Le fonti energetiche si distinguono in rinnovabili e non rinnovabili.

• Le fonti rinnovabili sono le fonti il cui stock di risorse naturali non è esauribile, sono fonti energetiche esogene di origine “extraterrestre”, proveniente dall’esterno della terra, dal sole o da questi derivate, come, per esempio, il vento, l’energia del mare oppure i processi naturali di immagazzinamento dell’energia solare attraverso la fotosintesi e quindi la biomasse . Altre fonti energetiche rinnovabili sono endogene e dovute ai cicli naturali o ai processi di trasformazione e cambiamento che interessano il globo terrestre quali il ciclo dell’acqua (fiumi, mare, oceani) e i fenomeni geotermici o le caratteristiche geotermiche della crosta terrestre.
• Le fonti non rinnovabili sono le fonti il cui stock di risorse naturali è esauribile, nel tempo, sono i combustibili di derivazione fossile quali il carbone, il petrolio, gli olii combustibile, il coke, ma anche l’uranio, il metano e altri gas naturali (GPL, Gasolio, ecc…).

fonti energetiche rinnovabili e alternative

1) la forza idraulica generata dal passaggio di corrente idraulica o mulini ad acqua all’interno di una turbina, con generazione di energia elettrica. L’energia è data dalla differenza di energia potenziale tra il pelo d’acqua dell’invaso e/o la velocità della portata d’acqua del corso d’acqua utilizzato.

2) la forza aeraulica, generata dal movimento dei pale eoliche o mulini a vento al passaggio di correnti d’aria (en.meccanica), con generazione di energia elettrica. L’energia è data dall’energia meccanica esercitata sulle pale del generatore dal passaggio del vento e dalla velocità e continuità del vento.

3) la radiazione solare, sfrutta l’energia radiante emessa dal sole (irraggiamento o irradianza solare) che arriva sulla terra nella sua componente visibile e infrarosso, può essere utilizzata per:

• 3.1) solare termico o solare termico a bassa temperatura: sfrutta il riscaldamento di un fluido termoconvettore (aria, acqua o altri liquidi che raggiungono temperature attorno ai 60°C - 80°C) dovuto all’irraggiamento termico diretto su una superficie o tubazione.
• 3.2) solare fotovoltaico: sfrutta la componente luminosa della radiazione solare il fenomeno fotovoltaico che consiste nella conversione dell’energia solare mediante l’interazione della radiazione luminosa con gli elettrodi nei materiali semiconduttori quali il silicio o altri materiali e film con riposta catalitica attualmente oggetto di studio;
• 3.3) solare termodinamico e solare termico a concetrazione: nato da sperimentazioni ENEA degli anni ’70 (impianti a concentrazione solare) ripreso e sviluppato recentemente, prevede la concentrazione mediante specchi parabolici, della radiazione solare verso una tubazione (tubo ricevitore) all’interno del quale si trova un fluido termoconvettore (acqua addizionata con altre sostanze oppure olio minerale per temperature tra 290°C-550°C), in modo tale da generare vapore ad alta temperatura che viene, a sua volta, convogliato in un accumulo termico e da qui alle turbine per la generazione di energia elettrica (ENEA Rapporto Energia e Ambiente 2005, ENEA, Roma 2006);

4) biomasse, sfrutta il calore generato dalla combustione di biomasse, termine con il quale si comprendono tutti i combustibili di derivazione biologica o organica, quali legno: residui agricoli e forestali, scarti di potature, scarti di segherie, residui industriali di processi produttivi di tipo zootecnico e/o agroalimentare, fanghi di depurazione, o colture energetiche; ecc…. La produzione di energia da biomasse avviene mediante la combustione delle biomasse (energia chimica) e la conversione direttamente in energia termica (riscaldamento per esempio stufe o camini) oppure, mediante l’uso di fluidi termovettore (vapore + turbine), convertendo l’energia termica del vapore in energia meccanica e poi elettrica.
5) energia geotermica: sfrutta l’energia endogena della crosta terrestre, sottoforma di getti di vapore ad alta temperatura, il vapore viene convogliato può essere utilizzato per il riscaldamento ambienti, residenze industrie o usi agricoli (serre) oppure convogliato mediante condutture verso turbine e convertito in energia elettrica (geotermoelettrico). L’energia geotermica è ottenibile lì dove sono presenti fenomeni geotermici (geyser, getti di vapore, fontane calde, ecc… ):
6) movimento maree e moti ondosi, sfruttano l’energia meccanica generata dai movimenti del mare, maree e correnti marine, attualmente sono allo studio ricerche sperimentali per sfruttare tale tipo di energia ma non applicazioni tecniche.

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Altre fonti energetiche sono denominate “fonti energetiche alternative”, nel senso che sono alternative all’uso di energia proveniente da fonti non rinnovabili (combustibili) ma non sono fonti energetiche rinnovabili.Fonti energetiche alternative o assimilate:
1) Cogenerazione per la produzione combinata di energia termica ed elettrica (calore ed elettricità) che, grazie all’alto rendimento dato dalla produzione combinata consente di aumentare l’efficienza energetica e ridurre il consumo di combustibili fossili. La cogenerazione consente di produrre energetica termica per il caldo e il freddo (con la co-trigenerazione) per riscaldamento, raffrescamenbto e acqua calda di processo o sanitaria ed energia elettrica. Gli impianti a cogenerazione possono essere alimentati anche con biomasse o carburanti biodiesel, ma in questo caso le applicazioni tecniche richiedono potenze superiori ai 3 o 5 MW. Alla cogenerazione può essere accoppiato il sistema di distribuzione del calore per teleriscaldamento.

2) Teleriscaldamento consiste in una rete di tubazioni che trasportano vapore ad alta pressione temperatura generato da una centrale termica (una o più caldaie ad alta potenza) o da un gruppo di cogenerazione e si estende a scala micro-urbana (quartiere) o cittadina. La rete trasporta vapore ad alta o bassa temperata e grazie a degli scambiatori posti in ogni unità abitativa, forniscono energia termica per riscaldamento acqua calda sanitaria. I sistemi di teleriscaldamento sono stati introdotti per sfruttare il calore generato dai processi industriali nei primi anni del ‘900, e poi ripresi nella pianificazione urbana negli anni ‘60 e ’70 del XX secolo.

3) Produzione di energia termica con pompe di calore con sonde geotermiche, questi dispositivi sfruttano il terreno o invasi d’acqua, come sorgente termica a temperatura costante durante tutto l’arco dell’anno. Sfruttano il principio termodinamico delle pompe di calore sottraendo calore dal terreno d’inverno per cederlo all’unità abitativa riscaldando, e, in estate, sottraggono calore alle unità abitative (raffrescando) per cederlo al terreno. La circolazione del fluido termoconvettore è garantita da una pompa/compressore alimentata da corrente elettrica proveniente dalla rete elettrica nazionale e/o dal fonti energetiche rinnovabili (fotovoltaico, eolico). La grandezza caratteristica è il COP (coefficient of performance) della macchina che esprime la quantità di energia termica ottenuta per ogni unità di energia elettrica fornita;

4) la produzione di energia elettrica o termica accoppiata a reti di teleriscaldamento, grazie alla combustione di rifiuti solidi urbani (RSU), termovalorizzatori. I rifiuti urbani, opportunamente trattati e selezionati, per utilizzare la parte “umida” e organica,  hanno le stesse proprietà delle biomasse, tant’è che vengono trattate anche negli stessi dispositivi legislativi delle biomasse e biocarburanti, ma comportano ricadute ambientali maggiori date dalle emissioni di sostanze inquinanti e tossiche (fumi, nitrati, acidi ecc…).

5) l’idrogeno e le celle combustibili: l’idrogeno è un vettore energetico (non una fonte energetica) che ha il vantaggio di essere l’elemento più leggero abbondante sulla terra. Per poter essere utilizzato come combustibile e convertito in energia elettrica o termica nelle celle combustibili, l’idrogeno deve essere prodotto mediante separazione da altre sostanze, attività che richiede energia da altre fonti primarie, e successivamente stoccato in un sistema di accumulo che, a sua volta, può essere: idrogeno compresso in serbatoio, sistemi di accumulo in idruri metallici, idrogeno liquido (basse temperature). Le celle combustibili sono sistemi elettrochimici che consentono di convertire l’energia chimica dell’idrogeno in energia elettrica, grazie alla reazione con l’ossigeno (comburente) lasciando come residuo l’acqua.

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