In ingegneria energetica con il termine energie rinnovabili si intendono le forme di energia prodotte da fonti di energia derivanti da particolari risorse naturali che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono consumate^[1] o non sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani" e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le stesse risorse naturali per le generazioni future. Sono dunque forme di energia alternative alle tradizionali fonti fossili (che sono invece parte delle energie non rinnovabili) e molte di esse hanno la peculiarità di essere anche energie pulite ovvero di non immettere in atmosfera sostanze nocive e/o climalteranti quali ad esempio la CO₂. Esse sono dunque alla base della cosiddetta economia verde.

Risorse rinnovabili [modifica]

Le risorse rinnovabili, sia di materia sia di energia, sono risorse naturali che, per caratteristiche naturali o per effetto della coltivazionedell'uomo, si rinnovano nel tempo e risultano, quindi, disponibili per la sopravvivenza umana pressoché indefinitamente cioè non esauribili.

Per quanto attiene alle risorse "coltivabili" - quali foreste, pascoli e, generalmente, suolo agricolo - il mantenimento delle caratteristiche di rinnovabilità dipende dall'abilità e dall'attenzione del coltivatore.

Una risorsa rinnovabile si dice anche "sostenibile", se il tasso di riproduzione della medesima è uguale o superiore a quello di utilizzo. Tale concetto implica la necessità di un uso razionale delle risorse rinnovabili ed è particolarmente importante per quelle risorse - quali, ad esempio, le forestali - per le quali la disponibilità non è indefinita, rispetto ai tempi d'evoluzione della civiltà umana sulla Terra, quali invece, ad esempio, le fonti solari o eoliche.

Le risorse rinnovabili presentano numerosi vantaggi, di cui i maggiori sono senza dubbio l’assenza di emissioni inquinanti durante il loro utilizzo (per questo sono dette “fonti pulite”) e la loro inesauribilità. L'utilizzo di queste fonti non ne pregiudica la disponibilità nel futuro e sono preziosissime risorse per creare energia riducendo al minimo l' impatto ambientale. In questo modo si tutela la natura nel rispetto delle prossime generazioni e, oltretutto, si limitano i costi di produzione e distribuzione di energia.

Per quanto riguarda le risorse rinnovabili di tipo energetico, si considerano tali (più propriamente fonti):

l'irraggiamento solare (per produrre energia termica e elettrica);
il vento (fonte eolica d'elettricità);
le biomasse (combustione per generazione termica e cogenerazione di calore e elettricità).
le maree e le correnti marine in genere;
i salti d'acqua (fonte idroelettrica),

In senso lato, si possono considerare "fonti" rinnovabili anche i "pozzi" termici utilizzabili per il raffrescamento passivo degli edifici: aria (se a temperatura inferiore a quella dell'ambiente da raffrescare - raffrescamento microclimatico); terreno (raffrescamento geotermico); acqua nebulizzata (raffrescamento evaporativo); cielo notturno (raffrescamento radiativo).

Le fonti di energia rinnovabili associate a tali risorse sono quindi l'energia idroelettrica, quella solare, eolica, marina e geotermica, ovvero quelle fonti il cui utilizzo attuale non ne pregiudica la disponibilità nel futuro. Al contrario, le energie "non rinnovabili", sia per avere lunghi periodi di formazione, di molto superiori a quelli di consumo attuale (in particolare fonti fossili quali petrolio, carbone, gas naturale), sia per essere presenti in riserve non inesauribili sulla scala dei tempi umana (in particolare l'isotopo 235 dell'uranio, l'elemento attualmente più utilizzato per produrre energia nucleare), sono limitate nel futuro^{[senza fonte]}. Esse sono ancora allo stadio di ipotesi o in fase di sviluppo; non è quindi sempre chiaro il loro costo a regime, nonché il reale potenziale o peso sul fabbisogno di energia elettrica mondiale rispetto alle fonti di energia tradizionali quali combustibili fossili ed energia nucleare, vuoi anche per la non programmabilità di alcune di queste fonti (come fotovoltaico e eolico).^{[senza fonte]}

E’ importante sottolineare come le forme di energia presenti sul nostro pianeta hanno quasi tutte origine dall'irraggiamento solare, ad eccezione dell'energia nucleare, geotermica e delle maree. Senza il Sole non ci sarebbe infatti il vento, causato dal non uniforme riscaldamento delle masse d’aria, e con esso l'energia eolica. L'energia delle biomasse è energia solare immagazzinata chimicamente, attraverso il processo della fotosintesi clorofilliana. L’energia idroelettrica, che sfrutta le cadute d’acqua, non esisterebbe senza il ciclo dell'acqua dall’evaporazione alla pioggia, innescato dal Sole. Anche i combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale) derivano dall’energia del sole immagazzinata nella biomassa milioni di anni fa attraverso il processo della fotosintesi clorofilliana, ma non sono rinnovabili in tempi storici.

Energia rinnovabile, sostenibile e fonti alternative

la definizione in senso stretto di "energia rinnovabile" è quella sopra enunciata, spesso vengono usate come sinonimi anche le locuzioni "energia sostenibile" e "fonti alternative di energia".

Esistono tuttavia delle sottili differenze:

Energia sostenibile è una modalità di produzione ed uso dell'energia che permette uno sviluppo sostenibile: ricomprende dunque anche l'aspetto dell'efficienza degli usi energetici.
Fonti alternative di energia sono invece in generale tutte quelle fonti di energia "non fossili", ovvero diverse dagli idrocarburi o il carbone; rientra tra queste, ad esempio, anche l'energia nucleare, considerata alternativa all'uso di idrocarburi e carbone. Comprendono dunque anche le energie rinnovabili.

Tuttavia, non esiste una definizione univoca dell'insieme delle fonti rinnovabili, esistendo in diversi ambiti diverse opinioni sull'inclusione o meno di una o più fonti nel gruppo delle "rinnovabili". Secondo la normativa di riferimento italiana, vengono considerate "rinnovabili":

« ...il sole, il vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti organici e inorganici. »

Come risolvere le equazioni di primo grado

Come risolvere le equazioni di primo grado

A Cura della Dr.ssa Genny Mazzo

1) Equazioni di primo grado numeriche intere

Le equazioni numeriche intere di primo grado sono le equazioni nelle quali l'incognita non compare a denominatore.
Il procedimento da seguire è il seguente:

Si eliminano eventuali denominatori e si eseguono i calcoli presenti
Si spostano a primo membro i termini contenenti l'incognita e a secondo membro i termini noti (numeri)
Si riducono i termini simili del primo membro e si effettuano i calcoli nel secondo membro, scrivendo l'equazione nella forma:

ax = b

A questo punto si possono presentarsi 3 casi:

L'equazione è determinata. Se a è diverso da zero basta applicare il secondo principio di equivalenza, come visto sopra, e si ottiene ;
L'equazione è indeterminata. Se sia a che b sono uguali a zero, si ottiene un'equazione del tipo 0x = 0 che è vera per qualsiasi valore attribuito all'incognita x, perché qualunque numero moltiplicato per zero dà zero. Quindi si ha a che fare con un'identità;
L'equazione è impossibile. Se a = 0 ma b è diverso da zero, si ottiene un'equazione del tipo 0x = b che non è verificata per alcun valore dell'incognita x perché non esiste alcun numero che moltiplicato per zero dia un numero diverso da zero.

Esempio

16 = 3 (x - 1) - (x - 7)

si tratta di un'equazione di primo grado numerica intera; per risolverla innanzitutto eseguiamo i calcoli proposti

16 = 3x - 3 - x + 7

Applichiamo il primo principio di equivalenza e spostiamo i termini contenenti l'incognita nel primo membro e i termini noti nel secondo membro RICORDANDO DI CAMBIARE IL SEGNO AI TERMINI CHE VENGONO SPOSTATI

-3x + x= - 16 - 3 + 7

Sommiamo ora i termini simili

-2x = -12

Applichiamo il secondo principio di equivalenza per eliminare il coefficiente di x, quindi dividiamo entrambi i membri per -2

Semplifichiamo e troviamo il risultato x = 6

2) Equazioni di primo grado frazionarie

Le equazioni di primo grado frazionarie sono equazioni in cui l'incognita compare a denominatore; queste equazioni richiedono passaggi e attenzione maggiore rispetto a quelle numeriche.
I problemi derivano dalla presenza di denominatori di cui non si conosce il valore. Sappiamo che una frazione del tipo

esiste solo se b (denominatore) è diverso da zero.
Innanzitutto, quindi, prima di procedere con i calcoli, si devono individuare tutti i valori che fanno perdere significato all'equazione, ossia tutti i numeri che, sostituiti all'incognita, annullano i denominatori. Tali valori dovranno venire esclusi dalle soluzioni dell'equazione.
L'insieme dei numeri da escludere definisce le condizioni di accettabilità delle soluzioni (C.A.) (spesso dette anche condizioni di esistenza).
Dopo aver studiato le condizioni di accettabilità si procede come segue:

Si calcola il denominatore comune (m.c.m. tra i denominatori) tra le frazioni dell'equazione, allo scopo di eliminare i denominatori e trasformare l'equazione frazionaria in intera;
si eseguono i calcoli, applicando i principi di equivalenza delle equazioni;
una volta trovata la soluzione, questa deve essere confrontata con le condizioni di accettabilità: la soluzione deve essere scartata se coincide con uno dei valori trovati nelle condizioni suddette.

NOTA DEL PROFESSORE
Una equazione di primo grado frazionaria non si conclude con la soluzione ma solo dopo aver confrontato quest'ultima con le C.A.. Per cui è meglio scrivere “ACCETTABILE” o “NON ACCETTABILE” di seguito alla soluzione.

Esempio (condizioni di accettabilità):

Studiamo le condizioni di accettabilità (C.A.) dell'equazione frazionaria di primo grado

Consideriamo l'unico denominatore presente: x – 2. Esso si annulla per x = 2, quindi nelle condizioni di accettabilità dobbiamo scrivere, con linguaggio matematico, che accettiamo tutti i valori tranne 2:

C. A.: x ≠ 2

NOTA DEL PROFESSORE
Per trovare velocemente i valori da inserire nelle C. A. si possono considerare tutti i denominatori presenti, porli, uno per volta, diversi da zero (≠0) e risolvere le piccole equazioni di primo grado con i metodi studiati.
Esempio:
data l'equazione
le C.A. si trovano ponendo: