Categoria: Energia

Il vetro che trasforma i raggi del sole in energia
Il vetro che trasforma i raggi del sole in energia

I ricercatori della Mitchigan State University hanno sviluppato un materiale trasparente in grado di trasformare i raggi solari in energia.  Il materiale solare trasparente potrebbe rappresentare una svolta per quanto riguarda la raccolta di energia proveniente dal sole. I dispositivi possono essere applicati comodamente alle finestre e, secondo gli scienziati di Nature Energy, costituiscono un’innovativa fonte di energia. Al pari di pannelli solari più grossi e posti sul tetto.

Analizzando il potenziali di questi strumenti, i ricercatori, hanno scoperto che raccogliendo solo luce invisibile, non solo si può fornire la stessa quantità di energia di pannelli solari, ma si aggiungono anche funzionalità per aumentare l’efficienza dei palazzi, delle automobili e dei dispositivi elettronici.

Il sistema utilizza molecole organiche sviluppate dal team di Richard Lunt, un ricercatore della MSU, per assorbire le onde “invisibili” dei raggi solari. In particolare, sono considerati “invisibili” i raggi ultra violetti e gli infrarossi che, grazie a questo materiale, vengono captati e poi l’energia viene trasformata in elettricità. Bisogna considerare che un passaggio totale a tecnologie che forniscono energia rinnovabile, richiede un allontanamento dall’utilizzo del combustibile fossile.

È importante sottolineare che l’efficienza di questi dispositivi raggiunge il 5%, contro il 15% dei pannelli solari tradizionali. L’uso complementare di entrambi i dispositivi, riuscirebbe quasi completamente a coprire il fabbisogno di energia di un paese come gli Stati Uniti, considerate anche le quantità di superfici in vetro presenti sul suolo americano.

Isola di calore: ecco perché in città fa più caldo!
Isola di calore: ecco perché in città fa più caldo!

La temperatura dall’aria e quella delle superfici sono molto diverse. Hai mai camminato a piedi nudi sulla sabbia? Ecco, allora conosci la differenza. La superficie sotto i tuoi piedi è molto più calda dell’aria che ti circonda. Ma da cosa dipende la temperatura di oggetto? Sicuramente dalla sua composizione e dal suo colore.

Le strade e i tetti sono di colore scuro e per questo motivo assorbono molto più calore rispetto a oggetti dai colori chiari. I pavimenti trattengono molto calore anche perché sono fatti di materiale impermeabile. Hai notato che quando piove l’acqua forma quelle pozzanghere? Ecco l’asfalto della maggior parte delle strade non fa passare l’acqua. Le nostre città sono piene di strade, marciapiedi, tetti e parcheggi. Tutte queste zone assorbono tanto calore e per questo motivo contribuiscono all’effetto noto come “isola di calore“. Le città infatti sono più calde della campagna che le circonda.

isola di calore

Notte e giorno. Questa differenza tra le città e le zone circostanti si fa sentire non solo con la luce del giorno, ma anche di notte. Tutte le superfici scure e asfaltate trattengono il calore che li scalda durante il giorno, e lo rilasciano durante la notte.

E in inverno? Anche durante la stagione più fredda le città restano più calde delle zone verdi. È per questo che in città è più raro vedere i fiocchi di neve!

Il primo motore attivato dalla luce
Il primo motore attivato dalla luce

Fantascienza e realtà. Il divario non è più così ampio. Due studi stanno infatti colmando la distanza che ci separa da quelle tecnologie solo ipotizzate da film e libri fantascientifici. Due motori unici nel loro genere, progettati dal Massachusetts Institute of Technology (Mit) e, in Olanda e Gran Bretagna, dalla Eindhoven University of Technology e Kent State University, sarebbero in grado di attivarsi se colpiti da un fascio di luce. I ricercatori del MIT hanno progettato una particella asimmetrica, spessa meno di un capello e rivestita su un solo lato di uno strato di oro. Quando vengono colpite dalla luce queste particelle iniziano a roteare ad una velocità che dipende dalla luce: basta infatti cambiare il colore della luce per cambiare velocità.

I ricercatori britannici e olandesi invece hanno sviluppato un materiale che si contrae ed espande in risposta alla luce. Questo materiale, il primo a convertire la luce in movimento, è costituito da cristalli liquidi e si muove, quando sfiorato dai raggi luminosi , contraendosi ed espandendosi proprio come un bruco.

Isola di calore
Isola di calore

La temperatura dall’aria e quella delle superfici sono molto diverse. Hai mai camminato a piedi nudi sulla sabbia? Ecco, allora conosci la differenza. La superficie sotto i tuoi piedi è molto più calda dell’aria che ti circonda. Ma da cosa dipende la temperatura di oggetto? Sicuramente dalla sua composizione e dal suo colore.

Le strade e i tetti sono di colore scuro e per questo motivo assorbono molto più calore rispetto a oggetti dai colori chiari. I pavimenti trattengono molto calore anche perché sono fatti di materiale impermeabile. Hai notato che quando piove l’acqua forma quelle pozzanghere? Ecco l’asfalto della maggior parte delle strade non fa passare l’acqua. Le nostre città sono piene di strade, marciapiedi, tetti e parcheggi. Tutte queste zone assorbono tanto calore e per questo motivo contribuiscono all’effetto noto come “isola di calore“. Le città infatti sono più calde della campagna che le circonda.

isola di calore

Notte e giorno. Questa differenza tra le città e le zone circostanti si fa sentire non solo con la luce del giorno, ma anche di notte. Tutte le superfici scure e asfaltate trattengono il calore che li scalda durante il giorno, e lo rilasciano durante la notte.

E in inverno? Anche durante la stagione più fredda le città restano più calde delle zone verdi. E’ per questo che in città è più raro vedere i fiocchi di neve!

C’è un tesoro nel mare della Sardegna: l’energia
C’è un tesoro nel mare della Sardegna: l’energia

Il mare della Sardegna può produrre molta energia: 13 chilowatt per metro di costa. Un tesoro così importante può fare di questa area il giacimento di energia green più grande del Mediterraneo. Questa bella notizia arriva dall’analisi realizzata dall’Agenzia per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo sostenibile, ENEA. La produzione maggiore di energia potrebbe avvenire nell’area occidentale della Sardegna (guardando la cartina, il mare a sinistra dell’isola), soprattutto nei pressi di Alghero.

Alghero

Secondo l’ENEA, il potenziale energetico del mare della Sardegna occidentale è molto simile a quello degli Stati europei più all’avanguardia nello sviluppo di energia green proveniente dalla fonte rinnovabile del mare, come la Danimarca. Lungo le altre coste italiane è possibile produrre meno energia rispetto alla Sardegna. Nel canale di Sicilia è circa la metà, 7 kW per metro di costa, e ulteriormente inferiore quello di altre aree: 3 kW/m il potenziale di Ionio e medio Tirreno, solo 2 kW/m la media di quello dell’Adriatico.
La produzione di energia dal mare attualmente soddisfa una piccolissima parte della domanda energetica dell’Europa: solo lo 0,02%. Però, permetterebbe di ridurre in modo significativo la dipendenza dalle importazioni di combustibili fossili e le emissioni di anidride carbonica. Secondo le stime dell’Unione Europea, investire nell’energia green prodotta dal mare sarebbe molto importante anche per l’economia degli stati. Permetterebbe di creare un mercato da oltre 50 miliardi di euro l’anno per il 2050 e di far nascere 450 mila nuovi posti di lavoro.

Come si produce energia dal mare?

L’energia green prodotta attraverso il mare è una delle cosiddette “rinnovabili” o energie “alternative” e deriva dal moto delle onde. Per produrla, si sfrutta l’energia cinetica contenuta nel moto ondoso. L’energia delle onde può contare su un sistema di accumulo naturale di energia: le onde stesse. Questo non avviene nel caso dell’energia solare e di quella eolica. In Italia, ENEA e il Politecnico di Torino sono al lavoro per sviluppare una tecnologia pensata appositamente per le onde del mar Mediterraneo. Le nostre onde sono diverse da quelle dell’oceano, che sono più alte e meno frequenti. Gianmaria Sannino, ricercatore ENEA che ha curato lo studio, sottolinea che questi dispositivi non avrebbero un impatto significativo sul paesaggio, dato che sono parzialmente sommersi. Sarebbero d’aiuto anche per contrastare l’erosione della costa riducendo l’energia delle onde che la raggiungono.

Perché il tramonto è colorato?
Perché il tramonto è colorato?

La Natura ci regala spettacoli meravigliosi, capaci di lasciarci ogni volta a bocca aperta. Il tramonto è uno di questi: tutte le sere ci incanta con i suoi colori straordinari! Chi sa perché i tramonti hanno un colore così particolare?

Dipende dalla luce:

Il tramonto
La luce è una radiazione elettromagnetica. Significa che, anche se non ce ne accorgiamo, è in continuo movimento sotto forma di onde.
Noi siamo in grado di vedere solo una parte di queste onde di luce, cioè quella che forma i colori dell’arcobaleno. Te li ricordi? Sono il rosso, l’arancione, il giallo, il verde, il blu, l’indaco e il viola. Ognuno di questi colori corrisponde a una diversa lunghezza della nostra onda di luce. Il blu, per esempio, si trova su una lunghezza più corta del rosso.

Quando il Sole è alto nel cielo, la sua luce deve attraversare una distanza più corta per raggiungerci. Per questo motivo di giorno vediamo la luce blu, che corrisponde a un’onda di luce più corta. Al tramonto, invece, il Sole si allontana e la sua luce deve percorrere più spazio per arrivare fino ai nostri occhi. Ecco perché vediamo il rosso e l’arancione: a noi arrivano soltanto le onde più lunghe, che corrispondono a questi colori.

Come si produce l’energia
Come si produce l’energia

Non serve sempre spegnere le luci se…
Ci hanno sempre detto e ripetuto di spegnere le luci quando usciamo da una stanza per risparmiare energia elettrica, ma non è sempre così! Se usiamo speciali lampadine chiamate CFL (compatte fluorescenti), spegnerle e accenderle troppo spesso potrebbe farle durare di meno. Perciò, se dovete assentarvi solo pochi minuti, è meglio lasciarle accese.

Il carbone genera energia, ma non dappertutto
Il 25 % di tutti i combustibili usati in Europa per generare elettricità è costituito da carbone, negli Stati Uniti è il 39 % e in Cina il 75 %. Quando viene bruciato in un impianto, il carbone fornisce il calore usato per produrre il vapore che fa ruotare una turbina, che a sua volta produce elettricità. In alcuni paesi, però, viene usato molto meno, come in California dove solo l’1% dell’elettricità viene prodotto bruciando carbone.

Spostare avanti le lancette dell’orologio in primavera fa bene alla Terra
Ogni primavera entra in vigore l’ora legale e spostiamo le lancette avanti di un’ora. Terna, la società responsabile in Italia della gestione dei flussi di energia elettrica sulla rete ad alta tensione, ogni anno stima il risparmio consentito dall’adozione dell’ora legale: per il periodo compreso tra il 2004 ed il 2012 ha permesso di risparmiare oltre 6 miliardi di kilowattora con una minore spesa pari a novecento milioni di euro! E ciò non può che far del bene anche al nostro pianeta.

La potenza dell’acqua genera elettricità 
Quando immergiamo una mano aperta in un fiume o in un ruscello possiamo sentire la forza dell’acqua corrente. Migliaia di anni fa, antiche popolazioni costruirono ruote e mulini sui fiumi per macinare il grano sfruttando tale forza e oggi gli uomini moderni in molti paesi la utilizzano per produrre la cosiddetta energia idroelettrica, una fonte di energia alternativa e rinnovabile che si produce nelle centrali idroelettriche.

Anche il vento genera elettricità!
Già migliaia di anni fa le popolazioni antiche avevano capito che il vento ha una grande forza e inventarono i mulini a vento per catturala e sfruttarla. Come l’acqua, anche il vento è fonte di energia rinnovabile, chiamata energia eolica. I mulini d’oggi sono altissime turbine, alcune alte più di 100 metri. Sembrano strutture semplici ma sono formate da più di 8000 pezzi! Molti paesi, come gli Stati Uniti, la Germania, l’Italia e la Spagna, usano il vento per produrre elettricità.

L’energia solare dà energia ad un satellite da più di 50 anni!
Il sole è una grande fonte di energia, pensate che i suoi raggi ci mandano 10,000 volte l’energia che consumiamo in tutto il mondo ogni giorno! L’industria aerospaziale usa l’energia solare da molto tempo, da più di 50 anni! Le navicelle spaziali usano celle solari per catturare l’energia del sole. Vanguard1 è stato il primo satellite ad energia solare ed è il più vecchio satellite artificiale ancora funzionante in orbita.

Anche i rifiuti generano elettricità
Perché sprecare i rifiuti che scarichiamo nei gabinetti o buttiamo nella spazzatura? I rifiuti organici, nella loro decomposizione, liberano metano, un gas naturale. Catturare questo gas è utile perché può essere bruciato per produrre energia elettrica. C’è un altro effetto benefico: il metano è un gas serra, quindi bruciandolo lo togliamo dall’atmosfera. E questo fa bene all’ambiente.

Le auto elettriche vanno bene dappertutto? 
Tutti sanno che le auto elettriche non producono emissioni perché funzionano spinte dall’energia delle loro batterie. Ma è vero che non sono inquinanti? Tutto dipende da dove si vive. Quando si ricarica la batteria dell’auto a casa, l’elettricità proviene da una centrale elettrica. Se questa funziona a energie rinnovabili, le auto elettriche non inquinano. Ma se l’elettricità proviene da una centrale che brucia carbone allora l’auto in sé non inquina, ma l’elettricità che consuma sì!

Servono pile più efficienti
Le pile sono migliorate molto da quando sono state inventate nel 1799 da Alessandro Volta, ma dovranno migliorare ancora molto prima di riuscire ad immagazzinare energia a sufficienza per permetterci di usare energia solare ed eolica senza esaurire le scorte nelle giornate piovose o senza vento.

L’energia viene misurata in BTU oppure calorie
Proprio come le temperature vengono misurate in gradi Fahrenheit o Centigradi anche per l’energia esiste un’unità di misura. In questo modo i dati si possono registrare e paragonare. Negli Stati Uniti e Gran Bretagna l’unità di misura è il BTU (British Thermal Unit) che corrisponde all’energia necessaria per innalzare di un grado Fahrenheit una libbra di acqua. In Europa e altre parti del mondo l’unità di misura è la caloria. Questa è la quantità di energia sufficiente ad innalzare di un grado centigrado un grammo di acqua.

Il carbonio e i combustibili fossili
Il carbonio e i combustibili fossili

Cosa sono i combustibili fossili?
Il Carbonio è un elemento comune a tutte gli esseri viventi. Se  pesi 50 kg, 9 kg sono di carbonio. Le piante hanno una percentuale ancora più alta, infatti sono fatte di Carbonio per il 45%. Dal momento che i resti chimici di piante ed animali preistorici sono ciò che forma il carbone e il petrolio, questi vengono chiamati combustibili fossili. È quello che mettete nel serbatoio quando fate il pieno alla macchina.

Il carbonio è nero e polveroso, ma noi non siamo così. Come fanno i fiori ad essere colorati e le tigri arancioni?
Succede perché il carbonio è un elemento che si lega facilmente con altri elementi per formare diverse sostanze. Questi composti del carbonio sono molto diversi dal carbonio puro. La parte più piccola di qualsiasi elemento è l’atomo. Un atomo di carbonio si lega facilmente con due atomi di ossigeno, il composto che si è formato si chiama Anidride carbonica.
Il simbolo del carbonio è “C” e “O” è il simbolo dell’ossigeno. L’anidride carbonica viene detta anche “C-O-2”, che si scrive “CO2”, ed è un gas invisibile ma molto importante per la vita.

Come fa il carbonio ad essere negli esseri viventi?
Le piante durante la fotosintesi assorbono anidride carbonica, trattengono il carbonio ed emettono ossigeno. Le persone e gli animali respirano ossigeno ed emettono anidride carbonica.
Il fatto che gli animali e le piante dipendano gli uni dagli altri funziona benissimo, tanto che vivono e muoiono insieme da moltissimo tempo. I loro resti si sono depositati in profondità nel terreno. Il calore della terra e la pressione del materiale che li ricopre hanno trasformato questi resti in petrolio e gas naturale.

Come fanno a formarsi il petrolio e il gas naturale?
Piccolissimi animali e piante acquatiche morendo si sono depositate sul fondo del mare. Col passare del tempo sono stati ricoperti di strati di limo e sabbia. In milioni di anni l’enorme pressione degli strati sovrastanti insieme al calore della terra hanno trasformato i resti in gas naturale e petrolio.
Oggi trivelliamo attraverso gli strati di sabbia e limo per raggiungere le formazioni rocciose che contengono i giacimenti di petrolio.

Cosa succede a tutti i resti delle antichissime piante ed animali?
Si trasformano in quello che oggi chiamiamo combustibili fossili: petrolio, carbone e gas naturali. È il carburante che usiamo ora per produrre energia nel nostro mondo moderno. Bruciamo questi materiali ricchi di carbonio nelle automobili, camion, aerei, treni, impianti di generazione dell’energia elettrica, barche, anche nella griglia del barbecue! In effetti si trova in tutto ciò che richiede energia.

Dove va il carbonio che c’è nei combustibili fossili?
Il calore è il prodotto principale e la ragione per cui bruciamo combustibili fossili. Altri prodotti di questa combustione sono acqua e CO2. Esistono anche prodotti solidi come ceneri, fuliggine e grassi.
Tutto il carbonio che è stato incamerato nelle piante ed animali preistorici va a finire nella nostra atmosfera. Dal momento che i combustibili fossili si usano da 200 anni circa, quel carbonio che si è accumulato in centinaia di milioni di anni viene rilasciato tutto ora, creando uno squilibrio nella chimica della nostra atmosfera.

Il buono, il brutto e il cattivo del Carbonio nell’atmosfera
Il CO2 è un gas serra, cioè un gas che che aiuta a mantenere la Terra a una certa temperatura, infatti intrappola il calore  permettendo alla Terra di trattenere l’energia del sole che altrimenti verrebbe dispersa nello spazio.  Si comporta in pratica come una serra, che tiene calde le piante intrappolando il calore del sole.
Se non ci fosse l’effetto serra la Terra sarebbe completamente congelata e non ci potremmo vivere. Senza effetto serra, in pratica, la terra sarebbe una palla di ghiaccio.
E così l’anidride carbonica, CO2 , e gli altri gas serra hanno un effetto positivo sulla Terra… ma solo fino ad un certo punto! Quando infatti il CO2  aumenta eccessivamente, anche la temperatura della terra cresce. Guarda cosa succede nell’articolo dedicato al Riscaldamento Globale.