Energia

Come per ogni grande concetto, definire su due piedi il termine energia sembra quasi impossibile ma la scienza ci viene in aiuto: in fisica, l'energia è definita come la “capacità di un corpo o di un sistema di compiere un lavoro” o anche come la “capacità di muovere e/o scaldare le cose intorno a noi, inclusi i nostri corpi”.

Ognuno di noi fa un’esperienza diretta di cosa sia l’energia: per quanto riguarda il concetto di “compiere lavoro” basti pensare a qualsiasi azione che noi facciamo nel corso della nostra giornata; la seconda parte della definizione, invece, possiamo comprenderla meglio pensando a quando facciamo sport e quindi ci muoviamo e ci scaldiamo, oppure quando prendiamo un autobus, dove il motore a combustione interna fa muovere il veicolo.

C’è energia in ogni cosa che facciamo (dal movimento fisico al cucinare, dallo scaldare e illuminare la casa al muoversi con qualsiasi mezzo di trasporto ecc.) e in ogni oggetto che utilizziamo.

Ogni oggetto, dal più piccolo al più grande, passa nel corso della sua “vita” attraverso 5 passaggi chiave, che richiedono energia:

1. Estrazione delle risorse: vengono estratte in natura le risorse necessarie per la creazione di quell’oggetto;
2. Fabbricazione: le risorse vengono raffinate, lavorate e si realizza l’oggetto;
3. Distribuzione.: l’oggetto viene distribuito ai punti vendita o direttamente a casa nostra;
4. Utilizzo: l’oggetto viene utilizzato da noi;
5. Scarto: prima o poi ogni oggetto diventa un rifiuto.

Queste 5 fasi si ripetono miliardi di volte al giorno (basti pensare a quanti oggetti ognuno di noi utilizza nella propria vita) e per ognuna di esse serve molta energia (per estrarre le risorse naturali, per i mezzi di trasporto, per far funzionare le linee produttive, per gestire e recuperare i rifiuti e altro ancora).

L’energia si esprime in numerose forme (elettromagnetica, termica, chimica, meccanica, nucleare, gravitazionale) ed è prodotta da fonti diverse che sappiamo essere di varia natura: rinnovabile e non rinnovabile.

L’unità di misura adottata per l’energia e per il lavoro è il Joule: corrisponde all’energia prodotta o necessaria ad alzare di un metro da terra un oggetto con massa pari a 102 grammi, mentre con potenza intendiamo la quantità di energia nell’unità di tempo.

Una cosa di cui si parla spesso è il tema del consumo dell’energia: in una società tecnologica come la nostra, abbiamo bisogno di tantissima energia per svolgere determinate attività e per far funzionare dispositivi, macchinari e impianti ma non dimentichiamo che in un sistema chiuso come il nostro Universo, l’energia viene conservata: può essere convertita, concentrata, dissipata, ma non va mai perduta.

Purtroppo le modalità con le quali ci procuriamo l’energia stanno impattando in maniera profondamente negativa sulla salute del nostro Pianeta, sia perché le risorse non sono infinite e andrebbero risparmiate, sia perché alcune risorse sono dannose anche per la nostra salute.

Oggi, per esempio, per produrre i nostri oggetti utilizziamo per la maggior parte energia derivante dai combustibili fossili, che purtroppo sono risorse limitate e quindi poco sostenibili da un punto di vista ambientale.

A questo proposito, ricordiamo le giornate del “Grande Smog”, che avvennero in Inghilterra tra il 5-9 dicembre 1952. In quei giorni, le basse temperature spinsero le persone a bruciare grandi volumi di carbone di bassa qualità ma contemporaneamente l’inversione termica bloccò i movimenti d’aria: quest’ultimi provocarono la condensa del vapore acqueo in una fitta nebbia che, a sua volta, inglobò il fumo delle combustioni e formò il cosiddetto Smog.

Questi eventi portarono quindi alla formazione di un denso manto nebbioso che durò 5 giorni provocando la morte immediata di 2000 persone. Questo numero, nei mesi successivi all'evento continuò ad aumentare arrivando a circa 12mila decessi per malattie o crisi respiratorie collegate al "Grande smog". In seguito a questo tragico evento, nel 1956, il governo britannico emanò il Clean Air Act con cui si impegnava a ridurre le emissioni inquinanti e che si può definire come il primo provvedimento ambientale del 1900 a difesa della salute.

Le fonti di energia

L’evoluzione del rapporto tra l’uomo e l’energia: alla ricerca delle fonti più accessibili.

Secondo Vaclav Smil, professore emerito della Manitoba University (Canada): “l’energia è l’unica moneta universale”. Tutti, proprio tutti, hanno bisogno di energia, sin dalla preistoria.

Il nostro rapporto con l’energia è iniziato a partire da un criterio di fondamentale importanza: la reperibilità. Più una risorsa energetica è reperibile (ovvero rintracciabile con facilità e quindi utilizzabile), meno costa a prescindere da quanto rende. Per molto tempo l’essere umano ha ragionato così, fino a quando non si è scontrato con un problema: alcune fonti energetiche (come il petrolio) non sono infinite!

Solo allora si è iniziato a parlare di sostenibilità ambientale delle fonti di energia (e che, contemporaneamente, potessero essere accessibili).

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Fonti rinnovabili e non rinnovabili

Parlando di fonti di energia rinnovabili, è bene prima di tutto precisare la differenza con le fonti non rinnovabili.

Il modello energetico e di sviluppo più ricorrente nella società odierna, si basa in larga parte sull’impiego di fonti energetiche non rinnovabili, così definite perché destinate ad esaurirsi o a rigenerarsi in un tempo lunghissimo come nel caso del petrolio. L’utilizzo dei combustibili fossili (per produrre energia attraverso la loro combustione) è considerato il principale fattore che causa il cambiamento climatico e le tensioni geopolitiche tra gli Stati.

Le fonti energetiche rinnovabili sono intese come fonti che riescono a rigenerarsi ogni giorno o nell’arco della vita di un essere umano: energia solare termica e fotovoltaica, eolica, idroelettrica, geotermica, energia dalle maree, biomasse legnose e biometano. In Friuli Venezia Giulia, le fonti rinnovabili a cui si ricorre di più sono quella fotovoltaica, e quella idroelettrica, anche se quest’ultima risente maggiormente del cambiamento climatico e della riduzione di piovosità degli ultimi anni.

Il Sole, l’energia che mette in moto tutti i cicli vitali

Il Sole è il padre di tutte le fonti energetiche. Ogni giorno, infatti, grazie al Sole arriva sulla Terra un’energia migliaia di volte superiore al fabbisogno energetico mondiale!

Tutti quanti i cicli biologici sfruttano il Sole per andare contro l’entropia, e cioè quel principio che - per natura - ci conduce verso il disordine: gli esseri biologici primordiali hanno trovato infatti, nell’energia fornita dal Sole, l’aiuto per creare la vita e ordine invece che finire nel caos.

Nelle piante, grazie all’energia del Sole gli elementi di base (l’acqua e l’anidride carbonica) si trasformano in glucosio, necessario per il sostentamento di tutte le cellule.

Questa tecnica, che tutti i sistemi biologici vegetali hanno adottato, è definita fotosintesi clorofilliana: nel corso dell’evoluzione alcune piante la sfruttano con efficienza leggermente diversa, ma sostanzialmente il processo è immutato da miliardi di anni proprio perché funziona.

La fotosintesi ha permesso di creare un Pianeta vivibile come lo conosciamo oggi. Inoltre, lo scarto della fotosintesi è l’ossigeno che è stato rilasciato in atmosfera per milioni di anni fino a quando non si sono sviluppati gli animali che hanno iniziato e continuano ad utilizzarlo.

Il Sole ha un’altra funzione chiave: con la sua energia scalda le masse che azionano i movimenti dell’acqua e dei venti, tali da riequilibrare gli scostamenti di temperatura del nostro Pianeta. Il sistema ridistribuisce così l’energia solare in tutto il globo portando calore ai poli e fresco nelle zone equatoriali.

Infine, i raggi solari, grazie anche all’effetto serra naturale esistente sul Pianeta, mantengono una temperatura mite che permette la vita per piante e animali.

Scopri di più sulla funzione del Sole!

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Noi e l’energia

Secondo l’Agenzia Statistica e Analitica del Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti d’America (EIA) il consumo mondiale di energia vedrà un incremento preoccupante tra il 2019 e il 2050, di quasi il 50%.

Guardando invece al panorama europeo, possiamo notare come anche l’Agenzia Europea dell’Ambiente (AEA), nella relazione «Tendenze e proiezioni» relativa al 2021, ha segnalato un aumento delle emissioni di gas a effetto serra e anche un maggior consumo di energia.

Questa crescita del consumo di energia, in particolare in termini di elettricità, è da imputarsi prevalentemente all’attività industriale e al settore residenziale (le abitazioni delle persone) ma non solo.

La popolazione mondiale è in costante aumento e migliora la qualità di vita anche in paesi considerati in via di sviluppo, portando così ad un incremento di consumi, domanda di oggetti, mezzi di trasporto, apparecchiature innovative e quindi di risorse ed energia.

Secondo lo studio della EIA i principali consumatori di energia rimangono comunque i paesi industrializzati come noi che corrispondono al 15% della popolazione mondiale, ma il loro consumo di energia supera il 50% del consumo mondiale, dato che viene confermato anche in termini di Impronta ecologica.

Volendo fare una classifica dei Paesi che nel mondo consumano più energia primaria (che comprende estrazione, lavorazione, trasporto ecc. di ogni fonte energetica), otterremmo:

1. Cina;
2. Stati Uniti d’America;
3. India.

A livello globale, ci si sta chiedendo come produrre energia in modo meno impattante preservando le risorse naturali, così da consegnare alle generazioni future un Pianeta più sano, pulito e sicuro; una sfida che viene resa più urgente dai cambiamenti climatici.

Oggi si parla di Transizione Ecologica che significa passare da un modello socioeconomico, cioè uno stile di vita basato sui combustibili fossili, ad un modello basato sull’economia circolare, sul risparmio delle risorse naturali e sull’utilizzo delle energie rinnovabili.

Trovarsi in un periodo di Transizione Ecologica vuol dire che ognuno di noi, dal singolo cittadino ai responsabili politici ed economici, può fare la propria parte per accompagnare questo cambiamento cominciando dalle scelte di ogni giorno.

A tal proposito il programma Next Generation EU è stato varato dall’Europa con lo scopo di incitare gli Stati membri a effettuare tutte le riforme necessarie a velocizzare questa Transizione Ecologica, offrendo loro le risorse per gli investimenti necessari. All’interno del programma è incluso anche il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) inserito all’interno del programma Next Generation EU, che rappresenta un’importante occasione di sviluppo e rilancio per l’Italia.

In particolare, per ridurre gli sprechi di energia nelle nostre abitazioni, le normative anche nel nostro Paese stanno facendo dei passi fondamentali con vincoli importanti, sulle nuove costruzioni e con incentivi per ottimizzare i consumi di quelle più vecchie.

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La filiera dell’energia

L’energia non compare per magia all’interno delle nostre abitazioni e nei luoghi che frequentiamo ogni giorno (come a scuola, in palestra o nelle strade e nelle piazze), ma intraprende un percorso in quella che viene definita “filiera”, dal luogo in cui viene acquistata o generata, fino a noi.

Se parliamo di energia elettrica, questa può essere generata o acquistata.

Questo percorso si compone di più fasi:

1. Produzione: i principali sistemi di produzione dell’energia elettrica sono gli impianti nucleari, termoelettrici, geotermici, idroelettrici, eolici, fotovoltaici e da biomasse (in alcuni casi esistono anche impianti misti);
2. Trasmissione: una volta prodotta, l’energia elettrica deve essere trasportata fino alla rete di distribuzione che giunge poi ai singoli edifici. Dato che il percorso di distribuzione può essere molto molto lungo, per far sì che non si disperda nel tragitto, l’energia elettrica viene trasmessa attraverso reti ad alta o altissima tensione;
3. Dispacciamento: l’energia elettrica non si riesce a immagazzinare facilmente, attraverso una serie di operazioni tecniche e di coordinamento, si cerca di garantire l’efficienza di tutto il processo e l’energia resa disponibile dalle centrali che producono in modo costante nelle 24 ore e le fonti rinnovabili che sono in genere discontinue nelle 24 ore, sia sempre uguale a quella necessaria agli utenti;
4. Distribuzione: la rete di distribuzione rappresenta l’ultima parte della filiera l’energia elettrica giunge agli edifici a bassa tensione. Il trasporto avviene attraverso linee aeree o in cavo.

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