Nella fisica uno dei modi con cui si può studiare la complessità degli eventi naturali nell’universo è di osservare le relazioni di causa-effetto tra le trasformazioni nel tempo della materia e i movimenti dell’energia, quando quest’ultima si redistribuisce all’interno dei corpi o è scambiata tra corpi diversi.
Da questo punto di vista tutto ciò che è accaduto o accade nei corpi celesti può essere ricondotto a movimenti di energia.
La Terra non fa eccezione. Fin dalla sua formazione è stata investita da enormi flussi di energia pro-venienti soprattutto dal Sole, ma anche dal suo nucleo e dai corpi celesti più vicini, che l’hanno plasmata così come la conosciamo. Nel corso di questi complessi processi di trasformazione si determinarono le condizioni perché, caso unico nell’universo a quanto ne sappiamo oggi, vi apparisse e si evolvesse in una enorme molteplicità di specie la vita biologica.
In tempi relativamente recenti in uno dei rami dell’evoluzione comparve la specie umana, la sola che ha maturato lo sviluppo pieno di coscienza e intelligenza, fondamenti della nascita e del progresso delle civiltà.
Con le tante abilità che gli uomini hanno acquisito e fatto crescere fin da quando sono esseri senzien-ti, c’è stata la capacità di generare e controllare flussi di energia più elevati di quelli strettamente neces-sari per sostenere la vita biologica.
Questo talento, determinante per lo sviluppo delle civiltà umane, tanto che la loro storia si potrebbe studiare anche raccontando come nel tempo esse siano diventate capaci di controllare quantità sempre maggiori di energia, nell’era contemporanea si sta caricando di connotazioni negative: sono sempre di più coloro che credono che ad esso si debba attribuire la responsabilità del complesso manifestarsi di eventi che convenzionalmente si chiamano “crisi energetica”.
Innumerevoli e sempre più evidenti prove scientifiche, storiche e geopolitiche fanno pensare che l’utilizzazione crescente dell’energia inevitabilmente connaturata allo sviluppo prorompente e apparen-temente inarrestabile della civiltà tecnologica e industriale, danneggi e talvolta addirittura pregiudichi le funzionalità della nicchia ecologica che garantisce l’esistenza degli esseri viventi, e con essi della specie umana. Il dibattito sulla pericolosità di fenomeni che potrebbero essere esiziali per la specie umana, si è allargato dal ristretto ambito degli specialisti a tutte le società civili, con opinioni spesso contrapposte.
L’importanza della questione rende doveroso per tutti gli uomini interrogarsi e capire se i vantaggi che derivano dagli sviluppi tecnologici siano commisurati ai problemi che a detta di alcuni generano. A questa riflessione più di tutti sono obbligati i tecnici, gli scienziati e i decisori politici. Sono loro infatti che hanno la responsabilità della concezione, della costruzione e della gestione delle strutture tecnologiche e con essa il dovere morale di verificare se le conseguenze negative che si attribuiscono a queste opere siano concrete e, in caso affermativo, di adoperarsi per attenuarle o evitarle.
Per queste ragioni, prevalentemente etiche, è auspicabile che la formazione tradizionale dei futuri scienziati e tecnici sia completata con la conoscenza delle conseguenze che potrebbero derivare dall’uso improprio o incontrollato della tecnologia e dei provvedimenti da adottare per evitarle. Con questo corso si vuole dare un contributo in questa direzione.

Alla conclusione del corso lo studente:
1. Padroneggerà gli strumenti culturali che riconoscono nell’energia il legame tra la molteplicità di fe-nomeni studiati nelle discipline di base del suo corso di studi, fisica (meccanica, dinamica, statica dei fluidi, elettromagnetismo, fisica della materia), chimica, elettrotecnica e termodinamica, permettendone un’analisi olistica e unitaria.
2. Consoliderà la consapevolezza che i movimenti dell’energia nei corpi e tra i corpi sono insieme causa ed effetto di tutti gli eventi che si osservano in natura, sia nei corpi inanimati che negli esseri viventi.
3. Comprenderà in che modo lo sviluppo storico e i progressi scientifici, tecnologici e sociali delle civiltà umane siano collegati all’effettiva capacità degli uomini di raccogliere e utilizzare le risorse energetiche disponibili sulla Terra.
4. Conoscerà la struttura e le conseguenze del complesso di eventi ambientali, climatici, economici e sociali ai quali nell’epoca contemporanea si dà il nome di crisi energetica e che sono attribuibili alle atti-vità umane.
5. Potrà rendersi conto che la grande influenza che i modi di utilizzazione dell’energia avranno sul be-nessere di tutte le comunità umane e sul progresso della loro civilizzazione, di fatto attribuiscono un ac-cresciuto carico di responsabilità etica agli scienziati e ai tecnici che con il loro lavoro contribuiscono a modificare il mondo naturale.

Per comprendere i contenuti del corso e partecipare alle attività previste non è strettamente necessa-rio fare ricorso a nessuna particolare conoscenza di quelle comprese nel curriculum formativo dei futuri ingegneri, ma per seguirlo con il massimo profitto si consiglia di iscriversi solo dopo aver frequentato i corsi di fisica, chimica e termodinamica.

Il concetto di energia dal punto di vista fisico e metafisico. Disamina del collegamento tra i movi-menti e la redistribuzione dell'energia e i fenomeni naturali. Richiamo di alcuni elementi essenziali di fi-sica e termodinamica con attenzione alle forme dell’energia e ai modi di misurarla.
Riflessione sul dibattito in corso sull’esistenza o meno di una “crisi energetica” e se questa sia an-che una crisi di civiltà. Importanza e interdipendenza dei fattori critici che la determinano: adeguata di-sponibilità di risorse energetiche, clima e ambiente, politica e geopolitica internazionale, elementi eco-nomici e finanziari, rapporti sociali e squilibri nelle condizioni di vita dei popoli nel pianeta.
Energetica del pianeta Terra. L’interazione con la radiazione solare e gli effetti nell’atmosfera, nell’idrosfera e nella litosfera. Fenomeni gravitazionali e maree. Geotermia ed effetti sismici.
Energetica degli organismi biologici. Peculiarità della presenza degli organismi viventi e la loro sostanziale unicità nella molteplicità delle specie vegetali, animali e umana. La vulnerabilità delle condi-zioni di esistenza della vita nel nostro pianeta.
Storia delle civiltà umane preindustriali raccontata attraverso i modi con cui gli uomini appresero a utilizzare quantità crescenti di energia, traendone profitto e benessere. Le utilizzazioni nell’agricoltura, nello sviluppo di motori primi (trasporti, manifatture, costruzioni, metallurgia) e negli usi militari.
L’energia nel XX e nel XXI secolo. Riserve e Risorse. Risorse esauribili (fossili e nucleari) e rinno-vabili (sole, acqua, biomasse, vento, onde e maree). Risorse intermedie e vettori (elettricità, combusti-bili fossili liquidi e gassosi, idrogeno). Gli usi finali (abitazioni, industrie di trasformazione, trasporti, agri-coltura e pesca, applicazioni militari).
Le criticità tecnologiche (abitazioni, trasporti, accesso all’energia elettrica, protezione ambientale, indu-stria e agricoltura).
Prospettive tecnologiche. Motori primi termici ed elettrici. La distribuzione dei combustibili e dell’energia elettrica. Abitazioni e servizi residenziali: situazione nei paesi avanzati e in quelli in via di sviluppo (PVS); tecnologie consolidate e innovative e opportunità di intervento. Trasporti in superficie, nelle ac-que e nell'aria. Cenni alla generazione e distribuzione di elettricità (con fonti fossili e rinnovabili), distri-buzione e reti intelligenti (Smart Grids).
Scenari possibili e opportunità nel XXI secolo. Esame dei concetti di progresso e di sostenibilità. I legami dell’energia con la qualità della vita, l’economia, lo sviluppo, la povertà energetica e la qualità dell’ambiente in relazione all’esistenza della vita biologica. L’importanza dell’efficienza energetica. Il conflitto tra risparmio e stili di vita. La questione della decrescita.
Miti e realtà della questione energetica.

I contenuti delle lezioni saranno strettamente collegati ad attività seminariali nelle quali gli studenti avranno l’opportunità di interagire e collaborare attivamente con i docenti e di riflettere con loro sui temi introdotti. Durante il progredire del lavoro si chiederà agli studenti di trasferire contributi e riflessioni in-dividuali in relazioni scritte che costituiranno parte integrante della valutazione finale.
In aggiunta alla trattazione del programma previsto, si prevede di approfondire questioni di particola-re rilievo in lezioni e seminari monografici nei quali interverranno esperti esterni appositamente invitati. Il calendario sarà comunicato di volta in volta.

Per l’ampiezza degli argomenti trattati non è disponibile un solo testo che li comprenda tutti. Durante il corso i docenti distribuiranno appunti e documenti con i dati e le informazioni più significativi.
In aggiunta a questi si daranno agli studenti suggerimenti di letture personalizzate di articoli e testi selezionati e, ove possibile, mettendoli direttamente a disposizione.

La valutazione finale consisterà in una discussione delle relazioni elaborate da ogni studente durante il corso e da un colloquio orale sui temi trattati nelle lezioni.