Scienze: le fonti di energia rinnovabili

Scheda sulle fonti di enrgia rinnovabili.
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• 100: Scienze: I satelliti dei pianeti del Sistema Solare
• 102: Scienze: Le fonti di energia esauribili

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Le fonti energia rinnovabili derivano direttamente o indirettamente dal sole, a parte l'energia delle maree, che deriva dall'interazione gravitazionale Terra-Luna.
Le principali sono:

• Energia solare
• Energia da Biomasse
• Energia Idroelettrica
• Energia Eolica
• Energia da Maree

Energia Solare

La quantità di energia irradiata dal sole è molto rilevante; quella che arriva sulla terra è pari a 1,75*10^17 W (watt);. Facendo qualche calcolo solo l'energia che colpisce la superficie terrestre (esclusi gli oceani) è pari a 1730 volte l'energia prodotta in un anno dall'uomo mediante fonti non rinnovabili.
La conversione di questa energia sarebbe in grado di soddisfare il fabbisogno energetico mondiale.
Per convertire l'energia solare in altre forme come calore o elettricità si usano le celle fotovoltaiche, che convertono l'energia solare in energia elettrica, ed i collettori solari, che convertono l'energia solare in energia termica.
Purtroppo l'utilizzazione dell'energia solare presenta attualmente problemi tecnici ed economici che ne limitano le possibilità di impiego.
Purtroppo ai livelli odierni di tecnologia i rendimenti sono particolarmente bassi per le celle fotovoltaiche.
Un secondo problema dell'energia solare è legato alla sua discontinuità dovuta all'alternanza giorno-notte, al ciclo delle stagioni ed alle condizioni meteorologiche.

Energia da Biomasse

Una parte dell'energia solare è assorbita dal mondo vegetale in modo da ottenere il glucosio, lo zucchero di frutta, un carboidrato che è alimento e combustibile, a partire da acqua e anidride carbonica (presente nell'aria e nei mari).
Questo processo è la cosiddetta Fotosintesi Clorofilliana.
Il rendimento di trasformazione dell'energia solare nella materia vegetale vivente, detta biomassa, è all'incirca dell'1 % pari a 9 volte il fabbisogno energetico mondiale attuale.
Con il termine biomassa si intendono in generale sostanze di origine biologica in forma non fossile.
Sono considerate biomasse anche: le alghe, materiali e residui di origine agricola e forestale, prodotti secondari e scarti dell'industria agro-alimentare, i reflui di origine zootecnica ed i rifiuti urbani (in cui la frazione organica raggiunge, mediamente, il 40% in peso).
Esistono impianti in grado di sfruttare l'energia immagazzinata nelle biomasse in modo da convertirla in energia elettrica in seguito a trasformazioni chimiche delle stesse. Alcune specie vegetali sono espressamente coltivate per essere destinate alla conversione energetica.

Energia Idroelettrica

L'energia idroelettrica è prodotta sfruttando, principalmente, il movimento dell'acqua.
Gli impianti idroelettrici raccolgono grossi volumi d'acqua da una quota superiore ad una inferiore sfruttando così l'energia potenziale gravitazionale che nelle centrali viene trasformata da generatore elettrico in energia elettrica, attraverso una turbina idraulica.
Il rendimento è nei moderni impianti, molto alto, compreso tra l'80% e il 90%.

Energia eolica

Il sole riscalda in modo diverso la superficie terrestre e queste differenze di temperatura tra le diverse zone provocano delle variazioni della pressione atmosferica.
I movimenti dell'aria rispetto alla superficie terrestre determinano i venti, che soffiano dalle zone di alta pressione verso quelle di bassa pressione.

L'energia eolica è l'energia cinetica associata al vento quindi anch'essa deriva indirettamente dal sole.
Questa forma di energia è stata utilizzata sin dall'antichità, sotto forma di energia meccanica, per svariate applicazioni quali la navigazione a vela o i mulini a vento.
Ai giorni nostri molti paesi hanno varato programmi di ricerca volti ad accertare le effettive possibilità di impiego dei generatori elettrici azionati dal vento.
Queste macchine sono comunemente chiamamte turbine eoliche o aerogeneratori.
Il componente principale è il rotore costituito da un certo numero di pale fissate su un mozzo che fornisce l'energia meccanica che alimenta il generatore elettrico.
Tra le fonti energetiche rinnovabili è quella che maggiormente si sta avvicinando alla competitività con i tradizionali sistemi di produzione di energia elettrica.

Energia da maree

Le maree sono il fenomeno caratterizzato dal periodico alzarsi e abbassarsi del livello dei mari e degli oceani, provocato dall'attrazione gravitazionale della Luna e del Sole sulle masse d'acqua della Terra.
L'azione principale è quella della Luna mentre è minore quella del Sole a causa della maggiore distanza tra i due astri.
Un metodo di sfruttamento consiste nell'impiegare l'acqua, durante l'alta marea, per comprimere l'aria in grandi serbatoi, utilizzando poi l'aria compressa così ottenuta come forza motrice.
Più semplice risulta raccogliere l'acqua in bacini per poi sfruttare il salto di livello fra questi ed il mare.
Il bacino viene separato dal mare mediante una diga nella quale possono trovare posto le turbine idrauliche per la produzione di energia elettrica.
Il costo di questi impianti rende questi impianti non competitivi con altre fonti di energia.
La potenza resa presenta un andamento fortemente varibile nel tempo.

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