L'ENERGIA - scienze.pdf
- 1. L ' e n e r g i a Febbo Mary, Fedele Alice, Mergiotti Maja 4C, Liceo Scientifico C. D'Ascanio
- 2. L'ENERGIA É la capacitá di un corpo di compiere un lavoro Il termine fu usato per la prima volta per indicare una grandezza fisica da Keplero, tuttavia fu introdotto in termini moderni solo a partire dalla fine del XIX secolo. Nel Sistema Internazionale l'unitá di misura per l'energia è il joule (J). In base all'ambito, vengono adottate altre unitá di misura, come l'elettronvolt. In un sistema, l'energia totale si conserva: non si crea, non si distrugge, ma si trasforma. Origine del nome Unitá di misura Principio di conservazione
- 3. INDICE Energia del cibo e da dove deriva Conclusioni Energie non rinnovabili e impatto ambientale Energie rinnovabili le diverse tipologie
- 5. definizione Le fonti di energia non rinnovabili sono quelle fonti energetiche che si esauriscono man mano che le si usa. Tali energie sono caratterizzate da una produzione con un forte impatto ambientale, in quanto occorre impiegare nuove risorse per essere prodotte.
- 6. Sono facilmente utilizzabili in quanto possono essere trasportate, immagazzinate e utilizzate nel momento del bisogno 1. Praticità La quantità di energia prodotta è molto elevata 2. Produttività VANTAGGI
- 7. 1. Sono esauribili Sono presenti soltanto in alcuni Paesi che ne determinano la disponibilità e il prezzo 2. Localizzazione SVANTAGGI 3. Impatto ambientale Quando bruciate producono anidride carbonica, anidride solforosa, ossidi di azoto e polveri
- 8. COMBUSTIBILI NUCLEARI Materiale fossile posto nel nocciolo di un reattore nucleare. Tipicamente questi sono materiali radioattivi già liberamente in natura. COMBUSTIBILI FOSSILI Fonti energetiche che si sono formate grazie alla decomposizione anaerobica di materia vivente. Tipi di fonti non rinnovabili
- 10. TIPOLOGIE DI COMBUSTIBILI FOSSILI: Carbone combustibile fossile appartenente alle rocce sedimentarie, la cui formazione risale approssimativamente a 345 milioni di anni fa. Petrolio miscela liquida di vari idrocarburi che si trovano in giacimenti superficiali della crosta terrestre. Gas Naturale Derivante dalla decomposizione anaerobica di materiale organico
- 11. I combustibili fossili assumono grande importanza specialmente all'interno della rivoluzione industriale: I combustibili fossili nella storia La richiesta delle aziende L'utilizzo dei combustibili fossili come principale risorsa di energia è incrementata notevolmente nel XX secolo, nella seconda metà del quale si è osservata l'affermazione del petrolio come principale fonte energetica.
- 13. TIPOLOGIE DI COMBUSTIBILI NUCLEARI: Uranio 235 Il solo isotopo fissile presente in natura. Esso ha una elevata probabilità di subire fissione se bombardato con neutroni termici e la sua fissione è accompagnata dall'emissione di un numero di neutroni sufficiente a sostenere una reazione a catena. Plutonio 239 È l'elemento più usato nelle bombe nucleari a fissione ed è quello caratterizzato dalla maggior radioattività. Puro è un metallo argenteo, ma imbrunisce quando si ossida.
- 15. I combustibili nucleari hanno avuto un ruolo molto pesante nel corso della storia: I combustibili nucleari nella storia Le bombe atomiche ----------------------------------------- Hiroshima Nagasaki Agosto 1945 Agosto 1945
- 17. definizione Le fonti di energia rinnovabili sono tutte quelle fonti energetiche non soggette ad esaurimento, che rispettano le risorse provenienti dal mondo naturale. L’energie rinnovabili sono dette anche sostenibili, nel momento in cui il tasso di rigenerazione della risorsa risulta uguale o superiore a quella di utilizzo. Sono pulite, economiche e a disposizione di tutti.
- 18. Non emettono anidride carbonica e gas, che sono tra le cause principali dell’effetto serra e del riscaldamento globale. 1. Non inquinano Nel lungo periodo garantiscono stabilità di fornitura grazie al fatto che le risorse sfruttate sono naturali e potenzialmente infinite. 2. Inesauribilità delle fonti Lo sviluppo tecnologico abbatte progressivamente i costi di produzione e questo si riflette anche in termini di spese per il consumatore finale. 3. Costi bassi VANTAGGI
- 19. Al contrario delle fonti non rinnovabili, il trasporto o lo spostamento delle risorse naturali non comporta nessun rischio per l’ambiente e la salute umana. 4. Nessun rischio di trasferimento Basandosi su fonti naturali, le energie rinnovabili possono essere prodotte praticamente dappertutto. 5. Altissima reperibilità VANTAGGI
- 20. SOLARE EOLICA GEOTERMICA IDROELETTRICA DA BIOMASSE OCEANICA È l'energia associata alla radiazione solare. È l'energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore. È l'energia del vento, cioè di una massa d'aria in movimento. È l'energia che sfrutta grandi masse d'acqua, mosse dalla gravità È l'energia racchiusa in varie forme nei mari e negli oceani. È l'energia prodotta dal riutilizzo di prodotti di scarto. Tipi di fonti rinnovabili
- 22. Per energia solare si intende quella forma di energia emessa dal Sole sotto forma di radiazione solare. L’energia solare si può sfruttare in due modi: per riscaldare fluidi tramite energia termica; per generare energia elettrica. L’energia solare è la forma primaria di energia del pianeta, da cui derivano quasi tutte le altre. Che cos'è?
- 23. COSA SI RICAVA DALL'ENERGIA SOLARE? Solare fotovoltaico Tramite lo sfruttamento di pannelli fotovoltaici. Solare termico Tramite l'utilizzo di collettori termici. Solare termodinamico Tramite l'uso congiunto di impianto solare termico e pompa di calore.
- 24. 2. L’energia solare non è certo una scoperta recente, nonostante solo nei giorni nostri stia diventando una fonte di energia importante: Prossime fasi 1. I Romani Storia dell'energia solare Già ai tempi dei Romani, il potenziale energetico del sole era cosa nota all'uomo. Questi avevano infatti concepito sistemi di riscaldamento delle abitazioni e dell’acqua basati sull’utilizzo dell’energia solare Edmund Becquerel Nel 1839, il diciannovenne Alexandre Edmund Becquerel, scoprì il cosiddetto effetto fotovoltaico.
- 25. 4. L’energia solare non è certo una scoperta recente, nonostante solo nei giorni nostri stia diventando una fonte di energia importante: Prossime fasi 3. Smith Storia dell'energia solare Nel 1873, l'elettronico inglese Willoughby Smith scopre che il selenio (un non metallo di numero atomico 34 e simbolo Se), se esposto alla luce, migliora la sua conduttività elettrica. New York Nel 1884 il primo pannello solare viene posato su un tetto di New York. A causa del suo rendimento, all'ora troppo basso, verrà abbandonata la produzione.
- 27. L'energia eolica è in costante sviluppo: entro il 2030 coprire il 20% della domanda elettrica a livello globale, con una conseguente riduzione delle emissioni di CO2 di oltre 3 miliardi di tonnellate annue. Impatto ambientale on-shore, se installati sulla terraferma; off-shore. se collocati direttamente sul mare. In base alla sua collocazione, la centrale eolica può essere: Tipi di pale eoliche L’energia eolica è quella che viene generata sfruttando il vento. Servendosi di pale eoliche, si usa la forza cinetica del vento per produrre energia meccanica, da cui si genera poi quella elettrica. Che cos'è?
- 28. in Danimarca in Italia, Tocco Da Casauria (PE) in Germania in Italia, Ponte Alabanito (FG)
- 29. Struttura DI UNA CENTRALE EOLICA
- 30. Inquinamento visivo, soprattutto da un punto di vista turistico Rumore fastidioso prodotto dagli elementi elettromeccanici VANTAGGI Reperibilità Facilità di sfruttamento e trasformazione dell'energia Costante produzione, molto di più continua rispetto ad altre fonti rinnovabili, come il fotovoltaico che può produrre solo di giorno, o l’idroelettrico SVANTAGGI
- 31. Cosi come la luce solare, anche il vento è da sempre stato visto come un'importante fonte di energia. Venne utilizzato per le prime volte dai Persiani, con i mulini a vento. MULINI A VENTO I P R I M I Gli storici sono concordi nell'affermare che i primi esemplari vennero costruiti nel VII secolo d.C. nei territori che oggi appartengono all'attuale Iran. Utilizzati per macinare cerali e azionare le pompe per l'irrigazione dei campi, i mulini persiani erano dotati di pale di stuoia intrecciate che, spinte dal vento, mettevano in moto una ruota alla quale queste erano fissate.
- 33. L’energia geotermica è quella che sfrutta il calore naturale della Terra, rilasciato dai processi di decadimento nucleare degli elementi radioattivi presenti all’interno del nucleo, del mantello e della crosta terrestre, come il potassio e l'uranio. Questo calore viene successivamente trasformato in energia elettrica dalle centrali geotermiche. La produzione di energia è continua, indipendentemente dalle temperature esterne, dalle condizioni meteorologiche e dall'alternanza giorno-notte. Che cos'è?
- 34. Il costo iniziale d'installazione di un impianto geotermico comporta un investimento consistente che è, tuttavia, ripagato dal periodo di vita molto lungo dell'impianto geotermico stesso, da vantaggiosi risparmi energetici annui e dalla presenza di incentivi fiscali. GLI IMPIANTI GEOTERMICI Sono silenziosi, non creano problemi acustici e non emettono anidride carbonica e polveri sottili. Gli scarti di produzione vengono rimessi in circolo grazie al riciclo del vapore prodotto e l'assenza di processi di combustione riduce al minimo la necessità di interventi di manutenzione sugli impianti.
- 35. Il calore della terra fa giungere il vapore acqueo in superficie. Questo viene poi convogliato nelle tubazioni e nelle turbine. Infine, viene convertito in energia elettrica per mezzo degli alternatori.
- 36. L'ENERGIA GEOTERMICA L'Italia presenta un potenziale che sarebbe capace di soddisfare oltre il 40% del consumo intero lordo di energia elettrica derivante dagli impianti geotermici. Si colloca infatti alla settima posizione nella classifica dei dieci maggiori Paesi geotermici. A livello globale, fanno meglio di noi gli Stati Uniti con una capacità pari a 3.676 MW, seguiti da Indonesia, Filippine, Turchia, Nuova Zelanda e Messico. in Italia
- 37. LE SORGENTI GEOTERMICHE Sorgente idrotermica Questa può essere considerata come sorgente geotermica a vapore o ad acqua dominante. La maggior parte dei sistemi industriali oggi sfrutta questo tipo di sorgenti. Sorgente geopressurizzata Questa è molto più profonda rispetto alla prima. Possono contenere anche quantità significative di metano e potrebbero produrre energia termica e idraulica. Sorgente petrotermica Si trova a profondità ancora maggiori rispetto alle precedenti ed è composta da rocce calde; a causa della sua assenza di acqua, sono di difficile sfruttamento.
- 39. Grazie alle attuali tecnologie, è possibile trasformare in elettricità il 90% circa dell’energia dell’acqua, una percentuale quasi tre volte superiore al livello di efficienza delle fonti convenzionali. Alcuni dati... Basso impatto ambientale e alta efficienza sono due dei fattori che contribuiscono ad una eccellente resa finale: tra gli impianti rinnovabili più grandi del mondo, i primi cinque per energia prodotta sono alimentati dalla forza dell’acqua. Impatto ambientale usate dall’uomo: è fondamentale per vivere, per produrre il cibo, per l’igiene. Ma l’acqua è anche alla base di una delle tipologie di energia rinnovabile più diffuse: l’energia idroelettrica. L' acqua è una delle più antiche fonti di energia
- 40. L’energia idroelettrica viene quindi prodotta dai moti dell’acqua. Oggi, tramite turbine, viene trasformata in elettricità l’energia cinetica prodotta da cascate, fiumi, onde e maree. A produrre l’energia sono le centrali idroelettriche, le quali sfruttano infatti la forza di gravità per accelerare l’acqua (racchiusa all’interno di un bacino idrico), e liberarne tutta l’energia potenziale. Queste strutture sono solitamente costruite in montagna, in prossimità dei corsi d’acqua. In questo modo è più facile sfruttare il combinato tra energia cinetica e forza di gravità. Come viene prodotta?
- 42. Le dighe Una diga è un’opera artificiale di sbarramento di un corso d'acqua, che serve a regolare il deflusso di un corso d'acqua naturale. E' dotata di opere d’imbocco e di scarico dell'acqua, e di gallerie o canali. Può essere alta da poche decine di metri fino a centinaia di metri. 1. Diga a gravità E' generalmente a sezione verticale, con forma triangolare o trapezoidale, e sezione orizzontale, con asse rettilineo o curvo. La stabilità e la resistenza della diga alla spinta idrostatica sono affidate unicamente al peso della costruzione. 2.Diga ad arco Di forma convessa, a causa delle sue caratteristiche, è generalmente costruita per sbarrare valli non molto larghe, con fianchi rocciosi o comunque in presenza di sponde naturali stabili.
- 44. LE BIOMASSE: UNA FONTE DI ENERGIA VERDE Che cos'è? L’energia da biomasse è l’energia prodotta da materiali di origine organico-vegetale quali piante, alghe marine, rifiuti organici vegetali, legno, rami , scarti di lavorazione dell’industria agroalimentare, scarti e reflui dell’allevamento del bestiame e residui delle attività agricole o forestali. Per incrementare il ricorso a questa fonte di energia rinnovabile, negli ultimi anni è stata anche intrapresa ed implementata la coltivazione di specie vegetali destinate esclusivamente alla combustione. Le biomasse sono bruciate all’interno di una camera di combustione: il calore così ottenuto sarà poi utilizzato per la produzione di energia elettrica o come fonte di riscaldamento.
- 46. COME VENGONO USATE LE BIOMASSE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA Le biomasse usate per produrre energia elettrica sono materiali di scarto che vengono riconvertiti tramite processi termici, chimici o biochimici. Quando le biomasse vengono bruciate rilasciano calore, emettendo una quantità di anidride carbonica sostanzialmente assimilabile a quella emessa in natura nel corso di un normale processo di fotosintesi. Il calore sprigionato permette l’evaporazione dell’acqua del circuito termodinamico, dove diventa vapore e viene incanalata nelle tubature. Il vapore fa funzionare le turbine che, a loro volta, producono elettricità o calore da utilizzare negli impianti domestici o industriali.
- 47. LE PRINCIPALI TIPOLOGIE DI BIOMASSE biomasse vegetali sono le biomasse più utilizzate che provengono dagli scarti delle attività di agricoltura, di giardinaggio e di manutenzione dei terreni. biomasse animali le biomasse derivanti dall’allevamento di animali erbivori. La tipologia maggiormente impiegata è il letame. biomasse microbiche la biomassa microbica proviene dal suolo ed è disponibile grazie agli elementi del terreno: zolfo, azoto, funghi, batteri, microbi. biomasse liquide questa tipologia di biomassa deriva dalla spremitura e dalla raffinazione di semi oleosi o da altre parti di piante particolari.
- 48. È stato un oceanografo di origini russe a coniare, nel lontano 1931, la parola biomassa: Lev Aleksandrovich Zenkevich. Egli parlò di biomassa in riferimento alla quantità di sostanza, in ambiente acquatico o terrestre, costituita da organismi viventi per unità di superficie o di volume. LA STORIA DELLE BIOMASSE
- 50. L’energia oceanica, anche detta energia marina o pelagica, è quella ricavabile dall'acqua del mare e degli oceani, che occupa circa il 70% della superficie terrestre. Si tratta di una fonte rinnovabile fondamentale per il futuro, dato che permette potenzialmente di generare grandissime quantità di energia pulita attraverso l'utilizzo di tecnologie di tipo fluidodinamico, ovvero in grado di sfruttare i moti di correnti, onde o maree per ricavare energia meccanica che verrà poi trasformata in elettricità. Che cos'è?
- 51. ENERGIA DALLE MAREE ENERGIA DALLE CORRENTI MARINE ENERGIA A GRADIENTE SALINO Esistono diversi tipi di energia marina ENERGIA DEL MOTO ONDOSO ENERGIA A GRADIENTE TERMICO
- 52. ENERGIA DALLE CORRENTI MARINE Dalle correnti marine è possibile raccogliere energia cinetica, esattamente con lo stesso meccanismo che viene utilizzato per l’energia eolica. L’energia marina delle correnti, naturalmente pulita e rinnovabile, viene recuperata attraverso tecnologie che fanno uso di pale o turbine che vengono messe in movimento e arrivano a produrre corrente elettrica.
- 53. L'energia oceanica può essere ricavata anche dagli spostamenti d’acqua provocati dalle maree, ovvero dall’innalzamento e abbassamento ritmico del livello del mare provocato dall’azione gravitazionale di luna e sole. Questa energia viene raccolta principalmente attraverso l’utilizzo di centrali mareomotrici in cui una turbina genera energia mentre l’acqua si alza e si abbassa. ENERGIA DALLE MAREE
- 54. Un altro tipo di energia marina deriva dal vento che soffia sul mare e crea, appunto, le onde. Per raccoglierla, sono diverse le tecnologie studiate: ci sono le colonne d’acqua oscillanti, turbine idrauliche, turbogeneratori e diverse tecnologie ancora in via di sviluppo tra impianti sommersi e apparati galleggianti. ENERGIA DEL MOTO ONDOSO
- 55. L’Italia è circondata dal mare e può sfruttare le correnti del moto ondoso. Nel Paese è stato creato l’Iswec -“Inertial Sea Wave Energy Converter”, uno dei primi impianti al mondo che genera elettricità integrata da moto ondoso e fotovoltaico, al largo di Ravenna. L’impianto è stato inaugurato nel 2018 e ha dimostrato di essere in grado di funzionate in diverse condizioni del mare arrivando a una potenza di 50 kW. Iswec
- 56. Energia a gradiente salino Quella che è chiamata anche energia osmotica, viene raccolta attraverso la differenza di concentrazione del sale tra l’acqua marina e l’acqua dolce. In pratica, tramite la presenza ravvicinata di acqua salata e acqua dolce, si assiste a un passaggio delle molecole di acqua dolce verso l’acqua salata e lo spostamento di acqua è in grado di generare energia. L’energia a gradiente salino può essere raccolta in natura principalmente presso le foci dei fiumi.
- 57. ENERGIA A GRADIENTE TERMICO Questo particolare tipo di energia oceanica sfrutta la differenza di temperature tra acqua in superficie e acqua in profondità per attivare alcuni generatori di elettricità. Per produrre questo genere di energia viene utilizzata la tecnologia OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion, in cui viene sfruttato il calore dell’acqua per scaldare ammoniaca e alimentare una turbina a vapore. Successivamente viene pompata acqua fredda dal profondo del mare per condensare il vapore in liquido e ricominciare.
- 58. Energie dal cibo
- 59. Il nostro organismo ha un continuo bisogno di energia chimica, che ottiene attraverso il catabolismo dei vari macronutrienti (glucidi, lipidi e proteine). Almeno metà dell'energia liberata da questo processo di demolizione viene dispersa come calore. La macchina umana ricicla una parte di queste perdite, destinandole alla regolazione della temperatura corporea (omeostasi termica). Nel dettaglio..
- 60. Per questo motivo, al fine di mantenere costanti i livelli energetici, l'ATP dev'essere continuamente prodotta attraverso il catabolismo ossidativo dei nutrienti. L'ENERGIA FORNITA DALL'ATP RAPPRESENTA LA VALUTA ENERGETICA DELLE NOSTRE CELLULE L'energia contenuta nei macronutrienti viene liberata con una certa gradualità. Tale energia, prima di essere utilizzata dalle cellule, dev'essere indirizzata alla sintesi di ATP. Possiede un'elevata carica energetica liberata nella trasformazione in sottoprodotti. La conversione di una mole di ATP in ADP libera 7,3 Kcal di energia prontamente utilizzabile. L'energia fornita dall'ATP rappresenta la valuta energetica delle nostre cellule in quanto sostiene tutte le forme di lavoro del corpo. Nonostante ciò l'organismo possiede solo 80-100 grammi di ATP circa, in grado di soddisfare le richieste energetiche soltanto per pochi secondi.
- 61. La caloria è la quantità di calore richiesta per innalzare di 1°C la temperatura di 1 g di acqua, portandola dai 14,5 ai 15,5°C Si tratta, in realtà, di un parametro troppo esiguo per esprimere i movimenti energetici dell'organismo. Per questo motivo si utilizza una grandezza mille volte più grande, detta chilocaloria (Kcal). DI MISURA U N I T A ' La caloria è l'unità di misura utilizzata per esprimere sia il contenuto di energia chimica degli alimenti, sia la spesa energetica dell'organismo nei vari processi funzionali.
- 62. Fine