Energia

Energia geotermica

Come rivela la stessa origine etimologica del termine, dal greco geos, terra, e thermos, calore, l’energia geotermica è quella specie d’energia che tare origine dal calore prodotto direttamente dalla crosta terrestre. Si suole ritenere, più nel dettaglio, che due siano le principali fonti dell’energia geotermica: l’acqua iuvenile prodotta dal magma vulcanico (la pressione elevatissima le consente di non evaporare nonostante l’alta temperatura) e dalle attività tettoniche, ed il vapore prodotto dal contatto dell’acqua con le rocce ignee che si trovano in forma di giacimento in determinate zone della terra, anch’esse originatesi da un qualche tipo di attività vulcanica (l’acqua viene introdotta nella roccia mediante piccoli fori all’uopo realizzati).

Il calore prodotto dall’energia geotermica viene quindi incanalato e trasformato in energia elettrica mediante l’impiego di un impianto appositamente dotato di sonde geotermiche e turbine per la conversione.

Si tratta d’una forma d’energia altamente economica e del tutto pulita (eccezion fatta per l’odore sgradevole, tanto che gl’impianti devono necessariamente essere collocati a distanza dai centri abitati), che ha registrato i massimi picchi di sfruttamento in Islanda – dove arriva a coprire addirittura l’85% del fabbisogno domestico complessivo dell’isola sfruttando l’elevato livello d’escursione termica tra le temperature ambientali al di sotto dello zero e l’acqua calda presente nel sottosuolo – ed in California – dove se ne produce una quantità sufficiente a riscaldare una città delle dimensioni di San Francisco.

Sebbene la prima centrale ad energia geotermica sia stata sperimentata su iniziativa del principe Piero Ginori Conti, nel 1904 in Italia, a Lardarello, in Toscana, ed il più grande complesso geotermico al mondo si trovi a Monte Amiata, con un potenziale di 1400 MW, l’Italia, tuttavia, si limita oggi a ricavare dal calore terrestre non più dell’1,5% del proprio fabbisogno energetico.

Così come accennato, l’unico disagio provocato da questa specie di sfruttamento energetico è legato all’odore sgradevole che promana dalle centrali, associato, se si vuole, all’impatto che questo genere di strutture ha comunque sul paesaggio. Nulla, a che vedere, dunque, a conti fatti, con gli effetti devastanti per il pianeta prodotti da altri generi d’impianti. Per una simile ragione l’Unione Europea negli ultimi anni ha rilanciato programmi volti allo sviluppo e all’implementazione della produzione di energia geotermica nel territorio degli Stati membri.

Energia cinetica

Al principio della rivoluzione industriale, con l’introduzione delle prime macchine in sostituzione delle braccia umane, si fece impellente l’esigenza di misurare l’esatta quantità di lavoro svolto da un’apparecchiatura meccanica al fine di valutarne l’efficienza economica. Nacque da qui l’idea dell’energia cinetica intesa come energia associata ad un oggetto che sia in grado di compiere un lavoro in forza del proprio movimento.

In termini elementari, per energia cinetica s’intende, dunque, l’energia prodotta da un corpo attraverso il proprio moto. In tal senso si suole contrapporre detta specie d’energia a quella potenziale, all’energia, vale a dire, di cui un corpo dispone in potenza, in quanto sottoposto all’azione di altre forze. Onde chiarire la differenza, si pensi, ad esempio, all’energia prodotta da una bicicletta (corpo in movimento) – tanto evidente da consentire il moto del mezzo e l’accensione della dinamo – in contrapposizione all’energia che possiede un bacino d’acqua trattenuta da una diga. É chiaro che anche in questo caso esiste una forma di energia, seppur latente, poiché pronta a trasformarsi in energia cinetica non appena la diga dovesse cedere.

In fisica si definisce l’energia cinetica come la metà della massa di un corpo moltiplicata per il proprio volume. Tradotto in formula, avremo che

K = ½ m∙v²

dove per K s’intende l’energia cinetica posseduta dal corpo in movimento, per m la massa e per v², il quadrato del volume.

Se, ad esempio, ipotizziamo di avere una palla da bowling che ha una massa di 4 kg ed una velocità di 3 metri al secondo, la sua energia cinetica sarà data da K = ½ m∙v², cioè (½) 4∙ 3² , vale a dire 18.

Tenuto conto di quanto osservato, non è improprio pensare all’energia cinetica coma al lavoro che una forza deve compiere per portare un corpo inizialmente fermo ad una velocità v.

Energia eolica

Si tratta di una delle forme d’energia più pulite, economiche ed antiche che l’uomo abbia mai utilizzato, risalente alle prime navigazioni a vela, alla molitura di cereali ed al trasporto dell’acqua mediante i primi mulini a vento (sin da 3000 A.C. in Persia; dal XIX secolo in Europa).

L’energia eolica – dal nome di Eolo, dio greco dei venti – trae la propria origine proprio dalla forza naturale del vento. É bene tuttavia precisare che, se in passato il vento costituiva, in qualche misura, la fonte diretta del processo di produzione energetica, così come accadeva, ed ancora oggi accade, negli esempi prima citati della navigazione a vela e dei mulini a vento, oggi, ad essere più precisi, dal vento si trae la materia prima da convertire in energia elettrica.

Il processo di conversione ha luogo mediante l’impiego di centrali eoliche dotate di apposite turbine, o generatori – detti aerogeneratori – costituiti da quelle enormi macchine rotanti, in genere di colore bianco, note a noi tutti con il generico nome di pale eoliche (sebbene la pala non sia, in fine dei conti, che una parte dell’ingranaggio).

Le turbine, deputate al processo di conversione dell’energia eolica in energia elettrica, si distinguono in funzione di diversi criteri, il più rilevante dei quali attiene, senz’altro, alla posizione ed alla mobilità del rotore (l’elica mossa dal vento, per intenderci). In tal senso si parla di aerogeneratori ad asse orizzontale, con riferimento a quelle specie di impianti il cui rotore necessita di essere orientato in direzione perpendicolare rispetto all’orientamento del vento, così da sfruttare al meglio la fonte eolica mediante interventi mirati sull’angolo di attacco delle pale; e di aerogeneratori ad asse verticale, decisamente meno diffusi dei primi in ragione dei minori rendimenti energetici conseguibili, seppur più adatti al vento a bassa quota, per i quali, al contrario, completata l’installazione, non si richiedono ulteriori operazioni d’adeguamento dell’angolo d’attacco delle pale in funzione della direzione del vento.

La parola energia deriva dal greco, e precisamente dal composto di en, particella intensiva, con érgon, che vuol dire azione, fatto, opera. Nel linguaggio comune il termine designa l’idea della potenza, dell’azione vitale esercitata da parte di un corpo o di un organismo su un altro corpo od organismo. Da una simile idea legata al vigore e alla forza derivano i significati specialistici propri del linguaggio della fisica – dove si parla di energia gravitazionale, elettromagnetica e nucleare, a seconda della fonte da cui l’impulso energetico trae origine – della geofisica e dell’astrofisica, e le loro varie applicazioni nell’ambito del settore industriale.

In ambito industriale l’energia è un concetto fondamentale, in quanto motore da cui trae azione l’intero processo produttivo. Convenzionalmente si è soliti distinguere le fonti energetiche applicate all’industria in due grandi categorie: le primarie, a loro volta suddivise in fonti rinnovabili e fonti non rinnovabili, e le secondarie. Le prime, le fonti primarie rinnovabili, vale a dire, traggono origine dai principali elementi della natura: il sole (energia solare), il vento (energia eolica), l’acqua (energia idraulica), le onde (energia del moto ondoso), il mare (energia delle maree), i materiali organici di origine animale o vegetale (le biomasse), il calore prodotto dalla crosta terrestre (energia geotermica).

Per quanto concerne le fonti primarie non rinnovabili, invece, la principale caratteristica che le differenzia dalle fonti rinnovabili è che esse traggono origine da combustibili, anch’essi presenti in natura, le cui riserve sono, tuttavia, soggette ad esaurimento nel tempo. Così accade, ad esempio, nel caso dell’energia chimica ricavata dai combustibili fossili (carbone, gas naturale e sopratutto petrolio), o nel caso dell’energia nucleare che si ricava dalla fissione (una sorta di frammentazione del nucleo atomico) dell’uranio e del torio.

Sono fonti secondarie, infine, le risorse ottenete dalla conversione di una fonte primaria ed in particolare l’energia elettrica prodotta dalla energia cinetica dell’acqua, dalla combustione delle biomasse o dalla luce solare e quella ottenuta mediante l’impiego di distillati del petrolio (benzina, olio combustibile e simili).