Siamo proprio sicuri che il PETROLIO è l’unica fonte di energia dei nostri giorni?

Forse no……..

In alternativa al PETROLIO parliamo di  fonti di energie alternative.

Per fonte di energia alternativa, si intende una particolare fonte di energia (ovvero un modo di ottenere energia elettrica o meccanica) differente da quella ottenuta con l'utilizzo dei combustibili fossili e nucleare  che costituiscono invece le cosiddette fonti di energia tradizionali.

Spesso tale classe di fonti energetiche viene confusa o assimilata a quella delle fonti di energia rinnovabile (che in inglese sono sinonimi) o anche a quella delle fonti energetiche in grado di permettere uno sviluppo sostenibile, di cui queste rappresentano solo una sottoclasse di quelle alternative. In realtà le fonti di energia alternativa comprendono una classe più ampia di forme di produzione di energia, oltre alle rinnovabili. Il termine divenne di uso comune negli anni settanta, a valle delle crisi petrolifere del 1973 e 1979, che avevano fatto vedere in maniera chiara le problematiche poste da un mondo dell'energia troppo dipendente dal petrolio e, in generale, dall'approvvigionamento di fonti fossili.

Negli ultimi trent'anni sono state investite nella ricerca in tal senso molte risorse umane ed economiche. Inoltre, ad oggi sta aumentando, da parte di numerosi ricercatori la sensibilità riguardo il futuro energetico dell'umanità, il cosiddetto problema energetico globale. Secondo modelli previsionali come ad esempio il modello di Hubbert, la produzione globale di petrolio potrebbe essere prossima o aver superato il picco di produzione mondiale.

Se ciò si rivelasse vero, provocherebbe delle ripercussioni enormi e difficilmente prevedibili sull'economia, lo sviluppo e il sostentamento dell'umanità nei prossimi decenni (in particolare del mondo industrializzato, che maggiormente utilizza queste fonti), in quanto estremamente dipendenti dal petrolio. Una via di risoluzioni di tali problematiche sarebbe quindi l'emancipazione dall'utilizzo del petrolio come fonte energetica, investendo risorse, ricerca e fondi nello sviluppo di fonti alternative di energia, che ricoprono una percentuale pari a circa il 20% della produzione energetica mondiale.

Alcune fonti energetiche alternative sono rappresentate da:

·         energia idroelettrica

L’energia idroelettrica è una fonte di energia alternativa e rinnovabile, che sfrutta la trasformazione dell'energia potenziale gravitazionale, posseduta da una certa massa d'acqua ad una certa quota altimetrica, in energia cinetica al superamento di un certo dislivello; tale energia cinetica viene infine trasformata in energia elettrica in una centrale idroelettrica grazie ad un alternatore accoppiato ad una turbina. I greci e i romani furono le prime civiltà nel Mondo allora conosciuto, ad utilizzare la potenza dell'acqua, o più precisamente dell'energia cinetica prodotta dal liquido; si deve però specificare che queste due antiche civiltà sfruttarono questo tipo di energia rinnovabile solo per azionare semplici mulini ad acqua per macinare il grano. Un progresso tecnico di enormi proporzioni si è avuto alla fine dell'Ottocento, circa all'inizio della Seconda Rivoluzione Industrialeavvenuta in Europa e non solo, in seguito all'evoluzione della ruota idraulica in turbina, macchina motrice costruita da una ruota a pale imperniata su un asse, che all'inizio erano grossolane e schematizzate, ma con le innovazioni tecnologiche, soprattutto della prima metà del Novecento, divenne sempre più perfezionata e funzionale.

·         energia geotermica

L'energia geotermica è l'energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore e può essere considerata una forma di energia alternativa e rinnovabile, se valutata in tempi brevi. Si basa sui principi della geotermia ovvero sullo sfruttamento del calore naturale della Terra (gradiente geotermico) dovuto all'energia termica rilasciata dai processi di decadimento nucleare naturale degli elementi radioattivi quali l'uranio, il torio e il potassio, contenuti naturalmente all'interno della Terra (nucleo, mantello e crosta terrestre).

La prima utilizzazione dell'energia geotermica, per la produzione di energia elettrica, avvenne il 4 luglio 1904 in Italia per merito del principe Piero Ginori Conti che sperimentò il primo generatore geotermico a Larderello in Toscana preludio delle vere e proprie centrali geotermiche. L’energia geotermica, inoltre, viene usata anche per la produzione di energia termica (calore e acqua calda).

L'energia geotermica costituisce oggi meno dell'1% della produzione mondiale di energia. Tuttavia, uno studio condotto dal Massachusetts Institute of Technology afferma che la potenziale energia geotermica contenuta sul nostro pianeta si aggira attorno ai 12.600.000 ZJ e che con le attuali tecnologie sarebbe possibile utilizzarne "solo" 2000 ZJ. Tuttavia, poiché il consumo mondiale di energia ammonta a un totale di 0,5 ZJ all'anno, con il solo geotermico, secondo lo studio del MIT, si potrebbe soddisfare il fabbisogno energico planetario con sola energia pulita per i prossimi 4000 anni rendendo quindi inutile qualsiasi altra fonte non rinnovabile attualmente utilizzata.

·         energia ricavata dalla biomassa e biogas

 La Direttiva Europea 2009/28/CE, ripresa da tutta la legislazione ad essa riferente, definisce la biomassa come "la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall'agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l'acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani".

Le biomasse e i combustibili da esse derivate emettono nell'atmosfera, durante la combustione, una quantità di anidride carbonica più o meno corrispondente a quella che viene assorbita in precedenza dai vegetali durante il processo di crescita. L'impiego delle biomasse ai fini energetici non provoca quindi il rilascio di nuova anidride carbonica, principale responsabile dell'effetto serra. Inoltre, data la loro natura, la biodegradabilità costituisce un ulteriore vantaggio per l'ambiente.

La biomassa è intesa come la più antica e durevole forma di energia impiegata nelle attività umane : negli Stati Uniti ancora nel secolo scorso il 91% dei fabbisogni energetici nazionali era coperto da biomasse legnose.

Tra le biomasse rientra anche la canapa o CANNABIS che di per sè rappresenta la pianta con il più alto rendimento per ettaro (intorno alle 20 tonnellate in Italia) in circa 4 mesi, e questo vale anche per le varietà da seme che apportano così un ineguagliabile primato di produzione anche in condizioni climatiche sfavorevoli.
La produzione mondiale di biomassa è stimata in 146 miliardi di tonnellate metriche all’ anno, principalmente costituita da vegetazione selvatica. Un ettaro coltivato a canapa rende 4 volte di più rispetto allo stesso terreno con impiantato con alberi di 12 anni.
La cannabis sativa è una pianta legnosa che contiene il 77% di cellulosa; il legno invece produce un 60% di cellulosa con conseguenze disastrose per l’ ecosistema !

ETANOLO derivato dalla biomassa di canapa

L’ etanolo già da parecchio tempo è considerato un possibile carburante per l’ autotrazione. Infatti ricerche sistematiche ( ma anche impieghi reali come l’ esperienza in Brasile negli anni ’80, quando veicoli che normalmente andavano a benzina, venivano invece alimentati alle colonnine di rifornimento con etanolo derivato dalla canna da zucchero!) sull’ impiego dell’ etanolo tal quale o in miscela con benzina, in motori ad accensione comandata, risalgono all’ inizio dello scorso secolo. L’ etanolo ha la peculiare caratteristica di essere un combustibile rinnovabile in quanto derivato da prodotti vegetali. In primo momento è stato preso in considerazione in quanto permetteva di sostituire aliquote non trascurabili di idrocarburi, contribuendo così a ridurre la dipenenza petrolifera. Successivamante è stato preso in considerazione per le sue intrinseche qualità alto-ottaniche che consentono di aumentare il numero di ottani della base idrocarburica, senza ricorrere all’ uso degli additivi a base di piombo.

Questo tipo di carburante alternativo al petrolio può essere prodotto su larga scala attraverso processi di pirolisi o fermentazione, in assenza di ossigeno. Difatti i principali prodotti da cui ricavare l’ etanolo sono la cellulosa di canapa, l’ amido di riso e gli zuccheri della barbabietola.

BIODIESEL derivato dai semi di canapa

Il biodiesel è un carburante di origine naturale che può essere sostitutivo parziale  e per intero agli odierni gasoli, nafte e derivati del petrolio per alimentare:
- motori per autotrazione
- gruppi elettrogeni
- centrali termiche
- centrali termo-elettriche
- navi
- aerei
Il biodiesel deriva dalla transesterificazione degli oli vegetali (canapa, soia, colza e girasole) effettuata con alcol etilico e metilico: ne risulta un combustibile puro, rinnovabile a bassissimo impatto ambientale, come per l’ etanolo. Esso risulta biodegradabile per il 98% e non contiene il dannoso zolfo, il principale indagato per l’ inquinamento atmosferico insieme agli aromatici e agli idrocarburi policiclici aromatici (xilene, benzene, toluene, etc..). I costi relativi a questi idrocarburi  rinnovabili di origine naturale (dalla produzione quindi sino alla trasformazione e il trasporto sino alle colonnine del distributore) sono quasi pari a quelli degli attuali derivati del petrolio, ma con uno sforzo concettuale e di ottimizzazione negli anni a venire potremmo pensare ai combustibili alternativi come uno dei prodotti più economici sulla scena del mercato mondiale.

·         energia marina (quale l'energia del moto ondoso e delle maree)

Con energia marina, energia oceanica o energia pelagica si intende l'energia racchiusa in varie forme nei mari e negli oceani. L'energia delle correnti marine è l'energia cinetica prodotta dalle enormi masse d'acqua in movimento che costituiscono le correnti marine, dette anche correnti oceaniche. È una fonte di energia classificata tra le cosiddette "energie alternative" e "rinnovabili".

Le correnti marine possono essere paragonate ad immensi fiumi che scorrono in seno al mare. Si tratta di masse d'acqua di densità diversa, che non si mescolano tra loro ma scorrono a lungo l'una accanto all'altra, sopra e sotto, seguendo una direzione quasi costante e con una caratteristica velocità. Le correnti marine si distinguono dalle acque circostanti sia per la temperatura che per la salinità, ed a volte anche per il colore e le concentrazioni di materiali sospesi. Ne esistono di vario tipo: costiere, di mare aperto, superficiali e di profondità, stabili o stagionali, ecc. Le correnti marine sono dotate di energia cinetica, e possono essere sfruttate con lo stesso principio utilizzato per l’energia eolica, con generatori ad asse orizzontale (più adatte alle correnti marine costanti, come quelle presenti nel Mediterraneo) o verticale (per correnti di marea che cambiano direzione).

Uno dei siti più interessanti per lo sfruttamento in ambito mediterraneo di questa energia rinnovabile è lo Stretto di Messina, caratterizzato da correnti con velocità di 1,5 m/s. In studi dedicati è stata identificata anche una particolare tipologia di generatore, simile a un generatore eolico, ma con pale particolari (non profilo alare), che sfruttano la doppia rotazione delle pale, sia attorno al mozzo dell’elica, sia attorno al proprio asse. L’energia delle correnti di marea rappresenta una delle fonti più interessanti ed inesplorate tra le fonti di energie rinnovabili.

·         energia eolica

L'energia eolica è la conversione dell'energia del vento in una forma utilizzabile di energia, generalmente grazie all'utilizzo di aerogeneratori che producono energia elettrica, tramite mulini a vento che producono energia meccanica, pompe a vento che pompano l'acqua oppure ancora vele che spingono in moto le navi.

Grandi parchi eolici sono costituiti da centinaia di singoli aerogeneratori collegati alla rete di trasmissione di energia elettrica. L'eolico off-shore è più stabile, fornisce più energia e possiede un minor impatto visivo, tuttavia i costi di realizzazione e manutenzione sono notevolmente più alti. Piccoli impianti eolici on-shore forniscono elettricità a luoghi isolati. Le società elettriche acquistano sempre di più elettricità in eccesso prodotta da piccoli aerogeneratori domestici.

L'energia eolica è un'energia alternativa ai combustibili fossili, abbondante, rinnovabile e a sostegno dell'economia verde, ampiamente distribuita, pulita, non produce emissioni di gas serra durante il funzionamento e richiede una superficie di terra non eccessivamente elevata. Gli effetti sull'ambiente sono in genere meno problematici rispetto a quelli provenienti da altre fonti di energia. A partire dal 2011, la Danimarca genera più di un quarto della sua energia elettrica dal vento e 83 paesi di tutto il mondo utilizzano l'energia eolica commercialmente. Nel 2010 la produzione di energia eolica è stata di oltre il 2,5% di tutto il consumo elettrico mondiale, con una crescita stimata del 25% annuo. Il costo monetario per unità di energia prodotta è simile al costo rapportabile ai nuovi impianti a gas naturale e a carbone.

L'energia eolica è una fonte stabile di anno in anno, ma ha una variazione significativa su scale di tempo più brevi. L'intermittenza del vento crea raramente problemi quando essa viene utilizzata per fornire fino al 20% della domanda totale di energia elettrica, ma se la richiesta è superiore vi è necessità di particolari accorgimenti alla rete di distribuzione e una capacità di produzione convenzionale. Alcuni metodi per la gestione della potenza prodotta, come quello di possedere sistemi di stoccaggio (come stazioni di pompaggio), turbine geograficamente distribuite, fonti alternative, accordi di esportazione e importazione di energia per aree limitrofe o la riduzione della domanda quando la produzione eolica è bassa, possono ridurre notevolmente questi problemi. Inoltre, le previsioni del tempo consentono alla rete elettrica di essere preparata tempestivamente a seconda delle variazione previste nella produzione.

·         energia solare (sia attraverso centrali solari termiche che fotovoltaiche)

L'energia solare è l'energia associata alla radiazione solare e rappresenta la fonte primaria di energia sulla Terra.

L'energia solare, infatti, è quella normalmente utilizzata dagli organismi autotrofi, cioè quelli che eseguono la fotosintesi, comunemente indicati come "vegetali" (da cui si originano anche i combustibili fossili); gli altri organismi viventi sfruttano invece l'energia chimica ricavata dai vegetali o da altri organismi che a loro volta si nutrono di vegetali e quindi in ultima analisi sfruttano anch'essi l'energia solare, seppur indirettamente.

Da questa energia derivano più o meno direttamente quasi tutte le altre fonti energetiche disponibili all'uomo quali i combustibili fossili, l'energia eolica, l'energia del moto ondoso, l'energia idroelettrica, l'energia da biomassa con le sole eccezioni dell'energia nucleare, dell'energia geotermica e dell'energia delle maree. Può essere utilizzata direttamente a scopi energetici per produrre calore o energia elettrica con varie tipologie di impianto.

Sulla Terra il valore di tale energia (a livello locale o globale, giornaliera, mensile o annuale) si può calcolare come il prodotto tra l'insolazione media, l'eliofania nell'intervallo di tempo considerato e la superficie incidente considerata.

 Mediamente il Sole irradia alle soglie dell'atmosfera terrestre 1367 W/m², nota come costante solare e distribuita secondo lospettro solare. Tenendo conto del fatto che la Terra è una sfera che oltretutto ruota, l'irraggiamento solare medio oinsolazione è, alle latitudini europee, di circa 200 W/m².^{[senza fonte]} Moltiplicando il valore della costante solare per quello della superficie perpendicolare all'emisfero terrestre esposto al Sole in un determinato istante, si ottiene una potenza superiore ai 50 milioni di GW (per poter fare un paragone, si tenga presente che la potenza media di una grande centrale elettrica si aggira attorno ad 1 GW).

L'energia solare può essere utilizzata per generare elettricità (fotovoltaico) o per generare calore (solare termico). Sono tre le tecnologie principali per trasformare in energia sfruttabile l'energia del sole:

il pannello solare termico sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche, contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un serbatoio di accumulo. I collettori termici possono essere a circolazione naturale o a circolazione forzata; i primi utilizzano del liquido contenuto nei pannelli per consentirne la circolazione all'interno del sistema pannello di calore. In questo caso il serbatoio di accumulo che contiene lo scambiatore di calore deve trovarsi più in alto del pannello.

I sistemi a circolazione forzata invece utilizzano una pompa che fa circolare il fluido all'interno di scambiatore e pannello quando la temperatura del fluido all'interno del pannello è più alta di quella all'interno del serbatoio di accumulo, che, in questo caso, si trova più in basso dei pannelli. Sistemi di questo tipo sono più complessi dal punto di vista dei controlli e delle apparecchiature impiegate (pompe, sensori di temperatura, valvole a tre vie, centraline di controllo), ma consentono di posizionare il serbatoio di accumulo, anche di grandi dimensioni, praticamente dove si vuole, ad esempio a terra e non sul tetto dove problemi di peso ne renderebbero difficile la collocazione.

·         il pannello fotovoltaico sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori per produrre energia elettrica quando sollecitati dalla luce.

I pannelli solari fotovoltaici, usando apposite celle fotovoltaiche, convertono la luce solare direttamente in energia elettrica. Questi pannelli sfruttano l'effetto fotoelettrico e hanno una efficienza di conversione che arriva fino al 32,5% nelle celle da laboratorio. In pratica, una volta ottenuti i pannelli dalle celle e una volta montati in sede, l'efficienza è in genere del 13-15% per pannelli in silicio cristallino e non raggiunge il 12% per pannelli in film sottile. I prodotti commerciali più efficienti, utilizzando celle a multipla giunzione o tecniche di posizionamento dei contatti elettrici sul retro della cella (backcontact) raggiungono il 19-20%. Questi pannelli, non avendo parti mobili o altro, necessitano di pochissima manutenzione: in sostanza vanno solo puliti periodicamente. La durata operativa stimata dei pannelli fotovoltaici è di circa 30 anni. I difetti principali di questi impianti sono il costo dei pannelli.

Il secondo ovvio problema di questo genere di impianto è che l'energia viene prodotta solo durante le ore di luce e quindi non è adatta per qualunque situazione, essendo l'elettricità una forma di energia difficilmente accumulabile in grandi quantità. Va rilevato che tuttavia la produzione da solare è maggiore proprio nei momenti di maggior richiesta, cioè durante il giorno e nelle stagioni calde, durante le quali può sopperire all'aumento di consumi dovuto agli impianti di ventilazione e condizionamento.

Grazie a una legislazione che prevede incentivi economici all'installazione di impianti fotovoltaici e la possibilità di vendere l'energia prodotta in eccesso al gestore della rete di trasmissione, la Germania è al primo posto in Europa per la potenza elettrica prodotta da energia solare: tale quantità rappresenta l'1,0% della produzione energetica tedesca e pertanto è attualmente del tutto insufficiente a sostenere il trend crescente della domanda energetica (in Germania la prima fonte di produzione di energia elettrica è il carbone, che copre circa il 43%, mentre al secondo posto c'è il nucleare con quasi il 23%).

Analoghe iniziative, comunemente note come Conto Energia o Feed-in tariff, sono state intraprese da diversi stati europei ratificanti il Protocollo di Kyoto, tra cui anche l'Italia, mediante il Decreto Interministeriale 28/07/2005 pubblicato sullaGazzetta Ufficiale n. 181 del 05/08/2005 e successivi aggiornamenti, comunemente noto come Decreto Conto Energia.

·         il pannello solare a concentrazione sfrutta una serie di specchi parabolici a struttura lineare per convogliare i raggi solari su un tubo ricevitore in cui scorre un fluido termovettore o una serie di specchi piani che concentrano i raggi all'estremità di una torre in cui è posta una caldaia riempita di sali che per il calore fondono. In entrambi i casi "l'apparato ricevente" si riscalda a temperature molto elevate (400 °C ~ 600 °C) (solare termodinamico)

Il pannello solare a concentrazione concentra i raggi solari su un opportuno ricevitore; attualmente il tipo più usato è quello a specchi parabolici a struttura lineare che consente un orientamento monodimensionale, più economico, verso il sole, e l'utilizzo di un tubo ricevitore in cui è fatto scorrere un fluido termovettore per il successivo accumulo di energia in appositi serbatoi. Il vettore classico è costituito da oli minerali in grado di sopportare alte temperature.

Nel 2001 l'ENEA ha avviato lo sviluppo del progetto Archimede, volto all'utilizzo di sali fusi anche negli impianti a specchi parabolici a struttura lineare. Essendo necessaria una temperatura molto più alta di quella consentita dagli oli, si è provveduto a progettare e realizzare tubi ricevitori in grado di sopportare temperature maggiori di 600 °C (contro quelle di 400 °C massimi dei tubi in commercio), ricoperti di un doppio strato CERMET (ceramica/metallo) depositato con procedimento di sputtering.

I sali fusi vengono accumulati in un grande serbatoio coibentato alla temperatura di 550 °C. A tale temperatura è possibile immagazzinare energia per 1 kWh equivalente con appena 5 litri di sali fusi. Da tale serbatoio, i sali (un comune fertilizzante per agricoltura costituito da un 60% di nitrato di sodio (NaNO3) e un 40% di nitrato di potassio (KNO3)) vengono estratti e utilizzati per produrre vapore surriscaldato. I sali utilizzati vengono accumulati in un secondo serbatoio a temperatura più bassa (290 °C). Ciò consente la generazione di vapore in modo svincolato dalla captazione dell'energia solare (di notte o con scarsa insolazione). L'impianto, lavorando a una temperatura di regime di 550 °C, consente la produzione di vapore alla stessa temperatura e pressione di quello utilizzato nelle centrali elettriche a coproduzione (turbina a gas e riutilizzo dei gas di scarico per produrre vapore), consentendo consistenti riduzioni di costi e sinergie con le stesse. Attualmente è stato realizzato un impianto con tali caratteristiche in Spagna e un impianto dimostrativo, su scala industriale, presso la centrale termoelettrica ENEL ubicata a Priolo Gargallo (Siracusa).

·         agroenergie

L'Unione europea (EU) importa oltre il 50% dell'energia che utilizza. La dipendenza potrà diventare pari al 70% nel 2030 in mancanza di interventi significativi. La condizione deficitaria è notevole anche in Italia, nonostante la potenza installata (101 GW^[1]) sia quasi il doppio di quella consumata in fase di picco (58 GW^[1]): il nostro paese importa il 78% del fabbisogno energetico, che in larga parte è coperto da combustibili fossili. Il progressivo affermarsi di nuove tecnologie consente oggi di produrre energia rinnovabile dal comparto forestale: le agroenergie.

Questa forma di energia, recentemente, ha generato un dibattito piuttosto acceso fra i suoi sostenitori perché, pur valida sul piano ambientale, sta modificando sostanzialmente le scelte di politica agricola in molti Paesi del Terzo Mondo che stanno riducendo i terreni fertili destinati all'uso alimentare rispetto a quelli destinati alla produzione di vegetali ad uso energetico con effetto di aumento di prezzo dei generi alimentari. Ovviamente ben diverso è il problema delle agroenergie che sono invece le forme di produzione di energia diverse dai biocarburanti.Un esempio precipuo di utilizzi di agroenergie in Italia è dato dal teleriscaldamento a base di legna a Tirano (SO).

Tony Tuzia