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​​​​​​​​​​​​​Parte teorica
La produzione e il consumo di energia
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L'approvigionamento, l'indipendenza energetica e la produzione pulita sono senza dubbio le sfide maggiori di tutte le società occidentali. Energia è sinonimo di potere, ma anche di conflitti per lo sfruttamento. È chiaro a tutti i paesi del mondo che la rivoluzione industriale è stata un momento cruciale per il nostro sviluppo, ma allo stesso tempo l'azione a forza meccanica sostentata da energie fossili non può andare avanti per molto.

Crescente limitatezza e inquinamento non giustificano più il continuo utilizzo di petrolio e dei suoi derivati. Come sopperire a questo passaggio verso altri tipi di energia?

Iniziamo a valutare alcuni dati sul consumo di energia nel nostro paese.

Dal 1960 il consumo elettrico nazionale (consumo finale e perdite) in Svizzera è aumentato di 2.5 volte. Nel 2011 si attestava a 63 miliardi di kWh. Rispetto all'anno precedente il consumo interno è così diminuito del 2%. Questo calo temporaneo è soprattutto riconducibile alle temperature decisamente più elevate: secondo Meteo Svizzera il 2011 è stato l'anno più caldo a partire dalle misurazioni dell'anno 1864.


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La tabella con i dati aggiornati è disponi​bile al seguente link


In cosa viene utilizzata l'energia?


Immagine 1: impiego di energia nelle economie domestiche

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Vediamo da dove arriva l'energia prodotta:


Immagine 2: fonti di energia in Svizzera

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E come si comportano i nostri vicini?


Immagine 3: fonti di energia in un confronto internazionale


È interessante notare come nelle energie rinnovabili, sono comunque più avanti rispetto al nostro paese. In particolare la Germania, e i paesi Nordici, qui non presenti, ma ancora di più stanno puntanto in maniera decisa sul nuovo.

La domanda principale che tutti gli Stati si stanno ponendo è la seguente: quali saranno i vettori energetici che ci garantiranno un approvvigionamento sicuro?

Come già scritto nei capitoli precedenti la Svizzera ha varato la Strategia 2050, con una progressiva chiusura delle centrali nucleari e un maggiore apporto da parte di idrico e rinnovabili.


Immagine 4: evoluzione della produzione di rinnovabili in Svizzera


Io vorrei invece sottolineare questo aspetto. Si parla molto di OFFERTA, ma non si ragiona mai abbastanza sul fattore DOMANDA. Consumiamo circa 8'000kwh pro/capite? È sicuramente possibile ridurre questa cifra. Si parla molto di una società di 2'000 kwh, cifra ambiziosa ma sicuramente raggiungibile.


Esempio personale

Con l'uso di un riscaldamento al minimo per circa due mesi (quelli più freddi) e supportato da una pigna accumulatrice il consumo totale della mia casa ammonta a circa 3'500 kwh.

L'esperimento di far capo solo alla legna (quindi senza termopompa) mi ha portato proprio al risultato sperato di ca 2'000kwh. È importante sottolineare come non ci siano privazioni ma piuttosto delle attenzioni e accorgimenti che si possono trovare anche sotto Piccoli Gesti di Svizzera Energia.

Ne elenco alcuni, dei quali molti sono ripetizioni in parte presenti nelle altre schede tecniche:

  • Acquistare elettrodomestici dalla A in su;
  • Spegnere quando non si usa;
  • Regolare il riscaldamento a una temperatura non troppo elevata;
  • Se possibile produrre la propria energia con un impianto fotovoltaico.


Come produrre energia in modo pulito? Vediamo le principali tipologie, dalle grandi centrali agli impianti casalinghi, cercando di esemplificare tutto il processo:


​​Energia idroelettrica

L'acqua di un lago o di un bacino artificiale viene convogliata a valle, attraverso condutture forzate, trasformando così la sua energia potenziale in energia di pressione cinetica grazie al distributore e alle turbine, che successivamente viene inserita nella rete di
distribuzione.

Immagine 5: schema della produzione di energia idroelettrica


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Calcolando quelle a potenza superiore a 300Mkw abbiamo 579 centrali in Svizzera e 29 in Ticino. Sempre più stanno prendendo piede i progetti di microcentrali, ossia sfruttare un piccolo salto per coprire il fabbisogno di uno o pochi comuni.


PRO
CONTRO
Energia pulita
Grosso investimento iniziale
Grossa resaSpazi e deturpamento flora e fauna
Costo basso (ca. 4 cts al kw)
​Acqua rinnovabile e grande presenza


A parte alcuni svantaggi, i vantaggi giustificano gli investimenti in questa tecnologia proprio perchè si tratta di un'energia pulita.


Energia eolica

L'energia eolica è un'energia rinnovabile poiché la quantità disponibile non varia all'uso, non richiede nessun tipo di combustibile, poiché utilizza l'energia portata dal vento. È anche una fonte pulita perché non provoca emissioni di CO2.

Come funziona?

Gli impianti a energia eolica sfruttano l'energia cinetica (tramite un movimento), che viene portata delle correnti d'aria, per mantenere in rotazione le pale dei generatori. In seguito questa energia (diventata meccanica) viene convertita in energia elettrica.

Sotto vediamo il funzionamento e le tipologie.


Immagine 6: schema del funzionamento dell'energia eolica e tipi di pale


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In Svizzera ci sono diversi progetti di parchi eolici per aumentare la capacità di produzione, essendo comunque una zona battuta dal vento, basti solo pensare alle montagne e altipiani collinari. Nonostante ci siano costantemente dei ricorsi per limpatto sul paesaggio. Per ora comunque rimane solo una parte ancora marginale, circa lo 0.15%. Lobiettivo entro il 2030 è quello di poter coprire il 2% del consumo di elettricità dellintero paese. Inoltre lo Stato ha introdotto il RIC, ossia la rimunerazione a copertura dei costi per limmissione in rete di energia elettrica.

Meccanismo per lincentivazione della produzione di elettricità. È finanziata con una tassa sullenergia versata da ogni consumatore e ammonta a 0.6cts/kwh. Anche in questo campo molti paesi sono molto più avanti rispetto a noi come i paesi nordici, la Germania, lItalia e la Spagna. Per quanto concerne il costo di produzione è in discesa e come valore medio si può dire un 20 cts/kwh. Per riassumere vediamo vantaggi e svantaggi.


Immagine 7: le zone più ventose in Svizzera


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PRO CONTRO
Energia pulitaImpatto sul paesaggio
Investimenti iniziali non elevattisimiRumore
Vento infinito
Costi in discesa


Il discorso conclusivo vale per tutte le energie rinnovabili: la riduzione dell'inquinamento è un obiettivo strategico irriununciabile. Per questo motivo l'aumento della produzione di energia pulita con il vento deve quindi andare avanti a vele spiegate. La tecnologia permetterà poi un aumento dell'efficienza a fare da traino incentivante.



Energia solare

L'energia solare è un energia pulita, rinnovabile e praticamente infinita. Grazie ai raggi del sole è possibile avere energie senza l'emissione di CO2. La tecnologia è in continua evoluzione e soprattutto bisognerà migliorare lo stoccaggio, poiché calcoli teorici dimostrano che il deserto del Sahara tapezzato di pannelli fotovoltaici al 20% di efficienza (ossia il massimo che attualmente si può ottenere) basterebbe per fornire energia in quantità pari a quelle estrapolate per la produzione mondiale totale di energia elettrica nel 2020!

Mediamente il Sole irradia alle soglie dell'atmosfera terrestre 1367 W/m². In un determinato istante, si ottiene una potenza superiore ai 50 milioni di GW (la potenza media di una grande centrale elettrica si aggira attorno ad 1 GW).


La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è quindi enorme, circa diecimila volte superiore a tutta l'energia usata dall'umanità nel suo complesso.


I pannelli solari

Il pannello fotovoltaico è composto da diverse celle di un materiale, il silicio, che è un semiconduttore. Esso è in grado di convertire la luce o energia elettromagnetica in energia elettrica a corrente continua. Il pannello fotovoltaico è composto da diverse celle di un materiale, il silicio, che è un semiconduttore. Esso è in grado di convertire la luce o energia elettromagnetica in energia elettrica a corrente continua.


Immagine 8: schema di un pannello fotovoltaico

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Il pannello fotovoltaico per produrre energia elettrica per apparecchi come: computer, lampadine, forno, ecc. ha una bassa capacità di convertire la luce del sole in energia elettrica, circa il 15%.

Il collettore per solare che serve invece per produrre energia per l'acqua calda ha un rendimento nettamente più alto circa l'80%.

Un piccolo impianto per produrre energia, come in Ticino si vedono spesso nei rustici di montagna, costa dai 2'000 ai 3'000 fr, mentre un impianto per rendere la casa autosufficiente può arrivare a costare dai 15'000 ai 30'000 fr. Il vantaggio che l'energia prodotta in eccesso può essere immessa sulla rete e viene sussidiata dalla Confederazione.


Immagine 9: potenza solare installata in Svizzera



Energia geotermica

Il grande potenziale sia per le economie domestiche, per gli edifici pubblici che per le industrie è rappresentato dall'energia geotermica. Il concetto, molto semplice quanto efficace, consiste nello sfruttare il calore del sottosuolo che può provenire dalle falde o dalla terra. Siamo di fronte a un'energia rinnovabile, sempre disponibile a prescindere dalle stagioni e dal tempo meteorologico e oltretutto non deturpa il paesaggio, poiché la maggior parte dell'impianto è sotto terra. L'unico aspetto inquinante è il liquido refrigerante, che va trattato nella giusta maniera, ma è un punto minimo negativo assolutamente irrilevante rispetto agli enormi vantaggi.

Un altro aspetto da considerare sono gli eventuali terremoti che la perforazione del suolo può provocare. A Basilea e San Gallo, dove si è scavato per qualche kilometro vi sono state delle scosse che hanno purtroppo fatto sospendere i progetti.

Pompe di calore: l'acqua fredda viene mandata in profondita e scaldata con il calore del suolo. Grazie a degli scambiatori viene poi rimandata in superficie per fungere da riscaldamento.


Immagine 10: il funzionamento di una pompa di calore

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Centrali geotermiche: sfruttano il calore della terra nel sottosuolo per mandare in superficie calore disponibile per vari usi. L'acqua viene iniettata ad alte pressioni nel sottosuolo attraverso fratture naturali e/o artificiali per così creare un bacino artificiale.

Il vapore che risale dal bacino attraverso pozzi e/o sistemi di tubazioni, mettono in funzione una turbina-generatore che produce energia elettrica. Il vapore viene poi raffreddato e viene così reimmesso nel bacino sotto forma di acqua.


Immagine 11​: il funz​ionamento di una centrale geotermica

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Secondo la volontà della Strategia 2050 le centrali dovranno arrivare a coprire il 10% del ​fabbisogno energetico e si spera che i costi possano abbassarsi fino a 8-10 centesimi per kwh.

Il costo di un impianto casalingo mediamente si può stimare attorno ai 25'000fr. con una resa di 7-8 kwh al giorno.


[1] Fonti: Svizzera Energia e Ufficio Federale dell'energia