Fonti di energia alternative

tema espositivo di Tinku Poggi

Traccia

Le fonti di energia alternativa

Svolgimento

Oltre all’energia che si ricava dai combustibili fossili che non è rinnovabile, ci sono fonti di energia alternative che sono rinnovabili.
Queste fonti sono:
energia nucleare (sia a fissione che a fusione)
energia idroelettrica
energia geotermica
energia ricavata dalla biomassa e biogas
energia eolica
energia solare (sia attraverso centrali solari termiche che fotovoltaiche)
energia del moto ondoso e delle maree

Con l’energia nucleare si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha la produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici. L’energia nucleare, insieme alle fonti rinnovabili e le fonti fossili, è una fonte di energia primaria, ovvero è presente in natura e non deriva dalla trasformazione di altra forma di energia.
Le reazioni che coinvolgono l’energia nucleare sono principalmente quelle di fissione nucleare, di fusione nucleare e quelle legate alla radioattività .
Nelle reazioni di fissione, nuclei di atomi con alto numero atomico (pesanti) come, ad esempio, l’uranio, il plutonio e il torio si spezzano producendo nuclei con numero atomico minore, diminuendo la propria massa totale e liberando una grande quantità  di energia. Il processo di fissione indotta viene usato per produrre energia nelle centrali nucleari.
Nelle reazioni di fusione, i nuclei di atomi con basso numero atomico, come l’idrogeno, il deuterio o il trizio, si fondono dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una notevole quantità  di energia (molto superiore a quella rilasciata nella fissione, a parità  di numero di reazioni nucleari coinvolte).
L’energia idroelettrica è quel tipo di energia che sfrutta la trasformazione dell’energia potenziale gravitazionale (posseduta da masse d’acqua in quota) in energia cinetica nel superamento di un dislivello, la quale energia cinetica viene trasformata, grazie ad un alternatore accoppiato ad una turbina, in energia elettrica.
L’energia idroelettrica viene ricavata dal corso di fiumi e di laghi grazie alla creazione di dighe e di condotte forzate. Esistono vari tipi di diga: nelle centrali a salto si sfruttano grandi altezze di caduta disponibili nelle regioni montane. Nelle centrali ad acqua fluente si utilizzano invece grandi masse di acqua fluviale che superano piccoli dislivelli; per far questo però il fiume deve avere una portata considerevole e un regime costante.
L’energia geotermica è l’energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore e può essere considerata una forma di energia rinnovabile. Si basa sulla produzione di calore naturale della Terra (geotermia) alimentata dall’energia termica rilasciata in processi di decadimento nucleare di elementi radioattivi quali l’uranio, il torio e il potassio, contenuti naturalmente all’interno della terra.
Le fonti di energia da biomassa sono costituite dalle sostanze di origine animale e vegetale, non fossili, che possono essere usate come combustibili per la produzione di energia. Alcune fonti come la legna non necessitano di subire trattamenti; altre come gli scarti vegetali o i rifiuti urbani devono essere processate in un digestore.
L’energia eolica è il prodotto della conversione dell’energia cinetica del vento in altre forme di energia. Attualmente viene per lo più convertita in elettrica tramite una centrale eolica, mentre in passato l’energia del vento veniva utilizzata immediatamente sul posto come energia motrice per applicazioni industriali e pre-industriali. Prima tra tutte le energie rinnovabili per il rapporto costo/produzione, è stata anche la prima fonte energetica rinnovabile usata dall’uomo.
Per energia solare si intende l’energia, termica o elettrica, prodotta sfruttando direttamente l’energia irraggiata dal Sole (fonte rinnovabile) verso la Terra. La quantità  di energia solare che arriva sul suolo terrestre è quindi enorme, circa diecimila volte superiore a tutta l’energia usata dall’umanità  nel suo complesso, ma poco concentrata, nel senso che è necessario raccogliere energia da aree molto vaste per averne quantità  significative, e piuttosto difficile da convertire in energia facilmente sfruttabile con efficienze accettabili. Per il suo sfruttamento occorrono prodotti in genere di costo elevato che rendono l’energia solare notevolmente costosa rispetto ad altri metodi di generazione dell’energia. Lo sviluppo di tecnologie che possano rendere economico l’uso dell’energia solare è un settore della ricerca molto attivo ma che, per adesso, non ha avuto risultati rivoluzionari.
L’energia del moto ondoso è una fonte di recente sperimentazione in vari progetti europei di ricerca nel campo energetico. Vi sono varie tecniche di sfruttamento del moto ondoso. Un esempio noto è quello delle turbine Pelamis (sperimentate in Portogallo), costituite da strutture tubolari galleggianti ancorate al fondo marino. All’interno delle strutture vi sono delle turbine messe in moto dall’acqua che entra ed esce dalle strutture al ritmo del moto ondoso in cui il generatore si trova. Tali generatori generano energia con costanza, ma mostrano un ingombro non indifferente. Un altro tipo di impianto è quello a colonna d’acqua oscillante, anch’esso raccoglie l’acqua che entra grazie al moto ondoso per mettere in moto una turbina.