A scuola di energia

mini guida alle rinnovabili e all'efficienza energetica

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Sommario

Premessa Il ruolo del Gestore dei Servizi Energetici

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Le Energie Rinnovabili Cos’è l'energia? L'energia: un fenomeno dalle mille forme Qual è l'unità di misura dell'energia e della potenza? L'energia elettrica Cosa sono le fonti di energia? A cosa servono le fonti di energia e cos’é l'effetto serra? Ma chi è la madre di tutte le fonti? Il sistema elettrico e la classificazione degli impianti La politica mondiale e le energie rinnovabili Cosa può fare ognuno di noi?

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Gli impianti alimentati da energia rinnovabile Impianti idroelettrici Impianti eolici Impianti solari fotovoltaici Impianti solari termodinamici Impianti geotermoelettrici Impianti alimentati da bioenergie Due particolari bioenergie: il biogas e i bioliquidi Impianti a maree Impianti a correnti marine Impianti a moto ondoso

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L’efficienza energetica Cos’è l’efficienza energetica? Efficienza negli edifici: mettiamo il cappotto alla casa

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Lo Sviluppo Sostenibile L’Agenda 2030 e lo Sviluppo Sostenibile Quali obiettivi coinvolgono di più l’azione del GSE? L’economia circolare e il modello delle 3R Le 3R

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Glossario

Premessa Negli ultimi anni abbiamo assistito a una rinnovata attenzione verso la sostenibilità energetica e il rispetto dell’ambiente. L’ efficienza energetica e le fonti rinnovabili, temi che impareremo a conoscere, sono divenuti centrali nelle politiche di sviluppo dei vari Paesi. Sono infatti queste le due leve sulle quali far affidamento per garantire un futuro verde alle nuove generazioni. Un ruolo di primo piano, in questo nuovo

corso, è svolto oggi proprio dalle fonti rinnovabili e dallo sviluppo delle tecnologie che ci permettono di sfruttare l’energia solare, eolica, idraulica, da bioenergie, oltre alla forza delle maree e il calore della terra per produrre energia pulita. E’ importante capire che l’uso delle fonti rinnovabili e la ricerca di efficienza energetica rappresentano due facce della stessa medaglia. Cercheremo insieme di capire il perchè.

Il ruolo del Gestore dei Servizi Energetici Il Gestore dei Servizi Energetici (GSE) è la società del Ministero dell’Economia e delle Finanze che si occupa della promozione della sostenibilità ambientale e dell’efficienza energetica. Lo fa innanzitutto con incentivi economici alla produzione di energia da fonti rinnovabili. Ma non solo. Fra le sue molteplici attività rientrano le qualifiche degli impianti che producono energia pulita e successivamente l’attività di verifica per controllare che tutto sia in regola. Con l’esperienza e la conoscenza tecnica maturate negli anni, il GSE supporta anche la Pubblica Amministrazione attraverso servizi specialistici in campo energetico. Il GSE è capogruppo di altre tre società, anch’esse impegnate nel settore energetico: Acquirente Unico (AU), Gestore dei Mercati Energetici (GME) e Ri-

cerca sul Sistema Energetico (RSE). Il GSE crede che gli obiettivi di riduzione dell’inquinamento atmosferico e di salvaguardia dell’ambiente saranno perseguibili solo attraverso la sensibilizzazione delle giovani generazioni. Per questo svolge una costante attività di informazione e formazione, per promuovere nelle scuole la conoscenza delle tematiche legate alla sostenibilità ambientale ed all’efficienza energetica. In quest’ottica il GSE ha realizzato, attraverso un linguaggio semplice, tabelle e immagini facilmente comprensibili, un manuale sulle fonti rinnovabili. Tale strumento di comunicazione testimonia l’impegno del GSE per la promozione dello sviluppo sostenibile e della diffusione di una cultura energetica realmente compatibile con le esigenze dell’ambiente che ci circonda.

Cerchiamo di addentrarci nel complesso mondo dell'energia. Lo faremo provando a parlare di concetti difficili. In modo semplice.

cos'e 'l'energia? La parola energia deriva dal greco “ἐνέργεια” (energheia), composta da «en» che vuol dire internamente, ed «ergon» che vuol dire lavoro. Aristotele la utilizzava nel senso di “azione efficace o capacità di agire” proveniente dall’interno di un corpo o di una persona. Cerchiamo di partire da qui: cos’è l’energia? Una domanda solo apparentemente semplice. Qualunque organismo ha bisogno di energia per vivere. L’energia è legata a tutte le attività umane: quando pensiamo o ci muoviamo, anche solo per andare a scuola o al cinema, utilizziamo l’energia immagazzinata nel nostro corpo. Non solo: tutti gli oggetti che ci circondano o di cui facciamo uso, il nostro amato cellulare… hanno bisogno di

Le proprietA ' dell'energia

L’energia è qualcosa che «sta dentro» un corpo e lo caratterizza

L’energia «assume forme diverse»

L’energia si può «trasformare» da una forma all’altra, ma sempre in «perdita»

L’energia può essere «immagazzinata»

L’energia non si crea né si distrugge

energia (elettrica in questo caso), per funzionare e ne hanno avuto bisogno per essere costruiti. L’energia inoltre illumina e riscalda le nostre case, ci permette di spostarci con la macchina o il treno e alimenta anche gli strumenti con i quali produciamo il cibo e così via. Ma potremmo andare avanti con mille e più esempi. L’energia è quindi indispensabile alla vita: di più, è letteralmente il motore dell’Universo! Proviamo ad usare ora una definizione più precisa: si definisce energia l’attitudine, di un sistema o di un corpo, a compiere un determinato lavoro. Per “lavoro” si intende la forza che agisce su un oggetto e ne causa lo spostamento in direzione della forza applicata. La “forza” è una qualunque causa in grado di modificare lo stato di quiete o di moto di un corpo.

Lavoro = forza x spostamento Un esempio? Un ragazzo sposta un divano da un punto ad un altro della stanza distante 4 metri. Per fare ciò esercita una forza attraverso le braccia e sposta il divano ad una distanza stabilita. Il ragazzo compie un lavoro, perché applicando una forza, provoca uno spostamento. Proviamo invece ad immaginare una scena diversa. Se lo stesso ragazzo volesse sorreggere (e non alzare) uno zaino pieno di libri, a 20 cm da terra, starebbe compiendo un lavoro secondo voi? La risposta in questo caso è no perchè il nostro amico sta applicando una forza attraverso le braccia, ma non vi è movimento, e pertanto non vi è lavoro.

L'energia: un fenomeno dalle mille forme Affrontiamo ora uno dei principi fondamentali dell’energia di cui forse avrete sentito parlare: quello della sua conservazione. Questo principio afferma che l’energia non si crea né si distrugge, ma ha la straordinaria capacità di trasferirsi da un oggetto ad un altro e di trasformarsi in altre forme di energia. L’energia può presentarsi, infatti, sotto moltissime forme, quali ad esempio l’energia meccanica (cinetica e potenziale), termica, chimica, nucleare, luminosa ecc. che possono essere trasformate l’una nell’altra. Il cibo per gli esseri viventi o la benzina per le automobili sono, ad esempio, forme di energia chimica, mentre la molla di un giocattolo in tensione o un corpo a una certa altezza hanno anch’essi energia potenziale elastica o gravitazionale. Domanda: un trenino delle montagne russe, quando è in cima alla salita ed è quasi fermo, possiede energia oppure no? La risposta è senz’altro positiva, poiché il trenino ha

una particolare forma di energia che si chiama energia potenziale gravitazionale (che è dovuta all’attrazione della Terra per la forza di gravità). Questa legge è davvero complessa ma a noi basterà sapere che, quando il trenino inizia a scendere, l’energia potenziale gravitazionale si trasforma in energia cinetica (di movimento) e il trenino acquista una tale velocità da riuscire a compiere il “giro della morte” senza ricevere ulteriori spinte. Andiamo avanti con un altro esempio: quando un giocatore dà un calcio al pallone, trasferisce l’energia chimica dei suoi muscoli al pallone che inizia a muoversi (energia cinetica). Anche in un motore dell’automobile avviene una trasformazione: l’energia chimica della benzina o del diesel, attraverso la combustione, si trasforma in energia cinetica e in energia termica (calore). Sfortunatamente c’è un altissimo prezzo da pagare: ogni trasformazione di energia avviene in perdita, in altre parole, non tutta l’energia in entrata, viene trasformata nella forma richiesta in uscita, perché una parte di essa viene dispersa solitamente in calore non più utilizzabile. Prendiamo ad esempio un’automobile: solo il 25% dell’energia chimica immagazzinata nel carburante viene effettivamente sfruttato. Il resto viene letteralmente perso nell’ambiente.

l'energia non si crea NE si distrugge, ma ha la straordinaria capacitA ' di trasferirsi da un oggetto ad un altro e di trasformarsi in altre forme di energia

Qual e ' l'unita' di misura dell'Energia e della Potenza? Nel Sistema Internazionale (SI) l’energia, il lavoro e il calore hanno la stessa unità di misura: il joule (simbolo J). L’unità di misura della potenza è il watt (simbolo W) che corrisponde al lavoro di un joule al secondo ed è la velocità con cui si produce o si impiega energia. La potenza è la rapidità con cui viene fatto il lavoro: se due compagni di classe, in competizione, fanno una rampa di scale, chi arriva prima, impiegando cioè meno tempo, è più veloce e quindi è più “potente”.

aIl kilowatt, il megawatt, il gigawatt e il terawatt sono multipli del watt. Le lampadine utilizzate nelle case hanno una potenza variabile dai 10 ai 100 watt, l’aspirapolvere ha una potenza di 800 watt mentre gli impianti di produzione di energia elettrica hanno potenze istallate anche dell’ordine dei megawatt. aI multipli del watt: 1 kilowatt kW = 1.000 W 1 megawatt MW = 1.000 kW 1 gigawatt GW = 1.000.000 kW 1 terawatt TW = 1.000.000.000 kW

In ambito elettrico l’unità di misura comunemente usata dell’energia è il wattora (Wh), definita come l’energia fornita dalla potenza di un watt per il periodo di un’ora, o i suoi multipli.

aIl kilowattora (kWh), il megawattora (MWh), il gigawattora (GWh), il terawattora (TWh) sono i multipli del wattora (Wh). aUn wattora corrisponde a 3.600 joule

1 Wh = 1 W × 3.600 s = 3.600 Ws = 3.600 J

Una stufa da 1.000 watt (1 kW), accesa per un’ora, consuma 1 kWh di energia, i consumi dei diversi Paesi vengono misurati in terawattora (TWh).

a1 TWh = 1.000.000.000 kWh Il TEP o Tonnellata Equivalente di Petrolio, rappresenta la quantità di energia rilasciata dalla combustione di una tonnellata di petrolio grezzo. Convertendo le diverse fonti di energia in TEP è possibile confrontarle tra di loro, oppure calcolare il risparmio di tonnellate di petrolio equivalente non bruciate.

Che cosa si puo' ottenere impiegando un kilowattora? - Si possono preparare circa 20 frullati - Si possono preparare 80 macchinette tradizionali di caffè - Si può guardare la televisione per 6 ore - Si può fare 1 lavatrice

L'energia elettrica Fra le varie forme di energia, quella elettrica è certamente la più importante, in particolar modo per le moderne società nelle quali tutti noi viviamo. Senza di essa infatti… semplicemente tutte le attività che siamo abituati a svolgere, non potrebbero avere luogo. Ma c’è dell’altro: è cosi importante anche per due motivi fondamentali: sia perché è facilmente trasformabile in altre forme di energia, sia perché è anche trasportabile attraverso le linee elettriche (elettrodotti) così diffuse e facilmente visibili in ogni luogo. Un trasporto può avvenire a qualunque distanza. Per comprendere davvero il significato del termine elettricità, è però fondamentale fare un passo indietro e conoscere, almeno le basi, dei famosi atomi, cioè quelle piccole unità che costituiscono la materia. Ogni atomo è formato da una parte centrale, il nucleo, che a sua volta è composto da particelle ancora più piccole, i protoni ed i neutroni. Attorno al nucleo ruotano invece gli elettroni. Il nucleo è elettricamente neutro perché il numero dei

protoni (cariche positive) è sempre uguale al numero degli elettroni (cariche negative). La corrente elettrica, per definizione, è un flusso di elettroni che si muove lungo un conduttore. Le sostanze che, invece, non conducono elettricità sono dette isolanti, come il vetro, i materiali plastici e l’aria. Il più sorprendente esempio di elettricità, presente in natura, che può aiutarci a capire meglio il concetto, è il fulmine. Uno spettacolo al quale tutti noi dovremmo essere ormai abituati e che ci sarà capitato di osservare mille e più volte. Il fulmine è, infatti, una scarica elettrica improvvisa e violenta che si verifica tra due nubi oppure tra una nube e la superficie terrestre. Il fulmine quindi rappresenta una gigantesca scintilla di 30.000 gradi ma, in base alle conoscenze tecnologiche attuali, non è ancora possibile contenere e utilizzare l’energia sprigionata da esso. Proprio per questo, il fulmine non può essere ancora considerato una fonte di energia. Come potete immaginare è un vero peccato…

Il modello di un atomo Il fisico chimico Niels Bohr ha elaborato nel 1913 il primo modello di atomo, rappresentandolo come un sistema solare. Gli elettroni ruotano attorno al nucleo centrale come i pianeti fanno con il Sole 13

Cosa sono le Fonti di Energia? Ma veniamo a una definizione che sarebbe davvero importante capire. Ovvero quella delle fonti di energia. Come prima cosa, esse rappresentano risorse naturali disponibili all’uomo e trasformabili evidentemente in energia utilizzabile per tanti e diversi scopi. Si distinguono generalmente in fonti fossili o esauribili (come ad esempio il petrolio, il gas naturale, il carbone e l’uranio) che oggi rappresentano quelle largamente più utilizzate dall’uomo e quelle rinnovabili (sole, acqua, vento, calore della terra ecc.). Cerchiamo di capire meglio: le fonti fossili sono il frutto della trasformazione di sostanze organiche e la loro formazione ha richiesto tempi davvero molto lun-

ghi, parliamo di decine di milioni di anni, e processi complessi come la fossilizzazione. L’energia derivata da fonti rinnovabili è invece quell’energia proveniente da fonti non fossili, vale a dire quella prodotta da sole, vento, acqua, calore della terra e bioenergie. Le fonti rinnovabili hanno due vantaggi importantissimi: sono presenti in abbondanza in natura e non necessitano di tempi lunghi di formazione come quelle fossili. Se riuscissimo a soddisfare i bisogni energetici dell’uomo e delle società moderne solo attraverso le fonti rinnovabili, avremmo risolto diversi problemi!

Il Carbone, il Petrolio e il Gas Naturale Il carbone è una roccia sedimentaria, di colore nero o comunque scuro, estratto da miniere sotterranee, a cielo aperto o prodotto artificialmente. Si è formato circa 300 milioni di anni fa, quando un clima caldo e umido e un’elevata concentrazione di CO2 hanno favorito la crescita della vegetazione (alberi di alto fusto): la loro morte (favorita da inondazioni) e la successiva degradazione, assistita da

funghi e batteri, hanno portato a quello che oggi è comunemente chiamato carbon fossile. È un ottimo combustibile, utilizzato nelle centrali termoelettriche tradizionali e in passato impiegato sia nelle locomotive e navi a vapore, sia per il riscaldamento degli edifici. Il carbone è comunque considerato la principale causa dell’effetto serra e del riscaldamento globale, nonché delle polveri sottili in atmosfera.

Il petrolio è una miscela di idrocarburi formatasi milioni di anni fa dalla decomposizione di animali marini depositati sui fondali, insieme a sabbia e melma. Normalmente si estrae dai giacimenti mediante perforazioni. Anche il gas naturale (metano) ha la stessa origine del petrolio e in alcuni casi è presente nei giacimenti petroliferi, in quelli di gas o si sviluppa nelle aree paludose (gas di palude).

A cosa servono le fonti di energia e cos'E l'effetto serra? Le fonti fossili di cui abbiamo appena parlato, quando vengono utilizzate per produrre energia, a sua volta trasformabile in varie forme, generano prodotti di scarto (es. emissioni in atmosfera) che inquinano moltissimo l’ambiente nel quale viviamo. Le fonti rinnovabili, a differenza delle fonti fossili, hanno invece il grandissimo vantaggio di non inquinare l’ambiente quando vengono trasformate nelle varie forme di energia. Proprio per questo motivo, diversi Paesi nel mondo si sono impegnati ad aumentarne l’utilizzo, riducendo quei gas detti a effetto serra, ritenuti responsabili dell’eccessivo riscaldamento dell’atmosfera con gravi conseguenze per il Pianeta. Perché questo avviene? La scienza insegna che i raggi del sole, che normalmente riscaldano la superfice terrestre e poi si disperdono nello spazio, vengono invece intrappolati da questi gas serra, provocando un generale surriscaldamento.

Abbiamo cercato di rappresentare l’effetto serra nell’immagine. L’effetto serra è un fenomeno naturale che rende possibile la vita sulla Terra perché garantisce una temperatura ideale alla vita. I protagonisti di questo fenomeno sono i gas serra (l’anidride carbonica - CO2, il metano - CH4, il protossido di azoto o ossido di diazoto - N2O, l’ozono - O3, il vapore d’acqua, ecc.), che rappresentano nell’insieme solo lo 0,1% del totale dei gas presenti in atmosfera. Dalla rivoluzione industriale a oggi ed in particolar modo negli ultimi anni, le attività umane hanno provocato l’aumento della percentuale di questi gas in atmosfera, causando il riscaldamento globale e più in generale i cambiamenti climatici, sinteticamente spiegati nell’articolo di approfondimento qui di seguito.

L'effetto serra e' un fenomeno naturale che rende possibile la vita sulla Terra ' perche garantisce una temperatura ideale alla vita Schema dell’effetto serra

Cambiamento climatico 16

Il cambiamento climatico (in inglese climate change) si definisce come la variazione della media di uno o più parametri ambientali e climatici, quali ad esempio la temperatura, le precipitazioni, la nuvolosità, la temperatura degli oceani ecc. La maggior parte degli scienziati afferma che le emissioni di anidride carbonica di origine antropica sono superiori al quantitativo di CO2 che gli oceani e le piante possono assorbire, altri studiosi affermano invece che si tratta di fenomeni ciclici. In entrambi i casi l’aumento del gas serra per eccellenza, l’anidride carbonica, sta portando a un incremento medio della temperatura, percepibile ogni giorno: non solo infatti le estati sono più calde e torride e le precipitazioni invernali hanno un carattere più impetuoso, ma come avrete tutti notato, è oggi difficile percepire anche e solo le stagioni intermedie. La mimosa, nel 2016, nella campagna romana, ha ad esempio anticipato la sua fioritura a gennaio, per le temperature più miti del periodo invernale. A livello globale, le conseguenze possono essere molto più allarmanti, perché l’aumento delle temperature causa lo scioglimento dei ghiacciai, che a loro volta provocano l’innalzamento del livello del mare, con il rischio che città come Venezia o New York possano scomparire. Il caldo inoltre facilita il diffondersi di batteri e malattie che si ritenevano scomparse, la desertificazione dei territori, ecc. La lista potrebbe essere ancora lunga! Dal 1880, anno dal quale si registra sistematicamente la temperatura del Pianeta ad oggi, la temperatura media è aumentata di un grado e l’aumento è avvenuto negli ultimi 40 anni!

Ma chi e ' la madre di tutte le fonti? La principale fonte primaria dell’energia è il sole che da solo fornisce più del 90% di tutta l’energia che è disponibile sulla Terra. Facile a dirsi. Ma perche questo avviene? Cerchiamo di elencare in maniera semplice le principali ragioni: • il sole alimenta il ciclo dell’acqua facendo evaporare masse d’acqua del mare, che poi ricadono sotto forma di pioggia o neve sulla Terra; • il sole dà la possibilità alle piante di crescere, grazie alla fotosintesi clorofilliana. Tale processo chimico permette alle piante di assorbire l’anidride carbonica dall’atmosfera e restituire sostanze organiche e ossigeno;

• il sole, riscaldando le masse d’aria, genera i venti; • il sole, in maniera indiretta, è anche causa delle onde del mare, dovute all’attrito del vento sulla superficie dell’acqua; • il sole, insieme alla Luna, è causa delle maree per effetto dell’attrazione gravitazionale; • il sole, grazie all’attrazione gravitazionale, seppur in modo indiretto, ha reso possibile anche la formazione della Terra da cui ricaviamo l’energia geotermica. E’ importante ricordare che il sole è anche la “madre” del carbone, del gas naturale e del petrolio.

geotermia

acqua

vento

maree

bioenergie moto ondoso

alta marea

bassa marea

Sistema elettrico

Spesso le fonti di energia rinnovabile vengono trasformate in energia elettrica, attraverso impianti (o centrali) di produzione, che prendono il nome dalla fonte che viene trasformata per la produzione di energia (ad esempio se usano il vento si chiamano impianti eolici, se usano l’acqua, impianti idroelettrici e cosi via...) L’insieme degli impianti di produzione, delle linee elettriche e dei centri di consumo (case, industrie

Impianto eolico

Linee elettriche

Abitazione

Impianto di produzione

Trasporto di energia

Centro di consumo

A questo punto dobbiamo considerare un aspetto fondamentale: per far funzionare correttamente il sistema elettrico, infatti, la produzione di energia deve essere sempre uguale al consumo della stessa. L’energia elettrica non si può immagazzinare nella quantità sufficiente al sistema elettrico (sarebbe un grande vantaggio!): non esistono tante batterie che accumulino tutta l’energia che serve al Pianeta.

ecc.) prende il nome di sistema elettrico. L’energia elettrica viene poi ritrasformata, nei vari centri di consumo, in energia termica, meccanica, luminosa ecc. a seconda della necessità. Di seguito vengono illustrati alcuni esempi di trasformazione dell’energia elettrica per usi domestici, ma non vanno certamente dimenticati i grandi consumatori industriali (le fabbriche), agricoli e del settore terziario.

E’ necessario quindi produrre, istante per istante, la quantità richiesta dall’insieme dei consumatori (case, industrie, negozi ecc.) e gestirne il trasporto in modo che la produzione e il consumo siano sempre in equilibrio. In quest’ottica è importante sapere però che solo alcune fonti rinnovabili sono quelle più adatte a fornire energia elettrica con continuità al sistema: si tratta delle fonti rinnovabili programmabili (bioenergie, geotermia, sole e acqua).

Le smart-grid, i sistemi di accumulo e la domotica

Il sistema elettrico e la classificazione degli impianti

Alcune fonti rinnovabili (vento e acqua fluente), non sono programmabili e questo, per l’equilibrio del sistema elettrico può essere un problema. Per gestire la crescita delle fonti non programmabili i metodi convenzionali di bilanciamento della rete (regolazione della potenza delle centrali programmabili o distacco dalla rete) per mantenere in equilibrio domanda e offerta, possono non bastare. Nasce quindi la smart grid, un sistema che regola: • lato offerta, le fonti rinnovabili, tramite accumuli (intesi anche come batterie) o sistemi di controllo elettronici (interfacce in grado di modulare la potenza degli impianti rinnovabili); • lato domanda, gestendo l’assorbimento di energia elettrica degli utenti (inserendo nelle case, nel terziario o nelle industrie un sistema elettronico «domotico» che autonomamente moduli la potenza di elettrodomestici, condizionatori, pompe di calore ecc. in funzione anche dei costi della tariffa oraria). Concettualmente si parla di automazione degli edifici o di «casa intelligente». L’edificio intelligente, con il supporto delle nuove tecnologie, permette la gestione coordinata, integrata e computerizzata degli impianti tecnologici (climatizzazione, distribuzione acqua, gas ed energia elettrica, impianti di sicurezza), delle reti informatiche e delle reti di comunicazione, allo scopo di migliorare la flessibilità di gestione, il confort, la sicurezza e per migliorare la qualità dell’abitare e del lavorare all’interno degli edifici.

La politica mondiale e le energie rinnovabili Il Protocollo di Kyoto del 1997 è stato il primo trattato internazionale in materia ambientale. Questo importante accordo impegnava i Paesi industrializzati, solo però quelli che aderivano volontariamente, a ridurre entro il 2012 le emissioni complessive di gas serra in una misura non inferiore al 5,2% rispetto ai livelli del 1990. Per entrare in vigore il trattato doveva essere accettato da non meno di 55 nazioni firmatarie produttrici di almeno il 55% delle emissioni inquinanti. Questa condizione è stata raggiunta solo con l’adesione della Russia nel 2005. Alcuni Paesi come gli USA, l’Australia, la Croazia, il Kazakistan e il Principato di Monaco cosi come i Paesi in via di sviluppo, quali la Cina e l’India invece, non firmarono il protocollo per paura di danneggiare la loro economia. Per il periodo successivo al Protocollo di Kyoto, che è naturalmente scaduto al termine del 2012, è stato varato dall’Unione Europea un nuovo importante trattato finalizzato a contrastare il cambiamento climatico e aumentare l’efficienza energetica: il Piano 20-20-20. Il pacchetto Clima-Energia, è entrato in vigore nel giugno 2009 e sarà valido fino al 2020.

Questo “Pacchetto” prevede di ridurre le emissioni di gas serra del 20%, di coprire il 20% dei consumi energetici con le fonti rinnovabili e di aumentare del 20% il risparmio energetico: il tutto entro il 2020. Da qui il nome “20-20-20”. Come potete facilmente immaginare, anche il 2020 si avvicina a grandi passi e, proprio per questo, a novembre del 2015 a Parigi è stato siglato un nuovo accordo sul clima, durante la XXI Conferenza della Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici, ratificato il 22 aprile 2016 presso la sede delle Nazioni Unite. Questo accordo, a differenza del Protocollo di Kyoto a settembre 2016 è stato ratificato anche dalla Cina e dagli Stati Uniti d’America, fra i Paesi più inquinanti poiché, insieme, sono in grado di emettere il 38% di CO2 nel Mondo. L’accordo prevede di limitare l’aumento della temperatura globale al massimo a 2°C rispetto al periodo preindustriale. A gennaio 2018 è stata infine approvata dal Parlamento europeo la posizione sulla proposta della nuova Direttiva europea sulle energie rinnovabili per il periodo 2020-2030. Dal 20-20-20 del 2020, il Parlamento UE propone di passare al 40-35-35 del 2030: riduzione delle emissioni di gas serra del 40% rispetto alle emissioni del 1990, quota delle rinnovabili nel mix energetico totale del 35% e aumento dell’efficienza energetica al 35%. Si ricorda che inizialmente il Consiglio europeo aveva proposto un più timido 27% di quota rinnovabile al 2030. La discussione è ancora aperta.

ridurre le emissioni di gas serra del 2o%, coprire il 2o% dei consumi energetici con le fonti rinnovabili e aumentare del 2o% il risparmio energetico: il tutto entro il 2o2o 20

Stralcio del discorso dell'attore americano Leonardo di Caprio, messaggero di pace dell'Onu

Il nostro Pianeta non può essere salvato se non lasciamo i combustibili fossili nel terreno a cui appartengono. È necessario un cambiamento sconvolgente e massiccio, ora, che porti ad una nuova coscienza collettiva. Una nuova evoluzione della razza umana… Ho visto città come Pechino soffocate dall’inquinamento industriale, antiche foreste boreali in Canada tagliate e foreste pluviali in Indonesia incenerite. In India ho incontrato agricoltori le cui colture sono state letteralmente spazzate via dalle inondazioni. In America ho assistito a siccità senza precedenti in California e all’innalzamento del livello del mare che ha inondato le strade di Miami. In Groenlandia e nell’Artico sono rimasto stupito nel vedere che antichi ghiacciai stanno rapidamente scomparendo ben prima delle previsioni scientifiche. Tutto ciò che ho visto e imparato in questo viaggio mi ha terrorizzato... Ora è il momento di agire... Il Mondo vi sta monitorando. Le generazioni future potranno ringraziarvi o odiarvi.

Cosa puo 'fare ognuno di noi? Tutti questi discorsi sono belli, e speriamo interessanti per voi. Ma la vera domanda è un’altra? Possiamo anche noi, con le nostre azioni di tutti i giorni, contribuire al raggiungimento degli obiettivi di salvaguardia ambientale e riduzione dell’inquinamento? La risposta è sì! Come? Attraverso comportamenti più consapevoli, alcuni molto semplici ma efficaci, altri un più complessi (ma non impossibili), che ci permettano di ridurre i nostri consumi energetici. Facciamo qualche esempio: 4 spegnere gli standby/led delle apparecchiature e l’illuminazione artificiale quando non serve; 4 sostituire le lampadine ad incandescenza con quelle a risparmio energetico;

4 installare pannelli fotovoltaici sul tetto di casa; 4 alzare il termostato di uno o due gradi d’estate e parimenti abbassarlo d’inverno; 4 non aprire le finestre e non coprire i termosifoni nel periodo in cui sono accesi; 4 effettuare interventi di coibentazione degli ambienti in cui si vive; 4 scegliere l’uso dei mezzi pubblici e quando possibile andare a piedi o in bicicletta; 4 preferire l’auto elettrica o ibrida a una a benzina o diesel, ecc. L’importante è ricordarsi che il pianeta è un bene prezioso che è stato prestato alla nostra generazione da quelle passate!

Pillole di sostenibilitA ' a casa 4 Prima di uscire di casa, ricordati di spegnere completamente televisori, stereo, radio o altri piccoli elettrodomestici dotati di standby. Se sostituisci le lampadine ad incandescenza con quelle a risparmio energetico, otterrai una riduzione media dei costi di illuminazione anche del 70%. 4 La temperatura ideale del frigo è intorno ai 6-7 gradi. Per mantenerla costante evita di aprire e chiudere spesso il frigo. Non inserire cibi caldi nel frigorifero, attendi che si raffreddino! 4 Evita l’utilizzo di asciugatrici per biancheria che, per riscal-

dare l’aria, consumano molta energia. Fai asciugare i panni al sole e all’aria aperta o utilizza l’asciugatrice solo se non è possibile farne a meno. 4 Quando ti lavi le mani, i denti o fai la doccia si possono avere grandi sprechi dovuti alla cattiva abitudine di lasciare il getto d’acqua disponibile anche quando non serve. Chiudi il rubinetto mentre ti insaponi, spazzoli i denti o fai la barba: contribuirai a evitare sprechi inutili d’acqua. 4 Per risparmiare acqua in cucina, lava la verdura lasciandola a bagno in un recipiente e usa l’acqua corrente solo per un rapido risciacquo. Puoi riutilizzare quella usata per lavare le verdure per innaffiare le piante. 4 Puoi risparmiare sul riscaldamento della casa semplice-

mente chiudendo persiane o tapparelle, regolando i termosifoni e isolando bene le porte verso l’esterno e le finestre. La temperatura dell’aria nei diversi ambienti non deve superare i 20 gradi; in alcune stanze, come la cucina e la camera da letto, può essere di qualche grado più bassa. In inverno evita di aprire la finestra se in casa fa troppo caldo. 4 Organizza la raccolta differenziata in modo che sia facil-

mente realizzabile da tutti, anche dai più pigri. Informati dal tuo Comune come separare i rifiuti.

alimentati da energia rinnovabile Iniziamo il nostro viaggio alla scoperta degli impianti che oggi permettono di sfruttare le fonti rinnovabili per produrre energia

Impianti idroelettrici

Da migliaia di anni l’uomo utilizza l’energia cinetica prodotta dallo scorrimento dell’acqua dei fiumi, ma è solo dall’inizio del 19° secolo che, attraverso speciali macchinari, è possibile trasformare l’energia idraulica in energia elettrica. L’Italia, ricca di fiumi e valli che possono fungere da naturali serbatoi, sfrutta storicamente questa fonte. Tra i primi impianti idroelettrici si annovera certamente la Centrale Angelo Bertini a Paderno d’Adda (LC), in esercizio dal 1898, oggi esempio di archeologia industriale, e la Centrale Vesta del 1884 che, sfruttando le acque del fiume Aniene, ha illuminato per molto tempo Tivoli e Roma. Veniamo però ai giorni nostri cercando di capire il principio di funzionamento di un impianto idroelettrico che in realtà è molto semplice: l’acqua viene incanalata in una condotta in discesa. Sfruttando il dislivello, l’acqua arriva a forte velocità su una turbina che inizia a girare.

Girando, questa turbina trasforma l’energia cinetica del movimento in energia elettrica, tramite un generatore/alternatore. Gli impianti idroelettrici (vedi lo schema) sono composti da: • un’opera di sbarramento, in genere da una traversa o una diga, con la quale si crea un invaso d’acqua che viene mantenuto a un livello costante; • un canale di derivazione che può essere in tutto o in parte in galleria e una vasca di carico, solitamente dotata di organi di scarico; • una o più condotte forzate che convogliano l’acqua alle turbine idrauliche; • un impianto di produzione dell’energia elettrica, il cuore del sistema, in cui è installata la turbina-generatore che, mediante il canale di restituzione, riporta l’acqua al fiume o al lago senza alcun consumo dell’acqua prelevata a monte.

Questi impianti vengono classificati in base alla loro capacità di riempimento dell’invaso. Conseguentemente in base alla durata di invaso dell’impianto stesso, ossia sulla base del tempo necessario per fornire al serbatoio un volume d’acqua pari alla sua capacità, avremo: • impianti a serbatoio: con durata di invaso maggiore o uguale a 400 ore; • impianti a bacino: con serbatoi classificati come “bacini di modulazione” settimanale o giornaliero, con durata di invaso minore di 400 ore e maggiore di 2 ore; • impianti ad acqua fluente: sono generalmente posizionati sui corsi d’acqua o sui canali di bonifica con durata di invaso inferiore alle 2 ore. La loro produzione energetica dipende infatti dalla portata disponibile nel fiume o nel canale. In genere gli impianti con accumulo (a serbatoio o a bacino) sfruttano un bacino idrico, ad esempio un lago, naturale o anche artificiale. Gli accumuli artificiali sono creati attraverso la costruzione di sbarramenti che in molti casi consistono in dighe alte anche 100 metri. Gli impianti con accumulo presentano il fenomeno dell’interrimento del bacino, ovvero del riempimento causato dal trasporto solido dei corsi d’acqua che alimentano i bacini stessi. Ogni 5-10 anni è necessario svuotare il bacino per permettere la pulitura dell’invaso, ripristinando la capacità utile dello stesso. Un esempio suggestivo è fornito dal campanile di Curon, in provincia di Bolzano. Esso infatti svetta dal Lago di Resia, un bacino artificiale creato con Diga di Speccheri, la costruzione della diga di Bolzano San Valentino.

Campanile di Curon sul Lago di Resia

Le acque di questo lago, dopo un salto di 586 m, alimentano l’impianto della vicina cittadina di Glorenza, da 105 MW, entrato in esercizio nel 1949. E’ bene ricordare che gli impianti a serbatoio e a bacino sono detti programmabili, in quanto è possibile regolare l’uso dell’acqua tramite la capacità di accumulo. Gli impianti ad acqua fluente invece, utilizzando direttamente la portata del corso d’acqua, non possono regolare la portata all’impianto. Sono pertanto definiti non programmabili. Un ultimo aspetto da considerare è che tutti gli impianti idroelettrici, di qualunque tipologia fra quelle che abbiamo visto, non possono prelevare l’intera portata d’acqua disponibile, ma si devono attenere al rispetto del cosiddetto “deflusso minimo vitale”: si tratta di un parametro molto importante che indica la quantità minima d’acqua che non può essere prelevata senza compromettere la sopravvivenza degli ecosistemi a valle dell’opera.

L'Italia, ricca di fiumi e valli che possono fungere da naturali serbatoi, sfrutta storicamente questa fonte 27

Impianti eolici

Gli aerogeneratori possono suddividersi in classi di diversa potenza, in relazione ad alcune dimensioni caratteristiche: • macchine di piccola taglia (1-200 kW): diametro del rotore: 1- 20 m altezza torre: 10 - 30 m Parco eolico off-shore

• macchine di media taglia (200 - 800 kW): diametro del rotore: 20 - 50 m altezza torre: 30 - 50 m • macchine di grande taglia (oltre 1.000 kW): diametro del rotore: 55 - 80 m altezza torre: 60 - 120 m

La fonte eolica può vantare una storia millenaria che ha accompagnato lo sviluppo della società fin dalle sue origini. Pensate a come il vento è stato utilizzato dall’uomo nell’antichità, per sviluppare il commercio o anche l’agricoltura. Qualche esempio? Già nel 3000 A.C. i navigatori hanno iniziato a sfruttare il vento per far muovere le proprie navi a vela, mentre in Babilonia, a partire dal 2000 A.C. nacquero i primi mulini a vento per macinare il grano. L’energia eolica è oggi una tecnologia importante e ampiamente sfruttata in tutto il mondo e anche nel nostro Paese. I moderni impianti che permettono di trasformare l’energia cinetica del vento in energia elettrica vengono chiamati aereogeneratori. Come funzionano? Il vento fa ruotare un rotore, normalmente dotato di due o tre pale collegate ad un asse orizzontale. La rotazione è successi-

vamente trasferita, attraverso un apposito sistema meccanico di moltiplicazione dei giri a un generatore elettrico e l’energia prodotta, dopo essere stata adeguatamente trasformata a un livello di tensione superiore, viene immessa nella rete elettrica. Lo schema può aiutarci a capire meglio. Le turbine eoliche sono montate su una torre, a un’altezza sufficiente per catturare maggiore energia dal vento, evitando la turbolenza creata dal terreno o da eventuali ostacoli. Infatti, la produzione di energia elettrica degli impianti eolici risulta proporzionale alla velocità del vento e anche piccole differenze di quest’ultima possono tradursi in notevoli variazioni di energia realmente prodotta. Ad elevate velocità (20-25 m/s, velocità di cut-off) l’aerogeneratore viene bloccato dal sistema frenante per ragioni di sicurezza.

Le macchine eoliche di piccola taglia possono essere utilizzate per produrre elettricità per singole utenze o gruppi di utenze, collegate alla rete elettrica in bassa tensione o anche isolate dalla rete elettrica. Le macchine di media e grande taglia sono invece utilizzate prevalentemente per realizzare parchi eolici o fattorie del vento, meglio note come wind farm, collegate alla rete di media oppure alta tensione. Un’altra importante distinzione degli impianti eolici riguarda il luogo dove questi vengono costruiti: sulla terra ferma li chiameremo impianti on-shore, se invece vengono costruiti in mare aperto, off-shore. Ad ottobre 2017 è stato inaugurato il primo parco eolico off-shore galleggiante in acque scozzesi. Le turbine, alte 253 metri, di cui solamente 78 emergono in superficie, sono ancorate al fondo del mare mediante catene.

Parco eolico on-shore

Impianti solari fotovoltaici

Impianto a terra

Impianto su edificio

L’energia solare non è una scoperta recente: anzi possiamo dire che già ai tempi degli antichi Romani, erano stati creati dei sistemi di riscaldamento delle abitazioni, ma anche dell’acqua, basati sull’utilizzo del sole. La storia moderna dell’energia solare inizia invece nel 1839 quando il giovane fisico Edmund Becquerel, scoprì il cosiddetto effetto fotovoltaico. Oggi le moderne tecnologie che permettono di sfruttare il sole per produrre energia sono ampiamente diffuse. In Italia infatti l’energia solare copre ben l’8% dei nostri consumi energetici. I cosidetti pannelli solari consentono di trasformare l’energia del sole in energia elettrica, attraverso l’effetto fotovoltaico, ossia la proprietà di alcuni materiali semiconduttori di generare elettricità se colpiti dai raggi solari. Il più importante fra questi è il silicio: un elemento, fortunatamente, molto diffuso in natura, che costituisce il materiale di base per la costruzione di una cella

fotovoltaica ed è in grado di produrre circa 1,5 Watt in corrente continua. Come in un mosaico però, più celle sono collegate elettricamente e incapsulate in una struttura chiamata modulo e più moduli, collegati in serie e in parallelo, formano le sezioni di un impianto, la cui potenza, in questo caso, può arrivare a migliaia di kW. Maggiore è la superficie irraggiata dal sole e maggiori saranno i kW prodotti. I moduli possono essere utilizzati su strutture fisse orientate verso il sole o su strutture mobili che sono in grado di ottimizzare l’esposizione del pannello rispetto al sole. Questo particolare impianto viene chiamato “ad inseguimento”. Come per le altre tecnologie che abbiamo cercato di esaminare, anche i pannelli fotovoltaici hanno un “cuore” del sistema che permette di trasformare la corrente continua generata dalle celle, in corrente alternata, direttamente utilizzabile dagli utenti attraver-

so la rete elettrica: l’inverter. Lo schema riassume il processo che avviene in un impianto solare fotovoltaico. Un impianto fotovoltaico produce elettricità per 20-25 anni, con poche necessità di manutenzione e una buona resistenza agli agenti atmosferici. Inoltre lo smaltimento a fine vita non pone particolari problemi. Un modulo fotovoltaico è, infatti, riciclabile per più del 90%. Silicio, vetro e alluminio vengono riutilizzati come materie prime secondarie, riducendo il fabbisogno energetico necessario per i materiali vergini. Gli ultimi due Decreti di incentivazione preposti per la fonte solare prevedono che dal 30 giugno 2012 tutti i proprietari di impianti fotovoltaici aderiscano ad un consorzio che assicuri il recupero dei moduli a fine vita. Ma quanto è grande un impianto fotovoltaico? Ogni kW installato richiede uno spazio di circa 8-10 m2 per moduli a silicio cristallino posizionati sul tetto di un edificio. Occorre invece uno spazio maggiore per moduli disposti in più file su superfici piane per ridurre gli ombreggiamenti.

E’ bene sapere che migliori sono le condizioni atmosferiche e più energia produce un impianto fotovoltaico. Quindi se piove o ci sono molte nuvole, l’impianto produrrà poco, mentre di notte la produzione sarà nulla. In Italia l’esposizione ottimale per moduli fissi è verso Sud con un’inclinazione di circa 30-35 gradi: per ogni kW installato un impianto fotovoltaico può produrre in media dai 1.000 kWh al Nord, fino ai 1.500 kWh al Sud, l’anno.

Impianti solari fotovoltaici a concentrazione (CPV) Una particolare tipologia di impianti fotovoltaici è quella a concentrazione, dove la luce solare è concentrata, tramite sistemi ottici, su celle fotovoltaiche. Questi impianti negli ultimi anni hanno visto un notevole sviluppo grazie alla ricerca tecnologica e garantiscono una maggiore efficienza rispetto al fotovoltaico tradizionale. Le immagini ne forniscono un esempio.

Fotovoltaici a concentrazione

Impianti solari fotovoltaici integrati con impianti idroelettrici In Portogallo, nel parco naturale di Peneda-Geres, si è integrato un impianto fotovoltaico con un impianto idroelettrico. L’impianto fotovoltaico galleggia infatti su un bacino idroelettrico e condivide la rete elettrica e i trasformatori per il trasporto dell'energia a valle. L’acqua del bacino, funzionando come uno specchio, migliora l'irradiazione e aumenta la produzione di energia elettrica. I pannelli poi limitano l'evaporazione dell'acqua e la proliferazione delle alghe (facendo ombra), operando quindi in simbiosi.

Impianto di Peneda-Geres

Impianti fotovoltaici galleggianti

Tipologia di Pannelli o Moduli Pannelli di silicio cristallino (monocristallino e policristallino): rappresentano la tipologia più diffusa. Le celle policristalline risultano particolarmente efficienti in termini di conversione della radiazione incidente in energia elettrica.

è Pannelli a film sottile con silicio amorfo o altri materiali. I dispositivi a film sottile con silicio amorfo sono realizzati facendo evaporare alcuni suoi composti con l’idrogeno (il Silano o il Disilano) su supporti rigidi o flessibili come il vetro, la plastica o la lamiera. Altri materiali innovativi con cui realizzare questi pannelli sono il diselenurio di indio e rame (CIS) e il telloruro di Cadmio (CdTe). I pannelli realizzati con questa tecnica sono caratterizzati da rendimenti più bassi rispetto al silicio cristallino, ma hanno prezzi più convenienti e maggiore versatilità di utilizzo. Ulteriore innovazione dei film sottili è la possibilità di utilizzare celle multi giunzione, in cui vari strati di materiale fotovoltaico sovrapposti sfruttano spettri di radiazione solare diversi, aumentandone l’efficienza totale.

Impianti solari termodinamici Gli impianti solari termodinamici, a differenza di quelli fotovoltaici che producono direttamente energia elettrica, utilizzano specchi parabolici per concentrare l’energia solare su un tubo contenente un fluido (in genere un olio minerale o un sale fuso) che può raggiungere temperature tra i 300 e i 500 °C. Questo fluido mediante degli scambiatori di calore genera vapore surriscaldato da inviare ad una turbina per generare elettricità. Uno dei principali vantaggi del solare termodinamico è la sua programmabilità, in quanto l’isolamento termico dei serbatoi in cui è contenuto il fluido garantisce l’utilizzo del calore anche nelle ore in cui il sole è parzialmente coperto dalle nuvole oppure assente. In Sicilia si annovera il progetto sperimentale “Archimede” a Priolo Gargallo con circa 30.000 m2 di specchi parabolici che possiamo osservare nell’immagine.

è Pannelli a concentrazione, caratterizzati da apposite lenti o specchi che convogliano in un unico punto l’energia solare. In genere sono accoppiati a sistemi a inseguimento solare, incrementando di gran lunga il rendimento complessivo del sistema.

Specchi parabolici

Impianti geotermoelettrici

Impianto geotermico in Toscana

Il primo impianto geotermoelettrico è stato realizzato circa 110 anni fa a Larderello in Toscana ad opera del principe Piero Ginori Conti e ancora oggi gli unici impianti di questo tipo sono ubicati in Toscana, nelle province di Grosseto, Pisa e Siena. Un impianto geotermoelettrico ha la funzione di trasformare in energia elettrica l’energia termica presente nel sottosuolo (vapore d’acqua oppure una miscela di acqua e vapore) che si forma grazie al contatto dell’acqua con strati di roccia calda. I bacini sfruttati per la produzione elettrica sono caratterizzati

da temperature superiori ai 150 °C e profondità da poche decine a qualche migliaio di metri. Al fine di limitare l’impatto ambientale dell’impianto, possono anche essere presenti sistemi di abbattimento di alcuni composti presenti nei gas incondensabili (idrogeno solforato e mercurio). Le emissioni in atmosfera di questi tipi di impianti dipendono dalle caratteristiche del fluido geotermico, ma sono comunque inferiori a quelle derivanti da impianti alimentati con combustibile fossile.

Un impianto geotermoelettrico è costituito dai seguenti componenti: • sistema di raccolta, trattamento e convogliamento del fluido geotermico fino all’impianto di produzione dell’energia elettrica (pozzi, sistemi di sicurezza, tubazioni di trasporto, sistemi di separazione acqua-vapore); • sistema di produzione dell’energia elettrica (condotto di ammissione in turbina, turbina-generatore, trasformatore e connessione alla rete elettrica); • sistema di trattamento del vapore esausto (condensatore e relativa pompa di estrazione del condensato, torre di raffreddamento ad aria, sistema di estrazione dei gas incondensabili); • sistema di reiniezione dell’acqua nel bacino geotermoelettrico.

Parco delle Biancane in Toscana (fumarole)

Impianti alimentati da bioenergie

Le bioenergie sono l’insieme di biomasse, biogas e bioliquidi. Per biomassa si intende “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”. Gli impianti variano per tipo di biomassa, tecnologia utilizzata e prodotto finale (solo energia elettrica, energia elettrica combinata con produzione di calore o solo energia termica). Ad esempio, la combustione diretta della biomassa in forni appositi può avvenire in sospensione, su griglia fissa o mobile o su letto fluido. Carbonizzazione, pirolisi e gassificazione sono processi più raffinati e complessi che permettono di

ottenere combustibili intermedi solidi, liquidi e gassosi, più puri rispetto alla fonte di partenza, facilitando l’esercizio dell’impianto e il rispetto delle normative ambientali. Tra questi, la gassificazione ha il vantaggio di essere più versatile, in quanto il syngas (gas di sintesi) ottenuto garantisce elevati rendimenti di combustione ed emissioni più contenute. Le centrali termoelettriche alimentate da biomasse, solide o liquide, effettuano la conversione dell’energia termica, contenuta nella biomassa, in energia meccanica e successivamente in energia elettrica. Anche le dimensioni delle centrali possono variare: si va dalle medie centrali termoelettriche alimentate da biomasse solide, solitamente da cippato di legno, sino ai piccoli gruppi elettrogeni alimentati da biocombustibili liquidi.

Gli impianti più diffusi sono i seguenti: • tradizionali con forno di combustione della biomassa solida, caldaia che alimenta una turbina a vapore accoppiata ad un generatore; • con turbina a gas alimentata dal syngas, ottenuto dalla gassificazione delle biomasse in ciclo semplice o combinato con turbina a vapore; • termoelettrici ibridi, che utilizzano biomasse e fonti convenzionali (il caso più frequente è la co-combustione della biomassa e della fonte convenzionale nella stessa fornace); • alimentati da bioliquidi (oli vegetali, biodiesel), costituiti da motori accoppiati a generatori (gruppi elettrogeni). Esistono quindi impianti che possono generare solo calore, solo energia elettrica o entrambe le forme di energia contemporaneamente. Quest’ultimo uso, detto cogenerazione, qualora possibile, è quello più efficiente. Le bioenergie, se utilizzate all’interno di un ciclo locale di produzione-utilizzazione nel rispetto del patrimonio forestale e della biodiversità, rappresentano una risorsa energetica rinnovabile davvero preziosa. A lato le tabelle con il potere calorifico inferiore di riferimento dei principali combustibili, a confronto con il potere calorifico di alcuni combustibili rinnovabili.

Combustibili Tradizionali1 PCI (kcal/kg) Lignite

2.500

Carbon fossile

7.400

Carbon di legna

7.500

Gas naturale Olio combustibile

8.250 kcal/m3 9.800

Gasolio

10.200

Distillati leggeri

10.400

GPL

11.000 1

Fonte BEN

Combustibili Rinnovabili2 PCI SS3 (kcal/kg)

Legno triturato, CDR, sansa di olive, girasole in pellet 3

Paglia di grano, segale e orzo

4.200

Vinacce

4.300

Sansa

4.300

Ceduli a rotazione breve

4.400

Gusci di noci, mandorle e pinoli

4.400

Legna

4.500

Corteccia

4.600

Residui di potatura

4.600

2 Fonte UNI/TS Potere calorifico inferiore alla sostanza secca, arrotondato

Due particolari bioenergie: il biogas e i bioliquidi

Gruppi elettrogeni

Digestore in un impianto biogas agricolo

Il biogas, costituito prevalentemente da metano CH4 (almeno il 50%) ed anidride carbonica CO2, si origina dalla fermentazione anaerobica di materiale organico di origine vegetale ed animale. La definizione corretta parla di “gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas” a seconda dell’origine e modalità di fermentazione. Tutti i tre tipi di gas derivano da molteplici matrici organiche: rifiuti conferiti in discarica cioè la frazione organica dei rifiuti urbani, fanghi di depurazione, deiezioni animali, scarti di macellazione, scarti organici agro-industriali, residui colturali, colture energetiche. Gli impianti termoelettrici a biogas effettuano la conversione dell’energia termica contenuta nel biogas in energia meccanica e successivamente in energia elettrica. Nel caso, molto comune, di impianti alimentati da biogas prodotto nelle discariche di rifiuti urbani, le

parti principali dell’impianto sono le seguenti: • sezione di estrazione del biogas da discarica (pozzi di captazione, linee di trasporto, collettori di raggruppamento); • sezione di aspirazione e condizionamento del biogas da discarica (collettore generale, separatori di condensa, filtri, aspiratori); • sezione di produzione dell’energia elettrica (gruppi elettrogeni) e torcia (dispositivo di sicurezza per bruciare l’eventuale biogas non combusto nella sezione di produzione energetica).

Pozzo di raccolta del biogas e del percolato

Nel caso dei biogas agricoli, ovvero i biogas non derivanti da discarica, lo schema impiantistico prevede, al posto della sezione di estrazione, una sezione di stoccaggio della biomassa (in genere in apposite trincee o silobag), produzione (uno o più digestori, in genere riscaldati per accelerare il processo di trasformazione della matrice organica in biogas) e raccolta (gasometro) del biogas, poi inviato ai gruppi elettrogeni per produrre energia elettrica. La biomassa utilizzata deriva da colture dedicate “no-food” o da scarti di vegetazione, con l’aggiunta eventualmente di una parte di liquami zootecnici, quale componente acquosa. Inoltre il digestato, prodotto finale in cui si è trasformata la biomassa, può essere utilizzato, con opportuni accorgimenti, come ammendante in agricoltura. In questi impianti è possibile infine produrre il biometano, un biocarburante per autotrazione o per l’immissione in rete, aiutando il nostro Paese, a raggiungere l’obiettivo del 10% nel settore trasporti.

Con il termine bioliquido si intende un combustibile liquido utilizzato a fini energetici diversi dal trasporto, prodotto da una biomassa. Comunemente si parla di olio vegetale, ottenuto dalla spremitura dei semi di alcune piante come il girasole, la soia, la colza, la palma ecc. L’olio viene normalmente stoccato in grandi cisterne e poi riscaldato per essere utilizzato nei motori a combustione interna. Un esempio di questi impianti è rappresentato dall’immagine qui sotto. Alcune di queste piante vengono coltivate in Italia, dunque l’olio che ne deriva non percorre lunghi tragitti per arrivare all’impianto di produzione di energia elettrica. Altre invece, come la palma, sono originarie dell’Indonesia, che si trova a circa 30.000 km dall’Italia. Il più grande impianto nel nostro paese alimentato a bioliquidi è quello di Monopoli (BA). Dal 2012 i bioliquidi, ai fini dell’incentivazione, devono essere anche sostenibili, come previsto da una specifica Direttiva europea. Non possono quindi derivare da coltivazioni in aree ad elevata biodiversità, come ad esempio, le aree protette o in quelle ad alta concentrazione di carbonio come le foreste o le praterie.

Serbatoi per l’olio vegetale e camini

Inquinamento Atmosferico in pillole Non tutte le fonti rinnovabili sono uguali La tabella successiva vuole fornire un’indicazione di massima di quanto ogni tipo di impianto sia capace di trasformare la sua fonte in energia elettrica, considerando il numero medio di ore di funzionamento (prendendo, ad esempio, un impianto di taglia unitaria pari a 1 MW). POTENZA (kW) x TEMPO (h) = ENERGIA (kWh)

Impianti FER con potenza pari a 1 MW Tipo di impianto

Produzione annua MWh

Eolico

1.700 - 2.000

Bioenergie

6.000 - 7.000

Geotermico

7.000 - 8.000

Idroelettrico

3.000 - 5.000

Fotovoltaico

1.000 - 1.400

1 MWh = 1.000 kWh Una famiglia italiana consuma mediamente ogni anno circa 3.000 kWh = 3 MWh

I principali fattori dell’inquinamento atmosferico sono: • l’industria; • i trasporti; • il riscaldamento degli edifici; • la combustione nelle centrali elettriche.

Queste attività liberano nell’aria ossidi di carbonio (CO e CO2), ossidi di zolfo (SO2 e SO3), ossidi di azoto (NO2 e NO3), piombo, polveri sottili ecc. La CO2 è uno dei gas che provoca l’aumento dell’effetto serra, cioè della quantità di calore che rimane intrappolato nell’atmosfera, causando un aumento della temperatura media.

Un’atmosfera più calda provoca una maggiore evaporazione e pertanto un incremento dell’intensità delle piogge che possono, su territori fragili come quelli già oggetto di deforestazione o cementificazione, dare origine a fenomeni di dissesto idrogeologico (alluvioni o frane), nonché lo scioglimento dei ghiacciai con il conseguente innalzamento del livello del mare.

Ossidi di Azoto e Biossidi di Zolfo causano le piogge acide. Le piogge acide sono la trasformazione degli ossidi di azoto e di zolfo in acido nitrico e solforico per reazione con l’umidità atmosferica. Le più importanti e pericolose conseguenze per l’ambiente sono: danni agli ecosistemi, malattie dell’apparato respiratorio e relativo aumento dei costi del sistema sanitario, danni ai monumenti ecc. Ma se ne potrebbero elencare tante altre!

Impianti a maree

I movimenti marini che possono fornire, con adeguate tecnologie, energia elettrica rinnovabile sono tre: le maree, le correnti marine e il moto ondoso. L’azione gravitazionale sul mare compiuta costantemente dalla luna e, in misura minore, dal sole, genera le maree: esse nascono dal movimento orizzontale dell’acqua marina che insegue i corpi celesti. Come accade per l’impianto di La Rance in Francia, che potete vedere nell’immagine, durante l’alta marea è possibile racchiudere all’interno di un bacino artificiale l’acqua che si accumula nei pressi delle coste.

In questo modo, durante la bassa marea, il bacino si trova a racchiudere l’acqua ad un livello superiore a quello del mare. Analogamente a quanto avviene per un impianto idroelettrico tradizionale, una volta aperte le paratoie che delimitano il bacino, il movimento dell’acqua uscente dal bacino stesso potrà essere trasformato in energia elettrica tramite turbine.

I movimenti marini che forniscono energia elettrica rinnovabile sono: le maree, le correnti marine e il moto ondoso 42

IMPIANTi a correnti marine

Le correnti marine si sviluppano, al di sotto della superficie del mare, a causa di una variazione di temperatura dell’acqua. Tali correnti possono essere invece sfruttate in maniera simile al vento: la corrente fa muovere un rotore, formato da più pale e collegato ad un asse verticale montato a una piattaforma galleggiante; la rotazione è trasferita, tramite un moltiplicatore di giri, a un generatore elettrico posto all’interno della piattaforma.

Impianto Kobold Stretto di Messina

Le correnti marine si sviluppano, al di sotto della superficie del mare, a causa di una variazione di temperatura dell'acqua. tali correnti possono essere sfruttate in maniera simile al vento 43

Impianti a moto ondoso La conversione dell’energia da moto ondoso avviene attraverso diversi sistemi: • i sistemi ancorati sul fondale sono piccole strutture composte da un cilindro cavo, riempito d’aria, che si muove in verticale al passaggio dell’onda mentre la parte inferiore, ancorata al fondale, ha al suo interno un generatore elettrico che trasforma il moto verticale del cilindro in energia elettrica; • i sistemi con apparati galleggianti sono un insieme di corpi cilindrici galleggianti, collegati da giunti articolati, posti in mare aperto. Il passaggio dell’onda mette in moto dei pistoni idraulici interni ai cilindri che alimentano motori collegati ad un generatore elettrico; • i sistemi a colonna d’acqua oscillante sono gli unici impianti a moto ondoso on-shore. Sono costituiti da una camera in calcestruzzo, posta sulla costa, all’interno della quale può entrare l’acqua marina: il livello del mare si alza e si abbassa per effetto delle onde, le quali provocano un movimento dell’aria all’interno della camera. Di seguito si riporta una breve descrizione dei sistemi più comuni, classificati in base al principio di sfruttamento del moto ondoso.

Sistemi ancorati sul fondale Archimedes Wave Swing (AWS)

Stiamo parlando di una tecnologia off-shore (costruita in mare) costituita da una struttura sommersa. zLa parte superiore della struttura è costituita da un cilindro cavo in acciaio, riempito di aria, che si muove in verticale sotto l’azione della variazione di pressione esercitata dal passaggio dell’onda mentre la parte inferiore della struttura è fissata al fondale. L’aria all’interno della camera cilindrica si comporta, in altri termini, come una molla che si comprime o si estende a seconda che la cresta o la valle dell’onda si presenti al di sopra della parte galleggiante della

struttura. Esiste un impianto funzionante di questo tipo lungo le coste del Portogallo, posizionato su un fondale di circa 40 metri e costituito da una struttura cilindrica di 9 metri di diametro e 18 di altezza, con una potenza massima di circa 2 MW. In Toscana, nel 2014, è stato installato un prototipo sperimentale da 150 kW, posizionato a 2,8 km dalla costa. In caso di mare particolarmente mosso l’impianto si deposita sul fondo marino a circa 50 m di profondità.

tecnologia off-shore costruita in mare costituita da una struttura sommersa 44

Sistemi con apparati galleggianti

Sistemi a colonna d’acqua oscillante

Pelamis

Oscillating Wave Column (OWC)

E’ un insieme di corpi cilindrici galleggianti e collegati fra loro tramite giunti articolati, posizionati in mare aperto. Al passaggio dell’onda i giunti si spostano in maniera perpendicolare alla direzione dell’onda: gli spostamenti mettono in moto dei pistoni idraulici interni al dispositivo che alimentano dei motori idraulici collegati ad un generatore elettrico. I prototipi finora realizzati sono composti normalmente da 3-4 grossi cilindri collegati tra loro, aventi ciascuno un diametro di 3,5 m. L’impianto di Orkney, Regno Unito, ha una lunghezza complessiva di 150 metri per una potenza di 750 kW.

un insieme di corpi cilindrici galleggianti e collegati fra loro tramite giunti articolati, posizionati in mare aperto 46

Si presentano come strutture semisommerse, generalmente costruite sulla costa, realizzate in acciaio o calcestruzzo, costituite da una camera all’interno della quale il livello dell’acqua si alza e si abbassa per effetto delle onde. L’onda ascendente in entrata provoca una compressione dell’aria presente all’interno della camera nella cui parte superiore è installata la turbina che viene così messa in rotazione. L’onda discendente invece provoca una decompressione anch’essa sfruttata per mettere in moto la medesima turbina. In questi impianti infatti vengono impiegate turbine in grado di mantenere lo stesso senso di rotazione pur funzionando con due flussi d’aria in direzioni opposte (compressione e decompressione).

Il funzionamento di tipo pneumatico presenta il vantaggio di non sottoporre la turbina e le altre parti meccaniche all’azione corrosiva diretta dell’acqua marina. Le potenze massime raggiungibili si aggirano fra i 500 ed i 1.000 kW, con diametri della turbina compresi fra i 2 ed i 3,5 m, in grado di produrre un apprezzabile effetto volano che riduce le fluttuazioni di potenza. Nel mondo esistono diversi esempi di impianti OWC. In Europa sono operativi l’impianto di Pico delle Azzorre (Portogallo) e quello sull’isola di Islay (Regno Unito).

strutture semisommerse, generalmente costruite sulla costa, realizzate in acciaio o calcestruzzo 47

Eâ&#x20AC;&#x2122; un concetto per noi fondamentale. Ma cosa si intende per efficienza energetica?

cos'e ' l'efficienza energetica? L’efficienza energetica è la capacità di sfruttare al meglio l’energia di cui si dispone, riuscendo quindi a soddisfare i tanti e diversi bisogni col minor consumo possibile di energia. I termini efficienza energetica e risparmio energetico sono utilizzati spesso, ed erroneamente, come sinonimi: ovvero come concetti che hanno lo stesso significato. Vedremo invece, aiutandoci con qualche esempio, che esiste una profonda differenza tra loro. Fare efficienza energetica non vuol dire infatti solo “risparmiare” (che potrebbe significare rinunciare a qualcosa), bensi continuare a fare le stesse cose utilizzando meno energia. Se volessimo risparmiare sulle spese per il riscaldamento della nostra casa, potremmo semplicemente abbassare la temperatura dei termosifoni, ottenendo cosi un bel risparmio energetico sulla bolletta. Non tutto è cosi semplice però, in quanto il risultato sarebbe quello di una diminuzione della temperatura interna della nostra abitazione e quindi di una sgradevole sensazione di freddo. Ci sarebbe un’altra soluzione: l’efficienza energetica. In che modo? Sostituendo le vecchie finestre con infissi più moderni come quelli che non lasciano uscire il calore dall’interno ed entrare il freddo dall’esterno. In questo caso, anche spegnendo il riscalda-

mento non soffriremmo il freddo. Perché? Cambiando le finestre la nostra casa avrebbe bisogno di meno calore per rimanere ad una temperatura adeguata anche nei freddi inverni. Questo è un classico esempio di come fare efficienza energetica. Ne volete un altro? Anche sostituire una vecchia lampadina ad incandescenza (che spreca molta più energia) con una più moderna, come quelle a basso consumo, o con i sistemi a led, consentirà alla vostra famiglia di consumare meno energia elettrica avendo magari anche una luce più forte nella varie camere. La normativa sta facendo la sua parte: ad esempio, sono fuori mercato le lampade ad incandescenza che sprecano molta più energia di quanto non facciano le lampade a basso consumo e i recenti sistemi a led. La ricerca e l’innovazione per introdurre nuovi materiali per l’edilizia (coibentazione e infissi ad alte prestazioni), impianti termici ad alta efficienza (caldaie a condensazione, pompe di calore, motori ad alta efficienza, ecc.) ma anche sistemi di gestione integrata dei distretti industriali o le innovazioni tecnologiche nel settore dei trasporti, garantiscono un miglioramento dell’efficienza in tutti gli ambiti coinvolti. Quindi, in questo senso, l’efficienza energetica va dalla scelta dei materiali per la progettazione in edi-

lizia all’acquisto di apparecchiature o autovetture a basso consumo energetico, al più complesso sistema di tecniche e tecnologie che permettono ai distretti industriali di ridurre il proprio fabbisogno energetico per l’espletamento delle loro funzioni, pur mantenendo la stessa qualità di prodotto o di bene erogato. Immaginando di voler rendere “efficiente” un edificio è necessario, partendo da un’analisi dei consumi energetici, dei materiali presenti, nonché degli impianti installati, pianificare gli interventi in base al budget a disposizione e all’obiettivo da raggiungere. Si può intervenire sul sistema di riscaldamento/ raffrescamento sostituendo gli impianti termici e coibentando meglio l’edificio anche utilizzando l’ombreggiatura di tende o piante. Si può intervenire direttamente anche sui consumi elettrici rivedendo l’impianto di illuminazione, sostituendo lampadine a basso consumo, spegnendo le luci di standby degli apparecchi o installando impianti fotovoltaici anche del tipo “plug and play”. Infine si può fare efficienza nel settore idrico utilizzando ad esempio l’acqua piovana per gli scarichi dei bagni. In questo opuscolo, ben coscienti dell’ampiezza della tematica da affrontare, ci si limiterà a riportare solo l’aspetto della coibentazione termica degli edifici.

Certificazione energetica degli edifici La Certificazione energetica degli edifici è un Attestato obbligatorio dal 2009 che colloca ogni «casa» in una classe energetica (dalla A alla G) in relazione al fabbisogno di energia necessaria al riscaldamento invernale, al raffrescamento estivo e alla produzione di acqua calda per usi sanitari. Tale fabbisogno di energia dipende dalla zona climatica, dall’esposizione, dall’isolamento dell’edificio, dal tipo di impianto di riscaldamento, dall’utilizzo di fonti rinnovabili (solare, geotermico) ecc.

L'efficienza energetica e' la capacita' di sfruttare al meglio l'energia di cui si dispone, riuscendo quindi a soddisfare i tanti e diversi bisogni col minor consumo possibile di energia 50

Efficienza negli edifici: mettiamo il cappotto alla casa

la coibentazione termica e ' una tecnica che ci permette di ridurre la dispersione di calore in inverno e l'eccessivo surriscaldamento degli ambienti in estate Isolamento interno

Dispersione di calore in un edificio

Rimanendo nel settore edilizio proveremo a soffermarci su un’altra tecnica utilissima per rendere più efficiente dal punto di vista energetico la nostra casa: la coibentazione termica. In Italia i consumi per riscaldare le case e per produrre acqua calda rappresentano circa il 30% dei consumi energetici e circa il 25% delle emissioni totali di CO2. Valori quindi molto alti anche in considerazione del fatto che parte di questa energia viene dispersa nell’ambiente attraverso finestre, muri e tetti vecchi e non efficienti. Un esempio è fornito dalla figura qui sopra. La coibentazione termica è quindi una tecnica che ci permette di ridurre la dispersione di calore in inverno e l’eccessivo surriscaldamento degli ambienti in estate. Come si ottiene? Aggiungendo un particolare strato

Isolamento esterno

di materiale isolante all’esterno, all’interno dell’edificio o nell’intercapedine delle pareti con schiume o argilla espansa. Tre soluzioni diverse che presentano però vantaggi e svantaggi: lavorando all’interno dell’abitazione andremo infatti a limitare lo spazio abitabile, mentre operando all’esterno dell’edificio (soluzione tra l’altro più costosa) andranno scelti con particolare attenzione i materiali da utilizzare, soprattutto se l’edificio

un'altra tecnica utilissima per rendere piu' efficiente dal punto di vista energetico la nostra casa: la coibentazione termica

Isolamento del sottotetto

sorge in un centro storico di particolare pregio. Da un punto di vista tecnico, poi, alcune scelte sono quasi obbligate: per il sottotetto conviene isolare il pavimento del sottotetto stesso utilizzando dei rotoli da stendere, se invece si è in presenza di una mansarda conviene ottimizzare l’intervento, intervenendo dall’esterno, unitamente all’impermeabilizzazione del tetto. C’è un’ampia scelta di materiali, che si trovano comunemente in commercio sotto forma di pannelli rigidi, rotoli da stendere o schiume espanse, naturali (ad esempio lana di legno, argilla espansa, sughero, legno ecc.) o artificiali (poliestere, lana di vetro, lana di roccia ecc.). Un secondo tipo di intervento sugli edifici riguarda il controllo della tenuta dei serramenti, compreso il cassonetto presente sopra le finestre dove viene ar-

rotolata la classica persiana in plastica o legno. È possibile sostituire gli infissi utilizzando ad esempio quelli dotati di vetro camera o doppio vetro, sostituire le sole guarnizioni, applicare delle pellicole solari riflettenti sui vetri oppure utilizzare dei tendaggi pesanti alle finestre, facendo attenzione a non coprire però i caloriferi. Un ulteriore accorgimento può essere l’installazione di valvole termostatiche su questi ultimi che, regolando automaticamente l’afflusso di acqua calda al radiatore, permettono di spegnere il calorifero una volta raggiunta la temperatura scelta per l’ambiente, misurata da un sensore incorporato nella manopola stessa. Chiudendo poi i caloriferi negli ambienti non utilizzati si ha un ulteriore risparmio di combustibile e più in generale di emissioni in atmosfera.

Uno sguardo rivolto sempre in avanti per garantire alle nuove generazioni un futuro migliore!

L'Agenda 2o3o e lo Sviluppo Sostenibile L’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile è un pro- genda 2030, dimostrando come gli obiettivi non pogramma d’azione che è stato approvato dalle Nazioni tranno essere raggiunti agendo da soli, in modo auUnite il 25 settembre tonomo, ma potranno 2015. essere conseguiti solo SCONFIGGERE SCONFIGGERE PARITÀ DI GENERE ISTRUZIONE SALUTE LA POVERTÀ LA FAME DI QUALITÀ E BENESSERE con la collaborazione Il documento è nato daltra i diversi protagonila necessità di avere una sti in gioco. All’interno visione globale per lo dell’Agenda 2030 trosviluppo sostenibile. Ma IMPRESE, RIDURRE LE ACQUA PULITA ENERGIA PULITA LAVORO DIGNITOSO viamo 17 Obiettivi di INNOVAZIONE E DISUGUAGLIANZE E SERVIZI E ACCESSIBILE E CRESCITA cosa significa sviluppo INFRASTRUTTURE IGIENICO-SANITARI ECONOMICA sviluppo sostenibile sostenibile ? (anche noti come SuLa parola comprenstainable Development de due concetti molto VITA VITA CONSUMO CITTÀ E COMUNITÀ LOTTA CONTRO Goals). SOTT’ACQUA SULLA TERRA E PRODUZIONE SOSTENIBILI IL CAMBIAMENTO importanti: da un lato RESPONSABILI CLIMATICO Non è certamente un quello di sviluppo, e caso che il 17° ed dall’altro quello di sosteultimo obiettivo sia nibilità. La definizione PARTNERSHIP PACE, GIUSTIZIA E proprio quello della PER GLI OBIETTIVI ISTITUZIONI SOLIDE più famosa che è possiPartnership per gli bile trovare in molti libri obiettivi, il che signie nella letteratura più in fica maggiore collabogenerale, è quella data razione ed integraziodal Rapporto Brundtne tra i diversi Paesi. land (1987): “lo sviluppo sostenibile è una forma di sviluppo che risponde alle necessità del presente, Gli obiettivi vanno raggiunti entro il 2030 e riguardano senza compromettere la capacità delle generazioni aree tematiche diverse, abbracciando tutte le dimenfuture di soddisfare le proprie necessità”. sioni della vita umana e del pianeta: dalle persone agli Da questa definizione possiamo facilmente intuire ecosistemi, dalla cultura alla crescita economica. come lo sviluppo sostenibile mette al centro il be- Di seguito sono evidenziati tre obiettivi che coinvolnessere delle persone di oggi, con lo sguardo rivolto gono maggiormente le attività del GSE, ma ricordiaal futuro. I 193 Paesi membri dell’Organizzazione mo che tutti gli obiettivi sono ugualmente importanti e delle Nazioni Unite (ONU) hanno sottoscritto l’A- che andranno raggiunti insieme.

Quali obiettivi coinvolgono di piu 'l'azione del GSE? Energia pulita e accessibile Sicuramente il 7° Goal - Energia pulita e accessibile, chiama in causa anche il GSE: perché prevede di assicurare a tutti l’accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni. L’obiettivo, nel dettaglio, prevede i seguenti punti: ENERGIA PULITA E ACCESSIBILE

7.1) Entro il 2030, garantire l’accesso universale ai servizi energetici a prezzi accessibili, affidabili. 7.2) Entro il 2030, aumentare notevolmente la quota di energie rinnovabili nel mix energetico globale. 7.3) Entro il 2030, raddoppiare il tasso globale di miglioramento dell’efficienza energetica. 7.4) Incentivare entro il 2030 la cooperazione internazionale per sostenere ricerca, investimenti e sviluppo di nuove tecnologie legate all’energia pulita - comprese le rinnovabili, l’efficienza energetica e le tecnologie più avanzate e pulite per sfruttare i combustibili fossili. 7.5) Espandere entro il 2030 le infrastrutture di rete e migliorare le tecnologie degli impianti per fornire servizi energetici moderni e sostenibili, specialmente nei Paesi meno sviluppati, sulle isole e nei Paesi privi di accesso al mare, conformemente ai loro rispettivi programmi statali.

FATTI E CIFRE Una persona su cinque non ha accesso all'energia

è Obiettivo-chiave di lungo termine è la produzione di energia a bassa intensità di carbonio

è 3 miliardi di persone dipendono da legno, carbone, carbonella o concime animale per cucinare e per scaldarsi

è L’energia è il principale responsabile del cambiamento climatico, rappresentando circa il 60% delle emissioni di gas serra globali

Fonte: UNRIC

gli obiettivi potranno essere conseguiti solo con la collaborazione tra i diversi protagonisti in gioco 56

Consumo e produzione responsabili Questo obiettivo vuole rivedere il modello tradizionale di economia (meglio noto come modello di economia lineare: estrazione, produzione, consumo, smaltimento), introducendo un concetto nuovo, ma che si sta facendo sempre più strada e sta ottenendo grandi consensi, quello di economia circolare (che approfondiremo meglio nella pagina successiva). Il modello lineare, infatti, si è dimostrato come un modello inefficiente che ha creato non pochi sprechi. Le risorse del nostro Pianeta non sono disponibili in maniera illimitata. Ricordiamoci, infatti, che la popolazione mondiale è in costante crescita e con lei anCONSUMO E PRODUZIONE RESPONSABILI

Agire per il clima che i consumi, ciò portando ad una crisi del modello economico fino ad oggi più diffuso: quello, appunto, lineare. Il tema delle risorse è diventato, per questo motivo, centrale all’interno del dibattito attuale sullo sviluppo sostenibile. Viviamo, infatti, in un mondo che si è sviluppato, per la maggior parte, intorno ad un consumismo senza freni, e che non ha considerato l’importanza del riciclo. L’obiettivo però non pone l’attenzione soltanto sul lato del consumo, ma anche sul lato della produzione, portando le imprese a ridurre il loro impatto sull’ambiente.

Le risorse del nostro Pianeta non sono disponibili in maniera illimitata Lo sapevate che: 4Esiste un indicatore, riconosciuto a livello globale, chiamato Material footprint (che significa letteralmente “impronta materiale”), che indica sostanzialmente il livello di consumo delle risorse materiali che vengono prese dall’ambiente per produrre nuovi beni. Come è facile immaginare, questo indicatore è molto aumentato, se lo confrontiamo con il passato. 4Il concetto di consumo e produzione sostenibili non è del tutto nuovo, perché lo possiamo trovare già all’interno del piano di attuazione di Johannesburg, adottato nel 2002 in occasione del vertice mondiale sullo sviluppo sostenibile.

4La prima definizione di Economia Circolare risale al 1970, ma ha iniziato a prendere piede quando l’ex marinaio Dame Ellen MacArthur ha istituito la Ellen MacArthur Foundation nel 2010 per promuovere il concetto.

Da allora, diverse celebrità hanno dato il loro sostegno all’economia circolare: tra queste, Brad Pitt, membro fondatore del Cradle to Cradle Products Innovation Institute, Arnold Schwarzenegger, Meryl Streep, Susan Sarandon e Will.i.am.

Ultimo, ma non per questo meno importante obiettivo di sviluppo sostenibile che ci chiama in causa per competenza è il 13° Goal - Agire per il Clima - Promuovere azioni, a tutti i livelli, per combattere i cambiamenti climatici. Abbiamo già visto come il fenomeno del cambiamento climatico sia in crescente diffusione, e si manifesti soprattutto attraverso un innalzamento della temperatura media globale. Abbiamo anche visto come la sua minaccia sia stata affrontata in prima battuta dal Protocollo di Kyoto. E’ un fenomeno che riguarda tutto il pianeta, e nessuno di noi può tirarsi indietro! Anche solo considerando la nostra vita quotidiana, ci accorgiamo che le condizioni meteorologiche stanno cambiando, il livello dei mari sta aumentando, e sentiamo sempre più parlare di fenomeni meteorologici estremi e distruttivi (uragani, inondazioni, ondate di calore e siccità). LOTTA CONTRO IL CAMBIAMENTO CLIMATICO

Il 13° obiettivo enunciato dalle Nazioni Unite mette al centro proprio l’urgenza di combattere questi fenomeni in modo integrato e coeso. In particolare, l’obiettivo prevede l’adozione da parte dei singoli Paesi aderenti al programma di misure urgenti per combattere il cambiamento climatico ed i suoi impatti sul pianeta, i sistemi naturali e gli animali.

La sfida del cambiamento climatico e cio' che facciamo per affrontarla definira' noi, la nostra era e, in ultima istanza, l'impronta globale che lasceremo Segretario generale delle Nazioni Unite Ban Ki-moon, 2007

Cosa ci dicono le Nazioni Unite sul tema del cambiamento climatico? Dal 1880 al 2012, la temperatura media globale è aumentata di circa 0,85°C. Tra il 1981 e il 2000, a causa del clima più caldo, la produzione di mais, di grano e di altre coltivazioni è diminuita, a livello globale, di 40 milioni di tonnellate all’anno.

Dal 1901 al 2010, il livello globale medio dei mari si è alzato di 19 cm. Questo come conseguenza dell’espansione degli oceani a causa del riscaldamento globale e dello scioglimento dei ghiacci.

Dal 1990 le emissioni globali di anidride carbonica sono aumentate di circa il 50%.

uu E’ ancora possibile limitare l’aumento della temperatura media, rispetto ai livelli passati, ma prima è necessario cambiare il nostro comportamento! tt 59

L'economia circolare e il modello delle 3R Abbiamo già accennato al concetto di economia circolare, ma qual è il punto di forza del modello di economia circolare? La chiave di risposta la troviamo nel nome stesso: si rimettono in circolo vecchi prodotti che non si usano più, per soddisfare nuove esigenze (dando loro una vera e propria vita nuova). Si tratta in buona sostanza di un modello economico, di produzione e di consumo, molto più consapevole, dove si dà molta importanza alla valorizzazione dei rifiuti. In questo modello, infatti, è la stessa nozione di rifiuto che viene radicalmente capovolta: da “rifiuto” a “risorsa”. Secondo uno studio condotto dalla Ellen MacArthur Foundation (fondazione nata nel 2010, il cui obiettivo principale è quello di accelerare la transizione verso l’economia circolare del sistema-mondo), entro il 2030 l’economia circolare potrebbe portare 1.800 miliardi di euro di beneficio economico, incentivare l’occupazione, far crescere il Pil di circa il 7%, portare la produttività annua a + 3%. Il modello di economia lineare

“Prendi una cosa qualsiasi in natura e scoprirai che è legata a tutto il resto dell’universo” John Muir (1838-1914) Naturalista e attivista scozzese: dietro questa frase si nasconde l’interconnessione che ci unisce tutti. John Muir ci parla di un mondo dove ogni cosa è capace di rigenerarne un’altra, e così via. Il suo principio è molto in linea con il nuovo modello di economia circolare: dare valore agli scarti provenienti dai consumi, allungare il ciclo di vita dei prodotti, sviluppare un sistema economico basato sulla condivisione (sharing economy).

L'uso intelligente delle risorse e 'uno degli elementi principali dello sviluppo sostenibile

diminuendo gli sprechi, facendo di più con meno

è RIUSARE dando una seconda vita alle cose. Il ciclo di vita di un oggetto, prodotto, materiale, non si esaurisce, ma trova sempre un nuovo utilizzo

è RICICLARE

Il modello di economia circolare

RIFIUTI

GETTA

USA

PRODUCI

ESTRAI

Il modello dell’economia circolare si sviluppa attorno al principio delle 3R:

RIDURRE

MATERIE PRIME RISORSE NATURALI

Le 3R

progettazione

RICICLAGGIO produzione scarto

recuperando gli scarti apparentemente non riutilizzabili Sono tre semplici gesti che possono essere messi in atto da noi tutti e che, se portati avanti con costanza e tenacia, possono essere davvero di grande aiuto per il nostro pianeta, nonché per l’economia in generale.

raccolta rifiuto distribuzione uso

L'attivita ' formativa del GSE...

Un p ic costr colo pae sin uito d quint a una o a ele ment di Ud are in carta e... , plas di ve tica, tr la cube o, feltro e na tti di ghiac per a c v mond vicinarsi io al o del l’effic ienza

e i canali social

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' L’energia sostenibile, pulita e rispettosa ' dell’ambiente che ci circonda, e ' il nostro futuro Per saperne di più, scrivete a GSEincontraleScuole@gse.it per un viaggio virtuale nel mondo dell’energia...

Glossario Archimedes Wave Swing - AWS (sistemi ancorati sul fondale): tecnologia off-shore, cioè realizzata in mare, che sfrutta le variazioni di quota della superficie libera delle onde, per movimentare in verticale un cilindro cavo la cui parte inferiore è ancorata al fondale marino. Il moto verticale del cilindro viene trasformato in energia elettrica da un generatore elettrico. Biocarburanti: carburanti liquidi o gassosi per i trasporti ricavati dalla biomassa. Bioenergie: insieme di biomasse, biogas e bioliquidi. Biogas: miscela di vari tipi di gas (per la maggior parte metano e anidride carbonica) prodotto dalla fermentazione batterica anaerobica dei residui organici provenienti da rifiuti, vegetali in decomposizione, carcasse in putrescenza, liquami zootecnici o fanghi di depurazione, scarti dell’agroindustria. Il biogas si forma spontaneamente nelle discariche. Bioliquidi: combustibili liquidi per scopi energetici diversi dal trasporto, compresi l’elettricità, il riscaldamento ed il raffreddamento. Biomassa: 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. Cogenerazione: produzione combinata di energia elettrica ed energia termica in uno stesso impianto, con il vantaggio di garantire un significativo risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati.

Corrente marina: massa di acqua marina in movimento rispetto all’acqua che la circonda e dalla quale si può differenziare per densità, salinità, temperatura o colore. Economia circolare: modello di economia basato sulla circolarità: tutte le attività, a partire dall’estrazione delle materie prime, alla progettazione e produzione del bene, sono organizzate in modo tale che il rifiuto a cui si arriva diventa “risorsa” da utilizzare nello stesso ciclo oppure in un altro ciclo di prodotto, riducendo quindi al minimo gli scarti. Il concetto centrale è quindi basato sul fatto che il “rifiuto” non ha un valore nullo, bensì viene concepito come una risorsa in grado di generarne un’altra, come Madre Natura ci ha insegnato. Economia lineare: modello di economia tradizionale caratterizzato dalle fasi di estrazione delle materie prime, lavorazione e produzione di un bene, consumo o utilizzo del bene, fino a quando lo stesso diventa rifiuto e deve essere smaltito. Efficienza energetica: capacità di sfruttare l’energia adottando comportamenti e misure che consentano il risparmio energetico mediante la riduzione di perdite e sprechi, ovvero ridurre il consumo di energia a parità di servizio o prodotto fornito. Energia: capacità di un corpo o di un sistema di compiere un lavoro. L’energia non può essere creata, ma soltanto trasformata in varie forme (elettrica, chimica, termica ecc.). Energia elettrica: forma di energia molto pregiata in quanto facilmente trasportabile da un luogo ad un altro per mezzo delle linee elettriche (elettrodotti).

Energia eolica: energia cinetica presente nel vento, che può essere sfruttata per produrre energia meccanica e elettrica. Energia idraulica: energia ottenuta a seguito della caduta dell’acqua attraverso un dislivello; è una risorsa naturale disponibile ove esista un considerevole flusso costante d’acqua. Energia geotermica: energia immagazzinata sotto forma di calore nella crosta terrestre. Energia meccanica: energia potenziale o cinetica posseduta dai corpi posti ad una certa altezza o in movimento. Energia rinnovabile: energia proveniente da fonti rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare, aerotermica, geotermica, idrotermica e oceanica, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas. Energia solare: energia associata alla radiazione solare. Rappresenta la fonte primaria di energia sulla Terra. Energia termica: energia data dal movimento delle molecole all’interno dei corpi che aumenta con l’innalzamento della temperatura. Fonti fossili: fonti disponibili in quantità limitata, quali petrolio, gas e carbone, derivanti della trasformazione di sostanze organiche. La loro formazione ha richiesto tempi molto lunghi e processi complessi come la fossilizzazione. Fonti rinnovabili: fonti non esauribili e non fossili, quali sole, onde, vento, acqua, calore della terra e bioenergie.

Impianto alimentato da bioenergie: impianto che converte, dopo un trattamento preliminare della materia prima, l’energia termica contenuta nella stessa in energia meccanica e successivamente in energia elettrica. Impianto eolico: impianto che trasforma l’energia cinetica del vento in energia elettrica. I generatori eolici o aerogeneratori convertono direttamente l’energia cinetica del vento in energia meccanica, che può essere utilizzata per il pompaggio, per usi industriali e soprattutto per la generazione di energia elettrica. Impianto eolico off-shore: wind-farm costruite in mare. Rappresenta un’utile soluzione per quei paesi densamente popolati e con forte impegno del territorio che si trovano vicino al mare. Impianto eolico on-shore: wind-farm costruite sulla terraferma, generalmente sui crinali delle montagne. Impianto fotovoltaico: impianto nel quale le cellule fotovoltaiche, assemblate in moduli, trasformano la radiazione solare in energia elettrica, sfruttando le proprietà fisiche di alcuni semiconduttori come il silicio. Impianto fotovoltaico a concentrazione: particolare tipologia di impianto fotovoltaico che raggiunge un rendimento più elevato rispetto al fotovoltaico tradizionale, concentrando la luce solare tramite sistemi ottici. Impianto geotermoelettrico: impianto che sfrutta l’energia termica presente nel fluido geotermico in energia elettrica. Impianto idroelettrico: impianto che raccoglie e convoglia volumi di acqua da una quota superiore ad

una inferiore allo scopo di sfruttare l’energia potenziale idraulica, in genere di un corso d’acqua. L’energia potenziale dell’acqua viene trasformata in energia meccanica, e l’energia meccanica in energia elettrica. Incentivi alla produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili: incentivazione che viene riconosciuta dal GSE alla produzione di energia elettrica o alla parte di produzione che viene immessa in rete da impianti alimentati da fonti rinnovabili. Le tariffe incentivanti vengono determinate in relazione alla tipologia di fonte utilizzata per la produzione dell’energia elettrica, alla potenza dell’impianto e all’intervento effettuato sull’impianto. Maree: movimento periodico dell’acqua del mare che si alza e si abbassa a causa dell’attrazione esercitata dalla Luna e, in parte, dal Sole. Modulo fotovoltaico: insieme di più celle fotovoltaiche collegate in serie e incapsulate in una struttura rigida a copertura trasparente. Moto ondoso: movimento più evidente del mare o, più in generale, di qualunque superficie d’acqua, caratterizzato da onde e dal loro moto in propagazione. Oscillating Water Column - OWC (sistemi a colonna d’acqua oscillante): strutture semisommerse realizzate in acciaio o calcestruzzo, all’interno delle quali il livello dell’acqua si alza e si abbassa ciclicamente per effetto dell’onda incidente, consentendo l’azionamento delle turbine unidirezionali, ovvero di turbine in grado di mantenere lo stesso senso di rotazione pur funzionando con flussi d’aria in direzioni opposte. La turbina è collegata con un generatore e quest’ultimo con un trasformatore.

Pacchetto Clima Energia: l’Unione Europea ha lanciato per il 2020 una sfida ambiziosa che consiste nel raggiungimento di tre obiettivi: ridurre del 20% le emissioni di gas a effetto serra rispetto ai livelli del 1990, incrementare al 20% il contributo delle rinnovabili nel mix energetico dell’Unione Europea; incrementare al 20% l’efficienza energetica nella UE. Pelamis (sistemi con apparati galleggianti): insieme di corpi cilindrici galleggianti collegati tra loro tramite giunti articolati, posizionati in mare aperto. Gli spostamenti di questi giunti, al passaggio dell’onda, azionano dei pistoni idraulici interni che alimentano motori idraulici collegati ad un generatore elettrico. Sistema elettrico: complesso degli impianti di produzione, delle reti di trasmissione e di distribuzione, dei servizi ausiliari e dei dispositivi di interconnessione e dispacciamento presenti sul territorio nazionale. Sviluppo sostenibile: concetto che comprende al suo interno considerazioni ambientali e sociali, e mira a realizzare una crescita politico-economica che non comprometta l’ambiente e assicuri, allo stesso tempo, una equa distribuzione della ricchezza tra le popolazioni mondiali. Wind farm (o fattorie del vento): parchi eolici formati da più aerogeneratori collegati insieme e connessi con la rete di media o di alta tensione. È necessario distanziare opportunamente gli aerogeneratori (almeno cinque – dieci volte il diametro delle pale) per evitare interferenze reciproche che potrebbero causare cadute di produzione.

Progetto grafico Comunicazione Esterna e Ufficio Stampa Stampa Tiburtini srl - Roma Finito di Stampare nel mese di gennaio 2019 su carta symbol freelife satin gr. 130 per interno e symbol freelife satin da gr. 300 per copertina Pubblicazione fuori commercio A cura di Supporto Giuridico Legale e Compliance Sviluppo Manageriale e Change Management Comunicazione Esterna e Ufficio Stampa Si ringraziano i colleghi Stefania Camardella, Mariangela Giunti, Serena Cospito, Marina Conte, Giacomo Giuliani, Alessio Agrillo e Silvia Morelli che hanno collaborato alla realizzazione della presente guida.

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