdotta nell’edificio. Per le abitazioni di nuova costruzione esso ammonta a 55 kWh/m2 ed anno
(energia finale specifica).
Superficie abitativa
Con superficie abitativa si definisce la superficie base di tutti gli ambienti che fanno parte di un appartamento.
La superficie abitativa disponibile per ogni individuo in Svizzera è sensibilmente aumentata negli ultimi decenni,
con un conseguente incremento del consumo di energia. Una riduzione della superficie abitativa utilizzata com-
porta un massiccio risparmio di energia.
Temperatura ambiente
Con temperatura ambiente, temperatura dell’aria o temperatura interna viene definita la temperatura general-
mente presente in ambienti abitati. Essa viene misurata nell’aria ambiente.
La temperatura ambiente ideale dipende dalla funzione della stanza. Per la cucina e la camera da letto è suffici-
ente una temperatura compresa tra 16 e 18°C. Per evitare la formazione di muffa, la temperatura ambiente non
deve scendere al di sotto di 16°C. Con una riduzione della temperatura ambiente, ad esempio generalmente
a 20°C, è possibile risparmiare molta energia e ridurre l’emissione di CO2 in misura massiccia (riscaldamenti a
gasolio o gas).
Tumbler (Elvetismo, espressione svizzera)
Asciugabiancheria con il quale possono essere asciugati in breve tempo (tipo 2 ore) gli indumenti umidi (bi-
ancheria) con aria calda. Hanno la forma e le dimensioni di una grande lavatrice. Questi apparecchi consumano
molta energia; inutilmente perché la biancheria può asciugare anche all’aria. Si osservi che gli asciugabiancheria
moderni a condensazione sono dotati di una pompa di calore e consumano molto meno energia dei vecchi
apparecchi.
15Trasmissione di calore
Esistono tre meccanismi di trasmissione del calore: convezione (flusso termico, ad es. in aria o acqua), conduz-
ione termica (ad es. in una barra di rame) e irradiazione termica (ad es. irradiazione di infrarossi del sole). I tre
meccanismi possono essere spiegati chiaramente con un termos. Nel 1893 il fisico scozzese Sir James Dewar
(1842-1923) individuò il contenitore isolante quasi ideale che prese il suo nome. In esso la trasmissione di calore
è ridotta al minimo grazie ad un materiale a bassa trasmissione termica (vetro o acciaio al cromo-nichel), per la
sua struttura a doppia parete con una intercapedine di vuoto che impedisce al flusso di calore (convezione) di
passare dall’interno verso l’esterno e
grazie alle due pareti interne a specchio (sottile strato d’argento), che impediscono il passaggio del calore per
irradiazione.
Valore U (Valore k)
Nella tecnica edile, l’isolamento termico, ad esempio di materiale ad uno o più strati che forma la parete di
un edificio, viene valutato per il suo isolamento termico. Laddove ha un ruolo non solo la conduttività termica
attraverso questo strato di materiale, bensì anche il meccanismo di trasmissione del calore su questo strato
attraverso il flusso di calore (convezione) dell’aria interna ed esterna.
Il valore U, il cosiddetto coefficiente di trasmittanza termica (prima valore k), indica quanto calore un edificio fa
passare all’esterno e rappresenta dunque una misura dell’isolamento termico della parete di un edificio. Minore
il valore U, migliore è la coibentazione. L’unità del valore U è il Watt per metro quadro e per Kelvin (ovvero °C).
Vettori energetici nucleari: uranio e plutonio, deuterio
Durante la fissione dell’uranio-235 o del plutonio-238, vengono liberate energia termica e radiazioni ionizzanti
(radioattività). L’energia termica viene sfruttata per produrre energia elettrica («corrente»). Anche durante la
fusione di nuclei di atomi leggeri, ad esempio di deuterio H2 in elio He4 si produce (moltissima) energia.
Vettori di energia rinnovabili
I vettori di energia rinnovabili, ad es. l’irradiazione solare, la potenza idrica (in realtà energia idrica), la potenza
eolica (in realtà energia eolica), energia geotermica o biomassa: durante lo sfruttamento delle energie rinnov-
abili, l’energia da irradiazione o cinetica viene sfruttata direttamente e trasformata in energia elettrica oppure
termica
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