Fonti di Energia: Dalle Rinnovabili ai Combustibili Fossili e il Loro Impatto

Cosa Sono le Fonti di Energia?

Le fonti di energia sono risorse esistenti in natura che, direttamente o attraverso processi tecnologici, forniscono una qualche forma di energia.

Fonti di Energia Rinnovabili e Non Rinnovabili

Fonti Rinnovabili (Energie Pulite)

Le fonti di energia rinnovabili sono quelle che la natura rigenera rapidamente, motivo per cui sono considerate praticamente inesauribili. Vengono anche chiamate energie pulite. Le più conosciute sono l'energia idraulica, eolica e solare. La loro caratteristica principale è che non producono inquinamento atmosferico.

Fonti Non Rinnovabili

Le fonti energetiche non rinnovabili si trovano sulla Terra in quantità limitata e si esauriscono con il loro impiego. Includono il carbone, il petrolio e il gas naturale (combustibili fossili) e l'energia nucleare. Non dipendono dalle condizioni atmosferiche, hanno una grande potenza e i loro costi di esercizio sono relativamente alti. Sono, tuttavia, altamente inquinanti.

Forme Fondamentali di Energia

Le forme fondamentali di energia (o energia primaria) includono l'energia radiante, chimica, termica, meccanica e nucleare.

Estrazione delle Fonti Energetiche

Le industrie estrattive si occupano di ottenere i materiali naturali che costituiscono fonti di energia, come l'uranio, il petrolio, il gas naturale o il carbone.

Processi di Esplorazione

• Esplorazione geologica: consiste nell'analisi del terreno, studiando fotografie aeree e raccogliendo rocce e fossili per determinarne la composizione e l'età.
• Prospezione geochimica: studia le caratteristiche della formazione del sottosuolo con appositi strumenti di misura.

Fattori che Influenzano lo Sfruttamento

Prima di avviare lo sfruttamento di un giacimento, vengono valutati diversi fattori:

• Ubicazione: si studiano il luogo, le strade e i mezzi di trasporto necessari per il trasporto delle risorse umane e tecniche, nonché dei prodotti ottenuti dal sito.
• Tipo di materiale: le caratteristiche del prodotto da estrarre determinano la tecnologia necessaria per l'operazione.
• Difficoltà di sfruttamento: lo studio della struttura degli strati del suolo e della conformazione del sito permette di stabilire un sistema di sfruttamento adeguato e la tecnologia da utilizzare.
• Redditività economica: quando i dati precedenti sono favorevoli, si procede a uno studio economico dei costi necessari per la realizzazione e la manutenzione, confrontandoli con i benefici che si possono ottenere nel tempo.

Tipologie di Miniere

• Miniere a cielo aperto: utilizzate quando il materiale si trova molto vicino alla superficie. Si impiegano enormi macchinari che rimuovono i materiali formando terrazzamenti per facilitare l'estrazione.
• Miniere sotterranee: richiedono la creazione di pozzi e gallerie per consentire l'accesso a persone e macchinari, facilitando così l'estrazione e il trasporto del materiale in superficie.

Struttura dei Pozzi di Estrazione Petrolifera

Le piattaforme di estrazione sono composte da vari elementi:

• Torcia (bruciatore): consuma il gas che non può essere trattato per fini commerciali.
• Struttura portante: serve a contenere le diverse tubazioni.
• Infrastrutture generali: includono alloggi, ospedali e altri servizi per il personale che lavora sulla piattaforma.
• Ponte di trasformazione: un insieme di attrezzature utilizzate per trattare il petrolio estratto, rimuovendo tracce di acqua o fango.
• Deposito sottomarino: un enorme magazzino collegato alla piattaforma e ancorato al fondale marino, dove viene stoccato il materiale trattato.
• Sistemi di scarico degli idrocarburi: permettono il trasferimento dei materiali e il caricamento sulle navi cisterna.

Tipi di Carbone Fossile

• Antracite: utilizzata per uso domestico e industriale (95% di carbonio, potere calorifico 8.000 kcal/kg).
• Litantrace: utilizzato principalmente nell'industria siderurgica (75-90% di carbonio, 9.000 kcal/kg).
• Lignite: combustibile impiegato nelle centrali termoelettriche a carbone (70% di carbonio, 5.000 kcal/kg).
• Torba: non utilizzata come combustibile a causa del suo basso potere calorifico (50% di carbonio, 4.000 kcal/kg).

Componenti delle Centrali Elettriche

Centrali Idroelettriche, Eoliche e Mareomotrici

Queste centrali utilizzano i seguenti componenti principali:

• Turbina: un dispositivo meccanico che converte l'energia cinetica di acqua, vapore, gas o aria in un moto rotatorio.
• Alternatore: una macchina che converte l'energia meccanica trasmessa dalla turbina in energia elettrica.

Centrali Termoelettriche, Geotermiche ed Eliotermiche

Queste centrali utilizzano un ciclo termodinamico basato su:

• Caldaia: è dove un liquido viene riscaldato fino a trasformarsi in gas sotto pressione, che azionerà la turbina.
• Condensatore: il luogo in cui il gas che esce dalla turbina viene condensato e riportato allo stato liquido per essere reimmesso nella caldaia, ripetendo il ciclo. Il raffreddamento del condensatore avviene utilizzando acqua di un fiume o del mare.

Impianti Fotovoltaici

L'impianto fotovoltaico è in grado di convertire direttamente l'energia radiante del sole in energia elettrica.

Impatto Ambientale delle Fonti Energetiche

Tutte le costruzioni di industrie, impianti e centrali elettriche nel settore energetico hanno, in un modo o nell'altro, ripercussioni sull'ambiente.

• Costruzioni: la realizzazione di qualsiasi impianto energetico modifica il paesaggio e l'ecosistema locale.
• Estrazione mineraria (carbone e uranio): provoca conseguenze ambientali come fenomeni di erosione e sterilizzazione del suolo.
• Estrazione di petrolio: genera accumulo di rifiuti intorno ai pozzi ed emissioni di gas.
• Raffinazione dei combustibili: richiede l'uso di grandi quantità di acqua e altri liquidi, con rischio di contaminazione.
• Trasporto (sversamenti): il trasporto con navi petroliere comporta il rischio di incidenti e sversamenti di petrolio in mare.
• Produzione di elettricità (centrali termoelettriche): emettono grandi quantità di gas inquinanti nell'atmosfera.
• Produzione di elettricità (centrali nucleari): comportano il rischio di fughe di particelle radioattive e il problema dello stoccaggio delle scorie nucleari.

Tecnologie di Mitigazione e Buone Pratiche

Riduzione dell'Inquinamento

• Promuovere l'uso di energie alternative e ridurre il consumo di combustibili fossili per diminuire le emissioni di CO2.
• Incentivare l'uso di combustibili ecologici.
• Sottoporre i gas generati dai processi industriali a processi di lavaggio e filtrazione.

Trattamento dei Rifiuti

• Incoraggiare la raccolta differenziata dei rifiuti.
• Riutilizzare e riciclare i materiali.
• Migliorare i sistemi di controllo, imballaggio e stoccaggio dei rifiuti radioattivi.

Trasporti e Mobilità Sostenibile

• Utilizzare, quando possibile, mezzi di trasporto collettivo.
• Per brevi tragitti, spostarsi a piedi o in bicicletta.
• Controllare periodicamente lo stato dei pneumatici e del motore del proprio veicolo.
• Condividere l'automobile con amici o colleghi che si recano nello stesso luogo.