fonti energetiche
Risorsa e punto debole della nostra civiltà
Le fonti energetiche, come il petrolio, il carbone, l'acqua e la luce solare, rappresentano la base del funzionamento della nostra società. Senza la produzione di energia, infatti, non sarebbe possibile viaggiare, accendere una lampadina, lavorare al computer o guardare la televisione. I combustibili fossili come il petrolio o il carbone rappresentano oggi la fonte energetica più utilizzata. L'energia può essere però prodotta anche da risorse rinnovabili come l'acqua o il Sole, o con l'utilizzo pacifico dell'energia nucleare, che tuttavia incontra molte resistenze
Fonti energetiche vitali per una nazione
Senza forme di produzione di energia non esisterebbe la nostra civiltà così come noi la conosciamo. L'energia è necessaria per muovere le automobili, per mettere in funzione i macchinari delle industrie, per cuocere i cibi e riscaldare le case. L'uomo ha sempre utilizzato energia, ma il suo consumo è aumentato vertiginosamente a partire dall'Ottocento in seguito alla rivoluzione industriale. Nei soli Stati Uniti il consumo di energia è aumentato di dieci volte nell'ultimo secolo.
Per produrre energia occorrono fonti capaci di sopperire interamente al fabbisogno di una nazione. La politica energetica costituisce così una delle sfide più importanti di un paese.
Si parla di dipendenza energetica quando una nazione importa energia da altri paesi e si trova in una posizione economica più debole. È quello che avviene per esempio per l'Italia, dove qualunque aumento del prezzo del barile del petrolio ha riflessi immediati sulla nostra economia, che dipende grandemente da questa risorsa che non possediamo. Il risultato è che la politica economica italiana è influenzata da decisioni prese fuori dal nostro paese: se per esempio i paesi dell'OPEC, la maggiore organizzazione degli Stati produttori del greggio, decidono di aumentare il prezzo del petrolio, tale decisione ha immediato effetto sui conti italiani. Il fenomeno è comune a molte altre nazioni, ma alcune, nel corso degli ultimi decenni, sono riuscite a ridurre la propria dipendenza. L'energia costituisce anche una delle cause che portano alle guerre. Acquistare il controllo di aree che forniscono materie prime vuole dire arricchire il proprio paese e garantirne l'indipendenza da altre nazioni. Il controllo delle fonti energetiche, in particolare del petrolio, è in effetti una delle cause di conflitti recenti, tra cui le guerre irachene.
Fonti energetiche elementari
Nel corso della sua storia da sempre l'uomo ha utilizzato le fonti energetiche elementari di cui disponeva, come la legna, il lavoro degli animali, il vento e l'acqua dei fiumi.
La prima forma di produzione elementare dell'energia è stata fornita dal fuoco e dalla combustione. Bruciare un pezzo di legno significa indurre una reazione chimica che produce calore, e quindi energia termica. Tale energia può essere utilizzata per scaldare i cibi, lavorare alcuni metalli o anche per scaldare l'acqua e produrre il vapore necessario a fare funzionare le macchine a vapore, così come avvenne durante la rivoluzione industriale a partire dal 18° secolo.
Ben presto, tuttavia, l'uomo si accorse che vi sono combustibili che producono una maggiore energia termica rispetto alla legna. Questo consentì di eseguire alcuni processi di fusione dell'industria metallurgica che non potevano essere ottenuti bruciando semplicemente la legna, ma per i quali occorreva invece utilizzare carbone, che ha un maggior potere calorifico. Quest'ultimo è una delle caratteristiche che esprimono la qualità di un combustibile: maggiore è tale potere, meno combustibile dovrà essere bruciato per ottenere una certa quantità di calore.
Fin dai tempi delle prime civiltà agricole l'altra fonte di energia elementare è stata ricavata dalla forza muscolare di animali da allevamento: i buoi, per esempio, erano usati, e lo sono tuttora in molte parti del mondo, per arare i campi o per fare funzionare le macine con cui si tritura il grano. Gli animali, quindi, erano utilizzati come vere e proprie macchine, non solo per il trasporto ma anche per ottenere forze superiori a quelle dell'uomo, o comunque per assicurare un lavoro di durata maggiore nel tempo.
Altre forme di produzione di energia elementare sono fornite dal vento o dall'acqua dei fiumi. In questo caso l'energia trasportata dall'acqua e dal vento era ed è utilizzata per mettere in moto le pale nei mulini, che servono per azionare macine e altri macchinari, o per indirizzare il corso delle acque.
Alcune di queste fonti energetiche elementari stanno in realtà ritornando d'attualità, soprattutto perché è possibile ottimizzarne lo sfruttamento ottenendo notevoli risultati in termini economici (energie alternative). Per esempio, l'energia eolica è sfruttata nelle fattorie del vento, distese di generatori eolici, che sono a tutti gli effetti moderni mulini a vento, che ricavano corrente elettrica dalla rotazione delle pale.
La forza dell'acqua che cade all'interno di condotte è alla base della produzione energetica delle centrali idroelettriche, ma vi sono anche centrali energetiche che sfruttano le correnti sottomarine o gli spostamenti del livello della superficie del mare causati dalle maree.
I combustibili
La più importante fonte energetica della nostra civiltà è costituita ancora dai combustibili fossili, prima di tutto carbone e petrolio.
Questi combustibili si sono originati dalla trasformazione di grandi quantità di materia organica, proveniente da organismi vegetali e animali. Il carbone, per esempio, deriva da resti vegetali fossilizzati, attraverso un processo chimico chiamato carbonizzazione. L'elevato potere calorifico del carbone ha permesso l'uso generalizzato delle macchine a vapore nella rivoluzione industriale, trasformando il calore in forza motrice utilizzabile sia per i trasporti sia per le industrie. La presenza di grandi giacimenti carboniferi ha fatto la fortuna di intere nazioni all'inizio del 19° secolo. In particolare, l'Inghilterra sarebbe divenuta con molta più difficoltà una nazione industriale senza la presenza di numerosi e ben forniti giacimenti carboniferi, che invece scarseggiavano nel territorio italiano.
Il carbone è stato in seguito sostituito in buona parte dal petrolio, divenuto così importante da essere chiamato oro nero. I paesi che possiedono grandi giacimenti di petrolio hanno così scoperto in questa sostanza liquida una sorgente di ricchezza, anche se non sempre sono stati in grado di sfruttarla adeguatamente.
Un'altra fonte importante di energia è costituita dai gas naturali. L'Italia possiede alcuni depositi naturali di metano, in particolare in Basilicata; malgrado ciò, continua a importarlo attraverso metanodotti che giungono da paesi anche molto lontani, come la Norvegia, la Russia, l'Algeria e la Libia.
Acqua, atomo e sole
L'acqua costituisce una delle principali fonti energetiche. Le centrali idroelettriche sfruttano la sua energia potenziale, ossia l'energia accumulata a causa della sua altezza rispetto al suolo. L'acqua contenuta nei bacini idrici delle montagne possiede infatti un'energia potenziale che si trasforma in energia cinetica quando scorre verso valle. Le centrali idroelettriche sfruttano questa energia facendo cadere rapidamente l'acqua all'interno di tubi chiusi, le condotte forzate, mettendo in rotazione grandi turbine che producono corrente elettrica.
L'energia nucleare costituisce un'altra importante fonte energetica. Il fenomeno alla base del funzionamento delle centrali nucleari è analogo a quello di una bomba atomica, con la differenza che la reazione a catena avviene in un modo rallentato e controllato, e con un rilascio graduale di energia.
Attorno all'energia nucleare si è però sviluppato un forte dibattito, dovuto essenzialmente a due tipi di problemi: da una parte la sicurezza di questi impianti, e dall'altra la difficoltà di immagazzinamento delle scorie nucleari.
Ogni centrale, infatti, produce rifiuti radioattivi, combustibili esauriti non più utili per produrre energia, ma ancora radioattivi. Una delle speranze per il futuro è fornita dalla fusione nucleare, una reazione nucleare che, invece di dividere gli atomi così come avviene nelle centrali tradizionali, li fonde, con un processo analogo a quanto avviene all'interno delle stelle, senza produrre scorie radioattive. Fino a oggi nessuno è riuscito a riprodurre l'enorme energia della fusione nucleare in modo tecnologicamente ed economicamente utilizzabile.
Un'altra fonte energetica fondamentale è data dal Sole: riuscire a sfruttare meglio parte dell'energia prodotta e irradiata quotidianamente da questa stella sul nostro pianeta permetterebbe di risolvere moltissimi problemi energetici. È una sfida, importante: già oggi è disponibile una tecnologia in grado di produrre grandi risparmi, anche con impianti a pannelli solari casalinghi da installare nelle abitazioni private.
L'energia è esauribile
Uno dei principi fondamentali della fisica afferma che l'energia non si crea né si distrugge (energia e lavoro). Questo farebbe pensare, quindi, che le fonti energetiche a disposizione dell'umanità non si esauriranno mai. L'energia chimica contenuta nella benzina bruciata all'interno di un'automobile si trasforma infatti in movimento e in energia termica (il motore si riscalda), e così via. Tuttavia, l'energia ha il difetto di degradarsi, trasformandosi da energia utile in meno utile. Il calore sviluppato dai freni di un'autovettura, per esempio, non può essere ritrasformato in movimento, e neppure si riesce agevolmente a conservarlo sotto forma di elettricità nella batteria, o immagazzinarlo in qualche altro modo. Quel calore, vale a dire l'energia termica, si disperde, ed è a tutti gli effetti 'sprecato'. Le vetture più moderne sono in grado di recuperare l'energia cinetica quando si rallenta, trasformandola in elettricità da accumulare nella batteria. Queste forme di riciclo consentono elevati risparmi energetici, ma in ogni caso la degradazione di una certa quota di energia non può essere impedita.
L'energia quindi si degrada; inoltre, in certi casi le fonti energetiche non sono rinnovabili, nel senso che, al ritmo del loro attuale utilizzo, sono destinate a esaurirsi. Tra tali fonti di energia quelle più a rischio sono rappresentate dai combustibili fossili, come il petrolio, il gas naturale, o il carbone. La natura ha impiegato milioni di anni per trasformare la materia organica in queste sostanze combustibili, ma l'uomo le sta consumando in poco tempo. In particolare, i timori sull'esaurimento del petrolio hanno accompagnato fin dall'inizio l'utilizzo di questa risorsa, se si considera che dopo la Prima guerra mondiale negli Stati Uniti si temeva che entro pochi anni l'oro nero si sarebbe esaurito. È pur vero che la data dell'esaurimento delle riserve mondiali del petrolio in questi anni è stata progressivamente posticipata. Oggi vi sono previsioni secondo cui vi dovrebbe essere abbastanza petrolio fino al 2050, ma tale termine potrebbe essere posticipato anche fino alla fine del 21° secolo, grazie sia alla scoperta di nuovi giacimenti, sia al miglioramento delle tecniche di estrazione. Tuttavia, è certo che il petrolio è una risorsa energetica esauribile, per cui sarebbe importante puntare sempre più sulle risorse rinnovabili, che presentano, tra l'altro, un minor impatto ambientale.
Preserviamo l'ambiente
Tra le fonti energetiche rinnovabili la principale è sicuramente l'energia idroelettrica. L'evaporazione solare, infatti, riporta perennemente l'acqua nei bacini di provenienza, in montagna, rendendo questa risorsa potenzialmente inesauribile. L'uomo sfrutta l'energia di movimento dell'acqua che cade, ma poi ci pensa il Sole a riportarla in alto, e quindi a fornire l'energia potenziale che sarà trasformata in movimento. Come abbiamo già accennato, un'altra fonte di energia inesauribile è rappresentata proprio dal Sole, causa indiretta anche dell'energia che può essere ricavata dal vento, mentre grazie all'attrazione esercitata dalla Luna è possibile utilizzare l'energia delle maree. La Terra genera spontaneamente un altro tipo di energia rinnovabile, quella geotermica, che sfrutta il calore esistente all'interno della crosta terrestre. In media, ogni chilometro verso il centro della Terra la temperatura aumenta di 30 °C. Questo calore, in situazioni particolarmente favorevoli, fuoriesce, specialmente sotto forma di di vapore, direttamente dalla superficie terrestre. L'energia geotermica è comunque una fonte ancora sfruttata in minima parte e che potrebbe invece rivelarsi in un futuro estremamente preziosa. Altre risorse parzialmente rinnovabili, sempre più diffuse, sono rappresentate da combustibili derivanti dalla trasformazione di sostanze vegetali o di grassi animali, che si riproducono in tempi estremamente più rapidi del petrolio. Questo tipo di combustibili può essere ricavato, per esempio, dall'olio di mais o di colza, o dai residui della lavorazione del grano. In questo caso è possibile ogni anno, con il nuovo raccolto, ottenere la stessa quantità di energia dell'anno precedente.
Non sprechiamo energia
L'energia è un bene prezioso che non va sprecato. Ognuno può fare qualcosa in tal senso, e anche il semplice gesto di spegnere la luce quando si esce da una stanza può aiutare, non solo ad avere una bolletta meno cara, ma anche a diminuire la 'bolletta energetica' complessiva del nostro paese e a ridurre l'impatto dei combustibili fossili sull'ambiente.
Una fonte importante di risparmio energetico è anche un'architettura più attenta all'isolamento termico degli edifici. Le nostre case sono infatti, la maggior parte delle volte, veri e propri 'colabrodo' dal punto di vista risparmio energetico. Il calore prodotto dalle caldaie è disperso dalle finestre senza doppi vetri, da infissi e soffitti non isolati e così via.