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Risorse energetiche: legno e centrali elettriche

IL LEGNO, RISORSA RINNOVABILE

Il  legno  è  sempre  stato  una risorsa importantissima per gli uomini che, fin dal Paleolitico, utilizzavano per costruire i loro primi strumenti e le loro prime abitazioni, o anche per alimentare il fuoco. Agli inizi del secolo scorso il 75% dell'energia usata dagli uomini era prodotta bruciando legna e ai nostri giorni il 10% del consumo di energia è derivata dal legno. I paesi con più risorsa boschiva sfruttata sono il Canada (nella sua bandiera è raffigurata una foglia d'acero), gli Stati Uniti, l'ex Unione Sovietica, la Cina, l'India ed infine il Brasile. Tuttavia, là dove il consumo era talmente elevato e prolungato da superare la capacità di riproduzione degli alberi, i boschi e le foreste si sono ridotti in modo considerevole o sono addirittura venuti a mancare. Ciò è accaduto in ampie regioni dell'India e nelle plaghe pre-desertiche dell' Africa.
Nei paesi più evoluti, boschi e foreste vengono sfruttati in modo razionale. La silvicoltura è la scienza che si occupa della utilizzazione e della conservazione delle foreste. Generalmente vengono tagliati gli alberi giunti al pieno sviluppo oppure quelli malati. Questo sistema permette alle giovani piante di svilupparsi pienamente sostituendo quelli tagliati dall'uomo.

LE CENTRALI ELETTRICHE

L'elettricità è una forma di energia che si ricava dalle centrali termoelettriche, nucleari ed idroelettriche. Le centrali termoelettriche producono energia bruciando combustibili fossili o sfruttando il calore terrestre; le nucleari utilizzano materiali radioattivi; le centrali idroelettriche producono energia ricavata dalla caduta dell'acqua.

LE CENTRALI IDROELETTRICHE

La prima fonte utilizzata dagli uomini per produrre elettricità è stata l'acqua dei fiumi e la prima centrale idroelettrica fu costruita negli Stati Uniti, nel 1895, sfruttando la caduta delle acque della cascata del Niagara. Oggi le centrali idroelettriche forniscono il 20% di tutta l'energia elettrica prodotta nel mondo, e i maggiori produttori sono gli Stati Uniti, l'ex Unione Sovietica, il Canada e il Giappone. Il più grande sbarramento fluviale del mondo è stato realizzato con la diga dell'Itaipù, costruita sul fiume Paranà ai confini tra Paraguay e Brasile. Essa è alta 200 metri e lunga 7,5 km. Queste opere colossali però sono state oggetto di qualche critica per le conseguenze negative che possono provocare. La diga di Assuan, ad esempio, è stata causa di alcuni gravi problemi: essa infatti trattiene il limo che precedentemente il fiume depositava sui campi fertilizzandoli, per cui ora i contadini egiziani sono costretti ad importare concimi chimici. Per il funzionamento delle centrali idroelettriche occorre quindi bloccare il corso di  un fiume, creando un bacino artificiale. L'acqua di questo bacino viene immessa in dei tubi che possono raggiungere e superare i 2,5 m di diametro. Poiché la vera e propria centrale è posta molto sotto rispetto alla diga, l'acqua che è nella condotta aumenta di velocità e di potenza: infatti, l'acqua, arrivata alla centrale, fa girare le pale di una turbina chiamata  Turbina Pelton  che è collegata ad un alternatore, il quale trasforma l'energia meccanica in energia elettrica a basso voltaggio. Esternamente alla struttura vi è un trasformatore per la corrente dell'alternatore che ne aumenta il voltaggio; questa viene poi trasportata per mezzo di cavi sorretti da tralicci. Quando c'è poca richiesta di corrente, in paesi con meno centrali idroelettriche e più termoelettriche ( come l'Italia ), poiché se entrambi i tipi di centrali funzionassero si avrebbe  uno sbalzo di corrente, poiché disattivare le centrali idroelettriche non sarebbe sufficiente e per disattivare le .termoelettriche ci vorrebbe troppo tempo, le centrali termoelettriche danno energia alle idroelettriche per eseguire la funzione inversa di quella che fanno nelle ore di maggior richiesta: mandano al bacino artificiale l'acqua accumulata in enormi vasche nel periodo di richiesta.

LE CENTRALI TERMOELETTRICHE

II "motore" della centrale è, come nella centrale idroelettrica, una turbina   poi collegata ad un alternatore a sua volta collegato ad un trasformatore. Ma, al contrario della centrale idroelettrica, non è la forza e la velocità dell'acqua ad azionare la turbina, ma il vapore. Infatti la turbina a vapore riceve il vapore ad alta pressione dalle caldaie, dove viene prodotto mediante la combustione di carbone, nafta, metano, ecc. Le centrali termoelettriche richiedono però di grandi quantità di combustibile e di acqua come refrigerante. Esistono poi dei tipi di centrali termoelettriche che, invece di avere una caldaia che brucia combustibili, sfrutta il calore della terra; queste vengono  più  comunemente  chiamate  "centrali geotermiche". Altre centrali sempre termoelettriche non hanno ne una caldaia ne una turbina, ma un motore (diesel,...) collegato all'alternatore.

LE CENTRALI NUCLEARI

Le centrali nucleari, a differenza delle centrali termoelettriche, hanno sì un rendimento uguale, ma i costi del combustibile sono molto minori. Infatti il combustibile utilizzato da questi impianti è costituito da barre di uranio radioattivo, che risulta essere molto più conveniente del combustibile tradizionale: per una centrale nucleare di dimensioni medio - alte sono necessari solamente 26 t/anno di uranio, contro 1500000 t/anno di olio combustibile o 2300000 t/anno necessarie ad alimentare una centrale termoelettrica della stessa taglia. Il funzionamento di una centrale termonucleare è molto simile a quello della centrale termoelettrica. Nel caso delle centrali nucleari a ciclo semplice, il ciclo produttivo dell'energia elettrica può essere così schematizzato: all'interno di un 'recipiente' il calore dell'uranio in seguito ad una reazione nucleare, che ha luogo nel cosiddetto nocciolo, viene ceduto all'acqua che un sistema di pompe fa circolare all'interno dell'impianto. L'aumento della temperatura fa poi passare l'acqua dallo stato liquido a quello gassoso, facendo muovere la turbina collegata all'alternatore. Il vapore una volta giunto allo scarico della turbina viene raffreddato da un condensatore ripassando allo stato liquido, ritornando nel generatore nucleare di vapore. Tuttavia, questi impianti comportano molti problemi: in primo luogo la pericolosità del combustibile che impone di realizzare queste strutture in zone non sismiche, inoltre c'è il rischio di disastri nucleari che impongono il sovradimensionare i supporti del nocciolo, comportando notevoli costi di costruzione. Un problema tuttora rimasto irrisolto è quello delle scorie radioattive prodotte dalla reazione nucleare: tali residui non vengono smaltiti nel vero senso della parola, ma semplicemente inseriti in fusti di piombo a loro volta messi in discariche opportunamente costruite.

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