PRESENTAZIONE DIDATTICA - EDUCATIONAL BOX - TEMA ENERGIA Scuola secondaria di 1 grado - Scuola secondaria di 1 grado
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EDUCATIONAL BOX – TEMA ENERGIA PRESENTAZIONE DIDATTICA Scuola secondaria di 1° grado EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it
L’energia è legata a tutte le attività umane:
Quando pensiamo o ci muoviamo utilizziamo energia
immagazzinata nel nostro corpo; tutti gli oggetti che ci
circondano o di cui facciamo uso, hanno bisogno di
energia per funzionare o per essere costruite.
Linguaggio Linguaggio
Quotidiano Fisico
Attività come correre,
saltare, tirare un pallone Si compie molto Lavoro
sono giocare
Attività come Si compie ben poco
studiare, leggere, Lavoro
scrivere sono un
modo di lavorare
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Energia
L’energia è la capacità di un corpo di
compiere lavoro.
Dal greco Come compie lavoro?
en (dentro) Passando da una forma ad un’altra.
érgon (lavoro)
Quindi l’energia si conserva e passa da
una forma all’altra.
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Misure di energia
Un Joule è l’energia necessaria ad alzare di
dieci centimetri un litro di acqua
L’Unità di Misura dell’energia è il Joule (J)
Il Joule è quindi una quantità piuttosto piccola e
in effetti si parla di:
• KiloJoule (kJ) = 1.000J = 103J
• MegaJoule (MJ) = 1.000.000J = 106J
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Esistono altre unità di misura per particolari forme energetiche:
Caloria TEP - Tonnellata Equivalente di Petrolio
è la quantità di energia necessaria a far questa unità di misura si basa sul
aumentare di 1°C (da 14,5°C a 15,5°C) la potere calorifero dei combustibili,
temperatura di un grammo d’acqua cioè sul calore capaci di sprigionare
distillata a livello del mare. Misura il bruciandone una unità (kg, m3). La
contenuto energetico di un corpo. tep è quindi la quantità di energia
1 cal = 4,186 J ricavata da una tonnellata di petrolio.
1 TEP = 43.000 MJ
KiloWattora (kWh)
il kWh derivata dal Watt (W) e ci
fornisce la misura di una “Potenza”,
quindi energia sviluppata nel
tempo. Un Watt equivale ad un
Joule al secondo. Viene usata nelle
misure elettriche e delle potenze di
motori e pompe.
1 kWh = 3.600 kJ
Se noi consumiamo 1500 kcal al giorno:
1500 kcal x 4186 kJ= 6279 kJ / 86400 sec. circa 73 Watt
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Proprietà dell’energia
È la proprietà principale. L’energia che ci circonda non si
consuma ma si trasforma, passando da un livello di
TRASFORMAZIONE maggiore utilità ad uno minore. In questo processo
percorre delle vie preferenziali e dissipa inevitabilmente
una parte dell’energia in ingresso
L’energia elettrica può essere trasporta nei cavi elettrici. I
combustibili in oleodotti, petroliere, autocisterne, barili,
TRASPORTO camion, serbatoi. L’energia può essere trasporta sotto
forma di calore (acqua o vapore) negli impianti di
teleriscaldamento, di riscaldamento domestico o frigoriferi
L’energia elettrica può essere conservata in batterie, nella
CONSERVAZIONE rete elettrica nazionale e internazionale o generando
idrogeno. I combustibili in depositi, cisterne, barili, legnaie
e carbonaie. Il calore in accumulatori termici
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Proprietà dell’energia
Come abbiamo visto, l’energia ha tre importanti proprietà e
può essere: trasformata, trasportata, conservata.
Queste proprietà devono, inevitabilmente, fare i conti con le
leggi della termodinamica.
Prima Legge: Legge della Conservazione dell’Energia -
“L’energia non si crea e non si distrugge, ma si trasforma da una forma
all’altra”
Seconda Legge: Legge dell’Entropia - “L’energia può cambiare
stato, ma solo in un’unica direzione: da disponibile a indisponibile, da
utilizzabile a inutilizzabile”.
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Proprietà dell’energia
L’energia si manifesta sempre in più forme
contemporaneamente, con generazione di
calore. Il Sole ci illumina e ci scalda, una
lampadina accesa scalda, un atleta in corsa si
muove e si riscalda.
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Forme di energia
Le tipologie in cui l’energia si manifesta
In natura esistono due tipi di energia meccanica: potenziale e cinetica. • Calore
• en. Meccanica La prima è legata alla posizione, o meglio alla “quota” di un oggetto soggetto
alla forza di gravità. Quella cinetica è legata al movimento di gas, solidi e liquidi.
• Lavoro
È generata dal movimento di ioni o elettroni liberi presenti in materiali detti
conduttori (in particolar modo metalli). In natura si manifesta ad esempio con i
• en. Elettrica fulmini: enormi quantità di energia non utilizzabile dall’uomo.
È legata al movimento caotico delle molecole che costituiscono la materia.
Maggiore è il movimento molecolare, maggiore è la temperatura di un corpo
• en. Termica e quindi la quantità di energia termica.
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Forme di energia
Le tipologie in cui l’energia si manifesta
Nasce dalle forze di legame tra molecole e atomi delle sostanze. Si manifesta • Calore
•en. Chimica sotto forma di energia termica ed elettrica attraverso opportune reazioni quali
ad esempio ossidazioni e riduzioni.
• Lavoro
È chiamata anche atomica perché legata alle forze di legame presenti nei nuclei
• en. Nucleare atomici. Viene liberata da elementi radioattivi, oppure nei processi di fissione e
fusione.
Detta anche energia radiante, è l’unico tipo di energia che si
• en. Elettromagnetica trasmette senza il supporto di mezzi fisici, quindi anche nel vuoto.
Si manifesta attraverso onde elettromagnetiche come ad esempio
i suoni, le onde radio, le radiazioni solari, la luce, i raggi x, ecc.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itEnergia da 1 kg di materia
Tipo di energia Tipo di materia J/kg
1 kg di acqua che cade da
Meccanica un’altezza di 200 m
2,0 x 103
1 kg di acqua a 100°C che cede
Termica calore a un corpo a 20°C
3,3 x 105
Chimica combustione di 1 kg di metano 4,9 x 107
Nucleare -
1kg di 238U 1,6 x 1012
radioattività
Nucleare - fissione 1kg di 235U 8,0 x 1013
Nucleare - fusione 1kg di 2H+3H 3,4 x 1014
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itForme e fonti di energia
Nel quotidiano, siamo abituati a confrontarci maggiormente con
manifestazioni energetiche (forme di energia: luce, suoni, calore, ecc.) e con
materiali e fenomeni da cui si può ricavare energia (fonti di energia: petrolio,
vento, sole, fuoco, ecc.)
Tutta l’energia utilizzata sulla Terra trae origine da tre principali fonti:
il calore presente il Sole con le sue onde
all’interno della Terra elettromagnetiche
l’energia di Ciclo dell’Acqua; fotosintesi
legame degli clorofilliana e ciclo del Carbonio;
Atomi dinamiche degli oceani e
dell’atmosfera
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itFonti di energia
• NON RINNOVABILI: fonti che
presentano un grande tempo di
rigenerazione (milioni di anni) e quindi
destinate ad esaurirsi se sfruttate ad un
ritmo maggiore del tasso di rigenerazione
– Combustibili fossili (petrolio, carbone, gas
naturale)
– Uranio
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itFonti di energia
• RINNOVABILI: fonti con un breve tempo di
rigenerazione e quindi considerate inesauribili
– Sole
– Acqua
– Vento
– Geotermia
– Biomasse
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itFonti di energia A seconda di come vengano utilizzate dall’uomo, le fonti si distinguono in: • PRIMARIE: sono presenti in natura e vengono usate senza aver subito una trasformazione da parte dell’uomo – Combustibili fossili (petrolio, carbone, gas naturale) – Biomasse (legno) – Solare (calore, luce) • SECONDARIE: derivano da una trasformazione a cui sono sottoposte le fonti primarie – Energia elettrica – Benzina EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it
Le fonti non rinnovabili
Carbone, gas naturale, petrolio, uranio
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itLe fonti non rinnovabili • Pro: - Facilmente trasportabili , Buoni combustibili , Immagazzinabili • Contro: - bruciando contribuiscono all’aumento dell’effetto serra ad opera di CO2 e H2O (vapore) E delle piogge acide per la liberazione di ossidi di zolfo e azoto - il trasporto è costoso EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it
Le fonti rinnovabili
Sole in diretta: energia rinnovabile, senza emissioni
SOLARE TERMICO
Si usa il pannello solare (collettore) per scaldare l’acqua
o l’aria sfruttando la capacità dei corpi scuri di
trasformare in calore la radiazione luminosa.
All’interno del pannello circola un fluido che scalda
l’acqua contenuta in un serbatoio posto nelle
immediate vicinanze.
Quando all’interno del pannello circola aria,
questa si scalda e può essere immessa
nell’ambiente contribuendo a riscaldarlo
Non sono indispensabili pompe! Il liquido
termovettore riscaldato va verso l’alto (moto
convettivo)!
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itChe cos'è una cella
fotovoltaica/solare?
La cella fotovoltaica è fatta di Nel punto di massima potenza il rendimento
materiali semiconduttori ( il teorico di una cella fotovoltaica è di circa il 22%.
principale è il silicio) che conducono Questo valore scende al 15% nel rendimento
la corrente elettrica e la cui resistività pratico. Normalmente da un m2 di pannelli solari
diminuisce al crescere della possono essere prodotti al massimo 130-160
temperatura e per la presenza di Watt.
impurità.
Ogni cella solare ha una tensione di uscita di circa
0,5 volt. Per produrre tensioni elettriche più
elevate le celle fotovoltaiche sono collegate in
serie (+-+- aumenta V) , viceversa per produrre
una corrente di uscita maggiore le celle
fotovoltaiche sono collegate in parallelo.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itSole “in differita”: energia dall’acqua
L’energia cinetica dell’acqua
produce energia elettrica.
L'acqua, viene raccolta con dighe in
bacini per essere disponibile in
modo costante, viene convogliata ad
una condotta forzata. Quando una
massa d’acqua cade da una quota
superiore ad una inferiore, per
gravità, si libera energia cinetica.
Una ruota a pale (TURBINA) fa girare
un avvolgimento di filo di rame
rispetto ad un magnete: nel filo di
rame passa corrente alternata
(GENERATORE)
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it• L'energia idroelettrica è stata erroneamente considerata
per anni una "energia pulita": non provoca, infatti,
emissioni gassose o liquide che possano inquinare l'aria o
l'acqua.
MA
• lo sfruttamento idroelettrico dei corsi d'acqua produce un
impatto ambientale notevole:
– sul clima
– sull’ ecosistema: le acque ferme (lentiche) hanno un
tempo di ricambio più lungo.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it- il substrato del corso d'acqua, da
grossolano e duro, diventa fine e
soffice, per i sedimenti
- le associazioni vegetazionali riparie
modificano la struttura e con essa le
specie animali collegate,
- cambiano le caratteristiche chimico-
fisiche dell'acqua del bacino rispetto
a quelle del corso d'acqua
A valle dello sbarramento si perde parte della capacità
- di scambio con la falda idrica sottostante
- di trasportare materiale inerte in sospensione
- di diluire i carichi inquinanti
- di mantenere un'adeguata vita acquatica
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itSole in differita: energia all’aria!
L'energia eolica
• Deriva dagli spostamenti di masse di
aria, i venti, che si generano nella
nostra atmosfera.
• Da sempre l'uomo utilizza questa fonte
di energia per lavorare, ma anche per
fare sport.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itUn impianto eolico è costituito da un gruppo di aerogeneratori di media (600-900 kW) o grande (>1MW) taglia, disposti sul territorio in modo da sfruttare il vento; Gli aerogeneratori sono connessi fra loro elettricamente attraverso un cavidotto interrato. All'impianto eolico è associata una cabina-stazione di consegna che, a sua volta, è connessa alla rete elettrica nazionale. EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it
Ne esistono di diversi tipi: EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it
Impatti sull'ambiente: - Impatto visivo a grande distanza - Impatto acustico -Impatto sull’avifauna EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it
L'energia geotermica utilizza le sorgenti di calore,
che provengono dal sottosuolo della Terra
È legata ai territori con fenomeni
geotermici (in Italia la Toscana, il
Lazio, la Sardegna, la Sicilia e
alcune zone del Veneto, dell'Emilia
Romagna e della Lombardia) dove
il calore che si propaga fino alle
rocce prossime alla superficie può
essere sfruttato per produrre
energia elettrica attraverso una
turbina a vapore, oppure
utilizzato per il riscaldamento.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itL'energia geotermica utilizza le sorgenti di calore,
che provengono dal sottosuolo della Terra.
• Rispetto dell’ambiente: nessuna emissione
• Risparmio consistente (fino al 50% in meno rispetto al
metano)
• Impianto sicuro: no rischi di perdite di monossido di
carbonio
• Minimo bisogno di manutenzione
• Ingombro ridotto e nessuna ventola antiestetica
• Investimento solido e duraturo (tempo di vita 50 anni)
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itLa Geotermia è la scienza che si occupa dello studio e
dello sfruttamento del calore esistente all’interno della
Terra
Il flusso di calore o flusso geotermico è la quantità di calore che giunge in
superficie dall’interno del pianeta (nucleo e mantello), per poi irradiarsi verso la
superficie (crosta terrestre) e quindi verso l’atmosfera. Esso è 5.000 volte
inferiore al flusso solare, proveniente dalla direzione inversa.
La temperatura aumenta gradualmente con la profondità, secondo un gradiente
geotermico che in media è di 3.3 °C/100 m (33°C/Km). Il gradiente è l’effetto
misurabile del flusso di calore proveniente dal nucleo.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itLa Geotermia è la scienza che si occupa dello studio e
dello sfruttamento del calore esistente all’interno della
Terra
Il gradiente sarebbe ovunque lo stesso senza le cosiddette anomalie
geotermiche, legate a contesti geo-strutturali. La tettonica delle placche (deriva
delle zolle terrestri) comporta invece la creazione di fasce instabili-disomogenee-
discontinue ai margini delle stesse, con risalita di magma (e calore), o anche sua
fuoriuscita (vulcanismo). In queste aree critiche “calde”, il gradiente può essere
fino a 10-15 volte maggiore di quello medio, come ad esempio nella fascia
tirrenica centro-meridionale (Toscana-Lazio-Campania).
Le principali manifestazioni geotermiche note sono: fenomeni vulcanici e
magmatici; fenomeni di idrotermalismo; soffioni boraciferi e geiser.
Storicamente il primo utilizzo dell’energia geotermica si è avuto nel 1904, con le
prime forme di impianti per la produzione di energia elettrica a Lardarello. In
queste zone le centrali elettriche sfruttano le alte entalpie provenienti dai vapori
che risalgono mediante perforazioni profonde.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itAnche se gli impianti geotermici a pompe di calore non sono solitamente legati
alle manifestazioni geotermiche principali ed al flusso di calore geotermico è
sempre importante conoscere il contesto geologico-geotermico come punto di
partenza.
Gli impianti geotermici a bassa entalpia si basano su una semplicissima
constatazione elementare: mentre la temperatura nell’aria varia con una
periodicità giornaliera ed annuale, la temperatura nel terreno risente della
variazioni esterne solo nei primi metri superficiali. La variazione di temperatura
diminuisce con la profondità ed è trascurabile al di sotto dei 15 metri. Le
temperature locali del terreno dipendono dal clima, dalle coperture del terreno
e nevose, inclinazione, proprietà del suolo. Il terreno assorbe circa la metà
dell’energia incidente del sole.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itNegli impianti geotermici avviene un prelievo di calore dal terreno per
conduzione, mediante un fluido vettore che circola in un circuito chiuso sotto
terra ad una temperatura minore rispetto al terreno circostante. La quantità di
calore prelevato è funzione delle caratteristiche di conducibilità termica del
terreno, della superficie totale di scambio, della differenza di temperatura tra
fluido e terreno, dalla portata e della velocità del fluido di circolazione.
La modalità del circuito di scambio – detto "geoscambiatore" – può essere
principalmente di tre tipi:
- Sonde Geotermiche Verticali
- Collettori orizzontali
- Pozzi di prelievo Geotermici
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itLe sonde geotermiche verticali sono costituite da uno (o due) circuiti chiusi
formati da tubi in polietilene di diametro 32-40 mm. inseriti all’interno di una
perforazione di diametro 140-152 mm. e di profondità generalmente comprese
tra 50 e 200 m. L’intercapedine tra foro e tubazione è riempita mediante miscele
di cemento, bentonite e sabbia silicea (che devono garantire buone
caratteristiche di conducibilità termica e di impermeabilità)
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itLa pompa di calore permette il trasferimento di calore da una sorgente
“fredda” ad un ambiente più caldo (invertendo ciò che avverrebbe
naturalmente). Il rendimento della pompa di calore è tanto maggiore quanto
minore è l’intervallo di temperatura tra la sorgente fredda e l’impianto di
distribuzione. Per questo motivo uno scambiatore geotermico (dotato di
temperatura costante di 10°-12°) permette di ottimizzare la resa della p.d.c. La
pompa di calore, grazie all’elevata efficienza, permette di fornire calore ad un
ambiente mediante una quota di energia elettrica ed un contributo rilevante
“gratuito” del terreno. Il rapporto tra l’energia termica fornita all’impianto e
l’energia elettrica assorbita è la misura dell’efficienza della pompa di calore
(detto C.O.P. - Coefficiente di prestazione).
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itLa geotermia può essere applicata in tutte le zone per la climatizzazione di ogni
tipo di edificio, con alcuni pre-requisiti preferenziali:
Assenza di situazioni geologiche sfavorevoli (es. grandi spessori di ghiaie
secche, grandi sistemi carsici, zone di tutela pozzi potabili).
Edifici con prestazioni energetiche medio-elevate, con utilizzo non saltuario.
Maggiori convenienze per edifici che richiedono anche il raffrescamento.
Impianto di distribuzione interno all’edificio a temperatura di diffusione bassa
o media (T< 40-45°). Maggiore convenienza nel caso di pannelli radianti (che
permettono anche il raffrescamento).
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itInverno - Riscaldamento:
In modalità riscaldamento il fluido di circolazione scende attraverso la sonda di mandata ad una
temperatura inferiore a quella del terreno (per esempio a 3-4° se è costituito solo da acqua, o a 0°
se è additivata con glicole) e risale ad una profondità di 4-5° superiore, dopo avere estratto calore
dal terreno per conduzione. La pompa di calore è in grado di trasferire il calore estratto dal terreno
all’impianto di distribuzione facendo uscire acqua ad una temperatura di 30-32° (nel caso dei
pannelli radianti); l’acqua di ritorno dall’impianto rientra nella pompa di calore ad una temperatura
di 4-5° inferiori, dopo avere ceduto calore all’ambiente. Produzione acqua calda sanitaria: la pompa
di calore geotermica può sfruttare il calore estratto dal terreno anche per la produzione dell'acqua
sanitaria. In questo caso, essendo maggiore la temperatura dell'acqua da produrre l'efficienza della
pompa tende ad abbassarsi leggermente. Anche per questo è opportuno valutare sempre la
possibilità di produrre l'acqua calda sanitaria con un'altra fonte energetica pulita costituita dai
pannelli solari, integrata con l'impianto geotermico.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itEstate - Raffrescamento attivo:
Il raffrescamento attivo (active cooling o direct cooling) presuppone il funzionamento della pompa
di calore anche in estate. Il fluido di circolazione deve scendere attraverso la sonda di mandata ad
una temperatura superiore a quella del terreno (per esempio a 25-30°) e risale ad una profondità di
4-5° inferiore, dopo avere “ceduto” calore al terreno.
Anche in questo caso la pompa di calore trasferisce il calore dal corpo più caldo (ambiente), a quello
più freddo (terreno) operando l’inversione del ciclo rispetto alla modalità di funzionamento
invernale. In uscita dalla pompa l’acqua può raggiungere la temperatura necessaria per il
raffrescamento con pannelli radianti (16-20°) o con i fancoil (7-12°).
Il raffrescamento attivo va abbinato alla deumidificazione degli ambienti.
Estate - Raffrescamento naturale:
Il raffrescamento naturale (natural cooling, free cooling o geocooling) è una particolare
applicazione, che permette un effetto di climatizzazione estiva semplicemente facendo circolare
all’interno dei pannelli radianti l’acqua di ritorno dalle sonde geotermiche verticali. È necessaria la
predisposizione specifica della pompa di calore. Anche in questo caso il raffrescamento naturale va
abbinato alla deumidificazione degli ambienti. Il natural cooling è il sistema di condizionamento più
economico ed ecologico.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itCosa sono le biomasse
Per biomassa si intende ogni sostanza organica derivante direttamente o
indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana che può essere usata come
combustibile per la produzione di energia.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itCosa sono le biomasse
Le biomasse:
• sono una fonte di energia rinnovabile e abbastanza pulita;
• sono ampliamente disponibili;
• costituiscono una risorsa energetica locale a basso impatto ambientale;
• Non sono destinate all’esaurimento (se gestite correttamente).
Rapporto biomassa ed ambiente:
• la biomassa è disponibile ovunque e rappresenta una risorsa locale, pulita e
rinnovabile;
• la biomassa non contribuisce all’effetto serra perché non vi è contributo netto
all’aumento
del livello di CO2 nell’atmosfera;
• il basso contenuto di zolfo e di altri inquinanti diminuisce il fenomeno delle
piogge acide;
• le ceneri prodotte possono essere restituite al terreno;
• unico inconveniente è il contenuto di polveri
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itCosa sono le biomasse
Biomasse utilizzabili per la conversione energetica:
• Residui e sottoprodotti ligno-cellulosici (ramaglie e potature) ,residui derivanti dalla
lavorazione del legno(cortecce, segature, trucioli) e residui agro-industriali
(paglie, gusci e noccioli della frutta);
• Colture zuccherine (barbabietole);
• Colture ligno-cellulosiche (sorgo da fibra, canna comune, pioppo, eucalipto,ecc.);
• Colture amidacee (cereali, mais e patate) e oleaginose (colza e girasole);
• Frazioni organiche (umide e secche) dei rifiuti civili e industriali;
• Scarti derivanti dagli allevamenti zootecnici e dalle industrie agroalimentari;
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itCosa sono le biomasse
Biocombustibili più usati:
• BIODIESEL
• BIOETANOLO
• CIPPATO (“legno sminuzzato”, o “chips di legno”, il legname in scaglie ottenuto da
apposite macchine)
• PELLETS
• BIOGAS
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itDue grandi sfide
1 - Reperire e garantire le risorse energetiche
per sostenere la crescita e lo sviluppo economico dei
Paesi sviluppati e di quelli in via di sviluppo.
2 - Mitigare i processi di cambiamento
climatico in atto garantendo la protezione
dell’ambiente
transizione verso un
sistema energetico ed uno sviluppo
più sostenibili
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itPolitica energetica
dell’Unione Europea
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itpolitiche
20 20 20 adeguate
Nel dicembre del 2008 l'UE ha adottato una strategia
integrata in materia di energia e cambiamenti climatici, che
fissa obiettivi per il 2020. Lo scopo è indirizzare l'Europa
sulla giusta strada verso un futuro sostenibile sviluppando
un'economia a basse emissioni di CO2 improntata
all'efficienza energetica.
Sono previste le seguenti misure:
• ridurre i gas ad effetto serra del 20%;
• ridurre i consumi energetici del 20% attraverso un
aumento dell'efficienza energetica;
• soddisfare il 20% del nostro fabbisogno energetico
mediante l'utilizzo delle energie rinnovabili.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itProduzione di energia elettrica
Nelle centrali elettriche viene trasformata una fonte energetica per far ruotare
una turbina e generare energia meccanica. La rotazione della turbina viene
prodotta in maniera diversa a seconda del tipo di centrale (termoelettrica,
idroelettrica, nucleare, ecc.). Alla turbina è collegato un generatore, detto anche
alternatore, nel quale avviene la trasformazione da energia meccanica in
elettrica.
Schema centrale
termoelettrica
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itTrasporto dell’energia elettrica
L’energia elettrica prodotta viene trasportata attraverso la linea di
trasmissione. Per ridurre le perdite di energia lungo la linea, viene aumentare
la tensione della corrente elettrica prodotta nelle centrali, da 6.000 a 220.000
volt (linee ad alta tensione). Prima di essere utilizzata la corrente elettrica
subisce un abbassamento di tensione, che la porta nuovamente a 6.000 volt e
infine, prima di entrare nelle nostre case, a 220 volt.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itEsempio filiera: Energia dal carbone Combustione ed
utilizzo di calore
(energia chimica
Estrazione trasformata in calore)
Trasporto
Depurazione
(Desolforazione)
Trasporto mediante
elettrodotti Combustione nelle
caldaie delle centrali
termoelettriche
Energia elettrica (energia chimica
nelle nostre case Movimento dell’alternatore che trasformata in
produce energia elettrica calore)
(energia meccanica trasformata
in energia elettrica)
Produzione di
Rotazione di una turbina (calore vapore
trasformato in energia meccanica)
Filiera del calore
Filiera dell’elettricità
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itFonti rinnovabili
Fotovoltaico: Sole / pannello fotovoltaico / inverter / cavi elettrici / lampadina-
elettrodomestico
Solare Termico: Sole / collettore solare / scambiatore di calore / tubo / acqua calda
Eolico: Vento / pala eolica / generatore / elettrodotto / lampadina-elettrodomestico
Idroelettrico: Acqua / diga-condotta forzata / turbina / generatore / elettrodotto /
lampadina-elettrica
Calore da Geotermia: Geyser / tubi captatori / tubi (teleriscaldamento) / termosifone
Elettricità da geotermia: Geyser / tubi captatori / centrale geotermica / turbina / generatore
/ elettrodotto / lampadina-elettrodomestico
Elettricità da biomassa: Legno / centrale termoelettrica (piccola) / turbina / generatore /
elettrodotto / lampadina-elettrodomestico
Calore da biomassa: Legno (pellets-legna) / caldaia / tubi / termosifone
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itFonti non rinnovabili
Elettricità da carbone: Miniera / Carbone / centrale termoelettrica / turbina / generatore / elettrodotto /
lampadina-elettrodomestico
Elettricità da petrolio: Piattaforma off-shore / petroliera / raffineria (portuale) / barile / oleodotto / centrale
termoelettrica / turbina / generatore / elettrodotto / lampadina-elettrodomestico
Elettricità da gas naturale: Pozzo di estrazione / Gas / gasdotto / centrale termoelettrica / turbina /
generatore / elettrodotto / lampadina-elettrodomestico
Calore da gas naturale: Pozzo di estrazione / Gas / gasdotto / terminale di distribuzione / tubi gas cittadino /
caldaia domestica / termosifone
Nucleare: Giacimento / Uranio / blindati da trasporto / centrale termonucleare / turbina / generatore /
elettrodotto / lampadina-elettrodomestico
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itRisparmio energetico: volere o dovere?
La priorità è quella di ridurre gli scarichi di gas a effetto serra nell’atmosfera.
L’effetto serra è un fenomeno indispensabile per la vita sul pianeta, senza del quale la
temperatura sulla Terra sarebbe di -18°C, grazie ai gas serra il 20% della radiazione in
entrata viene assorbita e questo porta ad un innalzamento della temperatura di 33°C
per un totale di 15°C di temperatura media sulla Terra.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itUna prima presa di coscienza delle conseguenze che i consumi
energetici hanno sull’ambiente risale al 1992:
Rio de Janeiro,
dove 179 Paesi parlano per la prima volta di
sviluppo sostenibile
(lo sviluppo è sostenibile se soddisfa le esigenze del presente
senza compromettere la capacità delle generazioni future di
soddisfare le loro). Nel 1997 sono stati siglati impegni da parte di
molti paesi industrializzati per ridurre le emissioni di gas serra:
è il protocollo di Kyoto, entrato in vigore dal 2005.
La strada per affrontare il problema è
diminuire gli sprechi e aumentare l’uso delle
energie rinnovabili.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itRisparmio energetico ossia
diminuire gli sprechi!
Risparmiare energia vuol dire modificare le
proprie abitudini di consumo utilizzando
l’energia in maniera più sapiente ed
efficiente. Tra l’altro il risparmio energetico
non fa ridurre solo l’inquinamento
ambientale, ma anche la bolletta di casa!
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itLa luce:
Possiamo scegliere di illuminare gli ambienti con le lampade ad incandescenza
oppure con le lampade a fluorescenza. Le seconde permettono un
risparmio energetico del 75-80%.
Lampadina a
incandescenza Lampadine a fluorescenza (“a basso consumo”)
Una lampadina “a basso consumo” da 20W illumina come una
lampadina ad Incandescenza da 100W e dura 10 volte di più !!!
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itNon fanno mai male le dovute attenzioni:
Accendere solo le lampade di cui si ha bisogno per
l’attività che si deve svolgere.
Spegnere le luci dai locali dai quali ci si allontana.
Sfruttare il più possibile la luce naturale.
Evitare i lampadari centrali e in particolare quelli a più bracci.
Computer e stampante:
Attivare la modalità screensaver che annerisce lo schermo del monitor dopo un
certo intervallo di tempo. Collegare stampante, scanner, casse … solo quando
serve. Se non si utilizza il pc per 10 minuti spegnere almeno lo schermo, collegare
tutti i fili alla “ciabatta”(presa multipla) e alla fine del lavoro staccare la spina, o
spegnere la ciabatta se dotata di interruttore.
La lucina che rimane accesa ad indicare
che l’apparecchio è in attesa (standby) di
essere attivato a pieno regime, è il led
(light emitting diode); l’energia assorbita
in standby serve a tenere pronti i circuiti
elettrici dell’apparecchio per una pronta
accensione.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itConsumi in stand-by
i watt che nelle abitazioni degli italiani devono essere alimentati
100
continuamente per far fronte ai diversi stand-by.
euro è la cifra che ciascuna famiglia spende in più ogni anno per
100 pagare il consumo energetico delle tante "lucette rosse" dei nostri
elettrodomestici.
5 watt è il consumo in stand-by dei carica-batterie.
1/2 watt è il consumo in stand-by delle televisioni.
10/20
è il consumo in stand-by del decoder digitale.
watt
3 watt è il consumo in stand-by dello stereo Hi Fi.
10/25
è il consumo in stand-by delle postazioni informatiche.
watt
2/10 è il consumo in stand-by dei modem.
EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.itELETTRODOMESTICI
Al momento
dell’acquisto è bene
fare attenzione
all’”etichetta
energetica” e scegliere
elettrodomestici di
classe A.
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