1. Approvvigionamento idrico ed energia

2. Come ci hanno da sempre insegnato l’acqua
ha una sua genesi e trasformazione ciclica.
Quello che noi andremo a studiare sono i
metodi di
estrazione e
di
salvaguardia
della qualità
dell’acqua
destinata al
consumo
umano.

3. Acquifero è il nome dato a quello spazio del
sottosuolo che contiene ed è in grado di
rilasciare acqua. In figura abbiamo un
acquifero in zona pianeggiante.
i vantaggi sono quelli
di una distribuzione
lineare della falda.
Gli svantaggi sono che
bisogna salvaguardare
l’intera area

4. L’acquifero collinare (a parità di permeabilità
dell’ammasso solido) avrà un andamento
simile a quello del rilievo, tanto più ribassato
quanto maggiore sarà la permeabilità.
In prossimità del mare vi sarà da tenere
presente
anche la
quota a cui
sarà
presente
l’acqua
salmastra.

5. Uno strato permeabile, interposto fra due strati
impermeabili, da luogo ad un acquifero
confinato. Se gli strati sono concavi e il pozzo
viene scavato nella parte di maggiore concavità
si ha un pozzo artesiano.
Ovvero si assiste ad
una risalita in
pressione
dell’acqua. Le
aree da preservare
risultano essere
solo quelle di
ricarica.

6. Quando lo strato impermeabile
si trova ad una certa quota
rispetto alla falda freatica di
base, si genera una falda
sospesa.
Il rischio in questo caso è di
perforare con il pozzo lo strato impermeabile e
perdere quella energia potenziale naturale
dell’acquifero sospeso con costi maggiori per il
sollevamento. Se immaginiamo la linea grossa come
il profilo di una collina abbiamo la situazione che si
riscontra nel basso ionio catanzarese. È evidente il
danno che si verifica se si perfora la base della falda
sospesa

7. Sono da distinguere i pozzi da
accumulo (praticamente tutti i pozzi
di raccolta delle acque piovane) dai
pozzi di perforazione, generalmente
molto più profondi.
I pozzi di perforazione o trivellazione
utilizzano mezzi meccanici e
necessitano di specifiche
autorizzazioni e progetti per evitare
di perforare strati impermeabili o di
rimanere troppo superficiali ed
emungere acque inquinate.

8. Le opere di Captazione
orizzontali sono note da
secoli e sono utilizzate
appunto per recuperare
l’acqua da falde
sospese, senza perforare
lo strato impermeabile.
In passato si scavavano
veri e propri canali
percorribili
dall’uono, ora si
utilizzano le stesse
macchine della
perforazione verticale
solamente debitamente
inclinate.

9. Per ottenere una distribuzione
efficace è necessario che gli
accumuli per la distribuzione siano
messi ad altezza sufficientemente
elevata per garantire la pressione
da impiegare.
L’accumulo in serbatoi è comunque
indispensabile sia per i
trattamenti antibatterici
(clorazione o trattamento ad
ultravioletti) sia per ottimizzare il
consumo dell’acqua.
Dall’acquedotto infatti l’acqua
arriva in continuo mentre dai
consumi domestici viene prelevata
in modo discontinuo. Se così non
fosse, la portata dell’acquedotto
dovrebbe essere elevatissima.

10. Gli antichi acquedotti
utilizzavano
prevalentemente la
gravità come metodo di
trasporto e distribuzione
ed è per questo che
vediamo ancora oggi i
resti di lunghissimi
acquedotti fuori terra
lasciati dai romani. Ora
invece gli acquedotti
sono per la maggior
parte interrati ed
utilizzano il principio dei
vasi comunicanti e, dove
non è sufficiente, si
usano delle pompe di
sollevamento.

11. Alla luce di quanto detto ci resta una
considerazione da fare.
L’acqua potabile per giungere sulle nostre tavole
deve subire un certo numero di
trasformazioni, trasporti, analisi etc.
Indipendentemente da chi la va a cercare ed
estrarre (stato o privati), si deve sostenere un
costo.
L’unica acqua “bene libero” può essere
considerata quella dei fiumi e delle sorgenti, se
raccolte nei luoghi in cui scorrono naturalmente.
Vi fidereste a bere l’acqua dei fiumi?

12. Da sempre chi detiene
l’energia detiene la
ricchezza!
Nell’antichità l’energia
più diffusa era quella
muscolare e quindi le
economie che potevano
contare su un maggior
numero di schiavi od
animali da soma erano
anche le più ricche e
sviluppate.

13. La prima forma di energia non
“muscolare” imbrigliata
dall’uomo è quella dei mulini
ad acqua. Essi fornivano sia
l’energia per la macinazione
di granaglie che l’energia per
i magli utilizzati in siderurgia.
L’unico problema era
garantirsi la costanza
dell’approvvigionamento
dell’acqua. In alcuni casi si
usavano anche per il
sollevamento dell’acqua da
mandare nei canali irrigui.

14. L’evoluzione dei mulini è
rappresentata dalle
turbine idrauliche che
producono energia dai
laghi artificiali. Le cose
principali da considerare
sono:
 Il salto d’acqua
 La costanza
dell’approvvigionamento
 L’impermeabilizzazione
dell’invaso

15. Oggi esistono diversi progetti di sfruttamento delle maree, che comportano metodi diversi di
sfruttamento dell’energia:
 sollevamento di un peso in contrapposizione alla forza di gravità;
 compressione dell’aria in opportuni cassoni e movimentazione di turbine in seguito alla sua
espansione;
 movimento di ruote a pale;
 riempimento di bacini e successivo svuotamento con passaggio in turbine.
Quest’ultimo sembra dare i migliori risultati, nell'effettivo impiego. Il problema più importante allo
sviluppo di tale tecnologia resta comunque lo sfasamento tra massima ampiezza di marea
disponibile (la cui cadenza è prevedibile sulla base delle fasi lunari e solari) e domanda di energia
nelle ore di punta. Infatti nei giorni di insufficienza nell'afflusso d’acqua la produzione di
elettricità cesserebbe. In Francia nei pressi di Saint-Malo esiste un grosso impianto di questo
genere.
In una tipica centrale ad energia mareomotrice l'acqua affluisce e defluisce in un vasto
bacino, passando attraverso una serie di tunnel nei quali, acquistando velocità, fa girare delle
turbine collegate a generatori.
Durante la bassa marea l'acqua del bacino defluisce verso il mare aperto, mettendo nuovamente in
rotazione la turbina.
Quando il livello del mare ricomincia a salire e l'onda di marea è sufficientemente alta, si fa fluire
l'acqua del mare nel bacino e la turbina si mette nuovamente in rotazione.
Per ottenere la produzione di energia sia con marea crescente che calante, si utilizzano particolari
turbine reversibili, che funzionano cioè con entrambe le direzioni del flusso.

16. limiti principali di queste centrali sono:
Il costo di installazione elevato
La difficoltà di collocazione (indicativamente, i siti
idonei devono avere ampiezze di marea
superiore ai 3 metri e topografia favorevole
all’installazione)
La discontinuità nella produzione
L'erosione delle coste creata dalle centrali che
modificano i flussi di marea
La tendenza alla sedimentazione all'interno del
bacino (soprattutto se collocate alla foce dei
fiumi)
Il disturbo per l'ecosistema, in particolare per la
fauna ittica.

17. I giacimenti di carbone sono molto
accentrati in zone continentali con
sedimenti antichi e indisturbati.
I giacimenti più importanti sono nel
bacino della Rhur in Alsazia e nella
Lorena ed in Scozia. Questo fece la
fortuna di Francia Germania e
Inghilterra nel XIX secolo.
In Italia il carbone si trova quasi
esclusivamente in Sardegna, ma
altamente esplosivo.
Il carbone può essere generato anche
dalla combustine controllata del
legno.
Per la sua genesi il carbone contiene
numerose impurità (silicio, etc)
che, non partecipando alla
combustione, si disperdono nell’aria e
possono avere effetto cancerogeno.

18. Gli altoforni usano come fonte energetica la polvere di
koche che riesce ad avere una combustione ad alta
efficienza energetica e quini consente di raggiungere
alte temperature.
Non è possibile
spegnere gli altoforni
perché l’energia di
attivazione è
elevatissima, di
conseguenza anche gli
altoforni dovrebbero
essere localizzati nelle
vicinanze degli
impianti di estrazione.

19. Utilizzando il potere
calorifero del carbone e
l’acqua si genera vapore
che, aumentando di
volume, trasferisce
energia a degli appositi
dispositivi che possono
essere pistoni, nel caso
di locomotive, o
turbine, in caso di
centrali elettriche.

20. In un gassificatore il materiale carbonioso subisce diversi differenti processi:
Il processo di pirolisi avviene riscaldando in assenza di ossigeno e vengono
liberati composti gassosi quali idrogeno e metano e viene ottenuta una
carbonizzazione, con il risultato di una perdita in peso superiore al 70% per il
carbone. Viene prodotto anche catrame. Il processo dipende dalle
caratteristiche del materiale carbonioso e determina la struttura e
composizione del carbone, che subirà successivamente le reazioni di
gassificazione.
Il processo di combustione avviene quando i prodotti volatili e parte del
carbone reagiscono con l'ossigeno formando diossido e monossido di carbonio
(ossidazione parziale), liberando calore necessario per le successive reazioni
di gassificazione.
Il processo di gassificazione avviene quando il carbone reagisce col diossido
di carbonio e col vapor d'acqua producendo monossido di carbonio e idrogeno:
C + CO2 → 2 COC + H2O → CO + H2Inoltre, il monossido di carbonio prodotto
reagisce col vapore acqueo producendo una reazione
d'equilibrio detta reazione di spostamento del gas d'acqua:
CO + H2O ⇄ CO2 + H2 In pratica, dopo l'iniziale pirolisi una quantità limitata di
ossigeno viene introdotta nel reattore in modo che parte del materiale
organico bruci producendo monossido di carbonio ed energia, utile per la
reazione successiva che converte ulteriore materiale organico in idrogeno ed
altro monossido di carbonio.
Il gas così prodotto può essere utilizzato in un qualsiasi motore a combustione
interna e viene chiamato “carbone pulito” perché non contiene impurità e
scorie tipiche del carbone usato direttamente

21.  Questo è uno
schema tipo
di
giacimento.
Non sempre
però i
giacimenti
sono così
benevoli da
essere già in
pressione.

22. Il principale componente del gas naturale è
il metano (CH4), la più piccola e leggera fra
le molecole degli idrocarburi. Normalmente contiene
anche idrocarburi gassosi più pesanti
come etano (CH3CH3), propano (CH3CH2CH3)
e butano (CH3CH2CH2CH3), nonché, in piccole
quantità, pentano.
Sono sempre presenti modeste percentuali di gas
diversi dagli idrocarburi, ad esempio anidride
carbonica (CO2), azoto, ossigeno (in tracce), gas
nobili e solfuro di idrogeno (H2S).
Il solfuro d'idrogeno e il mercurio (Hg) sono considerati i
contaminanti più nocivi, che devono essere rimossi
prima di qualsiasi utilizzo.
Il Metano è il gas che può raggiungere più facilmente la
combustione perfetta.

23. La composizione del GPL non è definita esattamente, infatti
le specifiche di fornitura danno delle tolleranze su
composizione e densità, per il propano commerciale la
densità è compresa tra 505 e 530 kg/m3 con un potere
calorifico che non deve essere inferiore a 10.950 kcal/kg
(o 45,8 MJ/kg), con un contenuto di zolfo massimo di
50 ppm.
I componenti sono compresi tra C3 e C4, con una limitata
presenza di pentano (solo nei GPL provenienti da
raffineria). I componenti sono quindi scelti
tra butano, propano e pentano, essendo il propano il
componente principale.
Data l'elevatissima purezza degli alcani impiegati, che
derivano normalmente da processi di cracking catalitico e
successive distillazioni, il GPL brucia integralmente
producendo (se l'ossigenazione è sufficiente) CO2, H2O
e NOx, lasciando pochissime scorie, analogamente
agli alcani più leggeri, quali il metano.

24.  La benzina è un prodotto distillato
dal petrolio greggio a una temperatura che si
aggira fra i 30 e i 210 °C. Da un litro di
petrolio, solo il 10% diventa benzina dopo la
prima semplice distillazione. Utilizzando le
frazioni più pesanti (gasolio pesante e residui
di distillazione) si possono ottenere molecole
più piccole adatte a essere usate come
benzina, grazie a un trattamento
detto cracking attraverso il quale
gli idrocarburi di maggior peso
molecolare vengono frammentati in presenza
di un catalizzatore

25.  Ilgasolio ottenuto da fonti non rinnovabili è
detto semplicemente gasolio, o in
inglese, petrodiesel. La qualità del gasolio
ottenuto in questo modo è fortemente legata
a quella del greggio di origine e alla modalità
di distillazione. È un prodotto della
distillazione frazionata del petrolio
greggio, oppure dal cracking (operazione
attraverso la quale gli idrocarburi di
maggior peso molecolare sono frammentati
in presenza di un catalizzatore). La
temperatura media d'uscita del gasolio
dalla torre di frazionamento è di circa
350 °C.

26.  Oltreai limiti tecnologici ed
ambientali, nell’improntare la politica
energetica sul petrolio si deve tener conto
dell’elevato concentrazione geografica dei
giacimenti.

27. Anche il vento, come
l’acqua, fu utilizzato
in passato come forza
motrice, soprattutto in
quei luoghi dove
l’acqua non era
abbondante (Spagna) o
dove il terreno
pianeggiante non dava
all’acqua una elevata
forza motrice.
Il difetto principale era
l’incostanza del vento

28. L’evoluzione moderna dei
mulini a vento sono le
pale eoliche che hanno
però il difetto di un
grande impatto visivo in
grado di stravolgere
totalmente il
paesaggio. Ultimamente
però si stanno
diffondendo delle
minipale eoliche della
potenza dai 3 ai 6 KW.

29. La Geotermia sfrutta il salto di calore che si genera
tra sottosuolo e superficie per generare energia.
Il primo esempio di sfruttamento della geotermia
in Italia è quello di Larderello.
La presenza di un ammasso
caldo sotterraneo nelle
vicinanze della falda
acquifera genera vapore
che resta parzialmente
intrappolato da uno strato
impermeabile. La
perforazione libera questo
vapore che aziona una
turbina.

30.  Un impianto geotermico è formato da 3
parti principali:
-sonde geotermiche (speciali tubature
introdotte nella terra per poter scambiare
calore),
-pompa di calore (generatore che
produce calore preso dalle sonde
inviandolo al sistema di distribuzione)
-impianto di distribuzione del calore con
sistemi a bassa temperatura.
Il calore diffuso dai vapori viene immesso
in un impianto di tubature adoperato per
riscaldare locali di attività, serre e
impianti termali. Sta crescendo anche
la minigeotermia nei condomini
per riscaldamento e condizionamento.
Per il raffrescamento delle abitazioni si
può utilizzare il pavimento radiante dove
l’acqua è rinfrescata tra i 18° e 20° C
grazie alla pompa di calore che inverte il
suo ciclo.

31. I pannelli termici sono come
una centrale di produzione di
energia termica, e si
differenziano dai sistemi
fotovoltaico utilizzati per
produrre energia elettrica.
Il principio che governa questo
sistema è quello della
termodinamica, in base al quale
avviene la trasmissione del calore
da un corpo caldo ad uno freddo.
In questo caso il corpo caldo è il
sole, che con i propri raggi
sprigiona energia negli spazi
circostanti, e il corpo freddo è il
fluido che scorre all’interno del
pannello termico. I pannelli
colpiti dai raggi del sole così si
riscaldano. Il sistema funziona
quindi senza alcun uso di
combustibile.
L’acqua viene riscaldata ad una
temperatura di 45 – 50°

32. La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare direttamente l'energia
della radiazione solare in energia elettrica, con un'efficienza tra il 16% e il
18% per una singola cella fotovoltaica monocristallina.
Questa tecnologia sfrutta l'effetto fotovoltaico basato sulle proprietà di
alcuni semiconduttori, in grado di convertire l'energia della radiazione
solare in energia elettrica, senza parti meccaniche in movimento e senza
l'uso di alcun combustibile.