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Energie rinnovabili
di
Matteo Ghisleni
1L
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(No Transcript)
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Energie rinnovabiliDefinizione

• Sono da considerarsi energie rinnovabili quelle
  forme di energia generate da fonti il cui
  utilizzo non pregiudica le risorse naturali per
  le generazioni future o che per loro
  caratteristica intrinseca si rigenerano o non
  sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani".

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Energie rinnovabiliProgrammabili e non

• Nell'ambito della produzione di energia elettrica
  le fonti rinnovabili vengono infine classificate
  in "fonti programmabili" e "fonti non
  programmabili", a seconda che possano essere
  programmate in base alla richiesta di energia
  oppure no.

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Energie rinnovabiliClassiche e nuove

• Un'altra distinzione che spesso viene fatta è
  quella tra fonti rinnovabili "classiche"
  (essenzialmente idroelettrico e geotermia) e
  fonti rinnovabili "nuove" (anche dette "NFER"),
  tra cui vengono generalmente incluse l'energia
  solare, eolica e da biomassa.

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Energie rinnovabilidefinizione gestore servizi

• Secondo la definizione del Gestore Servizi
  Elettrici (GSE, anche conosciuto come GRTN), nel
  primo gruppo rientrano "impianti idroelettrici a
  serbatoio e bacino, rifiuti solidi urbani,
  biomasse, impianti assimilati che utilizzano
  combustibili fossili, combustibili di processo o
  residui", mentre nel secondo gruppo (non
  programmabili) si trovano "impianti di produzione
  idroelettrici fluenti, eolici, geotermici,
  fotovoltaici, biogas"

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Energie rinnovabilienergia nucleare

• Fonte rinnovabile, per la UE, significa quindi
  riproducibile dal Sole attraverso la fotosintesi
  e la catena trofica. Sebbene "non fossile",
  l'energia nucleare, non viene unanimemente
  considerata rinnovabile, in quanto il suo
  utilizzo dipende comunque da riserve limitate di
  materiali che non si rigenerano alla stessa
  velocità con cui vengono consumate.

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Energia rinnovabileenergia geotermica

• Inoltre, in alcuni studi non viene considerata
  "rinnovabile" l'energia geotermica, mentre
  nell'ambito dei movimenti ambientalisti, spesso
  viene scartata l'energia prodotta dai rifiuti
  solidi urbani, in quanto questi sono prodotti
  anche con materie prime fossili o prodotti
  sintetici non biodegradabili (mentre solo la
  parte organica dei rifiuti sarebbe da
  considerarsi "rinnovabile").

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Energia rinnovabiliclassificazione fonti

• Come già enunciato, 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"
• Rientrerebbero in questo campo dunque
• Energia idroelettrica
• Energia geotermica
• Energia solare (termica e fotovoltaica)
• Energia eolica
• Energia da biomasse

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Energia rinnovabileimpatto ambientale

• Sono fonti di energia che possono permettere uno
  sviluppo sostenibile all'uomo, senza che si
  danneggi la natura e per un tempo indeterminato.
  Alcune di questi tipi di energia (in particolare
  quella solare) possono essere microgenerate,
  ossia prodotte in piccoli impianti domestici che
  possono soddisfare il bisogno energetico di una
  singola abitazione o piccolo gruppo di
  abitazioni.

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Energia geotermicaDefinizione

• Per energia geotermica si intende quella
  contenuta, sotto forma di "calore", all'interno
  della Terra. La sua origine è dovuta al calore
  endogeno vulcani, sorgenti termali, soffioni e
  geyser ne sono una conseguenza.

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Energia geotermicafenomeni geotermici

• Questa energia fluisce verso lesterno
  trasportata da vettori quali acqua e vapore e si
  dissipa con regolarità verso la superficie della
  terra. Tale calore, anche se in quantità enorme e
  praticamente inesauribile, risulta assai disperso
  e solo raramente concentrato.

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Energia geotermicai gayser

• Sono formati per buona parte da anidride
  carbonica, idrogeno solforato (massimo 1),
  metano (0,4), idrogeno (0,1) e tracce di radon.
  Si tratta di sostanze già presenti nell'atmosfera
  e l'unica accortezza è quella di far si che
  vengano diluiti nell'atmosfera in modo che non si
  presentino a livello del suolo con concentrazioni
  potenzialmente nocive, per evitare effetti
  dannosi locali.

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Energia geotermicale pompe di calore

• Il solo calore estratto dal sottosuolo è
  insufficiente a riscaldare un edificio, ed il
  liquido deve essere quindi convogliato ad una
  pompa di calore che ne innalza la temperatura per
  poterlo infine trasferire ai terminali
  termoconvettori, piastre o pannelli radianti.
  Invertendo il ciclo della pompa di calore, è
  possibile ottenere il raffreddamento del fluido
  circolante nelle sonde e quindi il raffrescamento
  delledificio durante lestate

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Energia geotermicala 1 centrale

• Larderello, la prima vera centrale
  geotermoelettrica, entrò in servizio nel 1913 con
  un primo gruppo a turbina da 250 KW di
  costruzione italiana (Tosi) oggi nel territorio
  di Larderello sono presenti 14 centrali
  geotermoelettriche per una potenza installata
  complessiva pari a 316 MW. L'insieme di queste
  centrali coprono complessivamente il fabbisogno
  regionale dei consumi domestici di energia
  elettrica. Nel 1904 nasce la geotermoelettricità
  delle famiglie della Toscana ed Umbria

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Energia geotermicasistemi geotermici

• Sistemi a vapore secco o "a vapore dominante"
  costituiti soprattutto da vapore secco che si
  trova a pressioni e temperature elevate
  accompagnato da altri gas o sostanze solubili
  (CO2, H2S, B, NH3). Il vapore può essere
  utilizzato direttamente per la produzione di
  energia elettrica convogliandolo ad una
  turbina.Sistemi a vapore umido o "ad acqua
  dominante" costituito da acqua calda
  (temperatura compresa tra 180 e 370 C) e ad alta
  pressione nel momento in cui viene ridotta la
  pressione nella colonna del pozzo, lacqua
  vaporizza ed arriva in superficie sotto forma di
  una miscela composta di acqua e vapore che può
  essere utilizzato immediatamente per la
  produzione di energia elettrica.

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Energia geotermicaimpatto ambientale

• La generazione di energia elettrica per via
  geotermica presenta grandi vantaggi I bacini
  geotermici sono praticamente inesauribili o
  comunque hanno una lunghissima durata Consente
  la produzione di grossi quantitativi di energia
  elettrica che è facilmente trasportabile Evita
  luso di combustibili fossili Annulla le
  immissioni di anidride carbonica nella atmosfera
  Comporta una minore importazione di combustibili
  fossili dall'estero.

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Energia idroelettricadefinizione

• L'energia idroelettrica è l'energia prodotta dal
  movimento dell'acqua. La forza meccanica
  dell'acqua viene convertita in energia elettrica
  mediante una turbina idroelettrica accoppiata ad
  un generatore.

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Energia idroelettricaimpianti idroelettrici

• Un impianto idroelettrico consiste di un sistema
  di raccolta dell'acqua di forma e di dimensioni
  adatte alla natura del terreno e al letto del
  corso d'acqua una conduttura forzata di
  convogliamento e adduzione dell'acqua una
  turbina, che trasforma l'energia potenziale
  dell'acqua in energia meccanica un alternatore o
  generatore, che converte in energia elettrica
  l'energia meccanica della turbinaun sistema di
  controllo e regolazione della portata d'acqua.

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Energia idroelettricale dighe

• La fonte primaria e' dunque l'acqua piovana. La
  raccolta dell'acqua, opera di sbarramento, o
  diga, e' un manufatto che deve rispettare
  indicazioni costruttive e di gestione molto
  rigorose regolamentate da leggi e sorvegliate,
  nel caso di dighe di grandi dimensioni, da un
  ispettorato di Stato, il Servizio Nazionale
  Dighe. Oltre alle dighe, la raccolta dell'acqua
  e' realizzata mediante traverse, ossia mediante
  sbarramenti di piccola entità che realizzano
  piccoli invasi.
• Esistono diverse tipologie di dighe e di
  traverse a gravità massiccia o alleggerita ad
  arco gravità o cupola a volte multiple

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Energia idroelettricale cascate

• In alternativa si possono sfruttare i salti
  d'acqua naturali come le cascate. Nel caso di
  salti modesti o impianti di piccole dimensioni si
  parla di mini-hidro, o mini idroelettrico

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Energia idroelettricaturbine idroelettrica

• Nelle turbine Pelton il distributore, ovvero
  l'organo di immissione dell'acqua, consiste in un
  iniettore comandato da una valvola a bulbo che
  intercetta e regola il getto dell'acqua,
  permettendo di variare l'energia trasmessa alla
  girante e quindi anche la potenza emessa dal
  generatore. Nelle turbine Francis l'organo di
  immissione e' composto dalla cassa spirale e dal
  distributore. La cassa spirale e' un tubo che si
  restringe progressivamente e contorna il
  distributore e ha il compito di imprimere
  all'acqua un moto circolare. Il distributore
  invece e' composto da una serie di pale ad
  apertura variabile che indirizzano l'acqua verso
  le pale della turbina. Le turbine Kaplan hanno la
  girante molto simile all'elica di un motore
  marino.

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Energia idroelettrica (vantaggi)

• Produrre energia elettrica sfruttando l'energia
  potenziale dell'acqua, oltre a rendere
  disponibile una risorsa utile al progresso ed
  alla vita quotidiana di tutti, permette infatti
  di valorizzare il territorio e contribuisce a
  diminuire i processi di inquinamento ambientale.
  Alla costruzione di una centrale idroelettrica
  nella maggior parte dei casi e' legata la
  realizzazione di uno sbarramento, o diga, che
  consente di accumulare le acque rendendo
  disponibile l'energia potenziale. Il lago
  artificiale che si forma impreziosisce il
  territorio favorendo lo sviluppo di attività
  turistiche, sportive e produttive che possono
  coesistere con lo sfruttamento idroelettrico. Un
  elemento decisivo e' infine l'inquinamento
  evitato.

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Energia solarequestioni economiche

• Il solare fotovoltaico non è ancora
  economicamente conveniente, salvo alcune
  applicazioni di nicchia,tuttavia gode di una
  forte incentivazione alla produzione che lo può
  rendere un buon investimento. Tale incentivazione
  si chiama Conto Energia e prevede il pagamento al
  produttore di circa mezzo euro ogni Kwh prodotto.
  In aggiunta a questo, l'energia prodotta viene
  anche scalata dalla bolletta elettrica, con un
  consistente risparmio.

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Energia solareconvenienza

• La tecnologia solare termica è economicamente
  conveniente anche senza incentivi pubblici,
  tuttavia la possibilità di detrarre dalle tasse
  il 55 del costo dell'impianto, abbrevia
  notevolmente i tempi di ammortamento
  dell'investimento.

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Energia solarepannelli fotovoltaici

• Nel caso del solare termico i raggi solari
  vengono catturati da pannelli detti "collettori
  solari" e trasformati in calore (acqua calda e
  riscaldamento).Il calore dei raggi solari viene
  catturato dai collettori solari, e quindi
  utilizzato per scaldare l'acqua per la doccia o
  per il riscaldamento.

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Energia solarecollettori fotovoltaici

• I collettori fotovoltaici sono attualmente
  realizzati in silicio. La resa dei prodotti
  commerciali è di circa il 15 di conversione
  dell'energia solare in energia elettrica, ma in
  laboratorio si arriva anche oltre il 40.

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Energia solareprocesso fotovoltaico

• Nel caso del solare fotovoltaico i raggi solari
  vengono catturati da pannelli fotovoltaici
  trasformati in energia elettrica tramite un
  processo chiamato appunto "fotovoltaico". Nel
  processo viene prodotta corrente continua, che
  normalmente viene trasformata in corrente
  alternata da un inverter, per poi essere immessa
  in rete o consumata il loco.

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Energia solarecostosità impianto

• In questo tipo di impianto solare nel collettore
  viene normalmente riscaldato un fluido vettore
  (es. liquido antigelo) che poi cede il calore
  all'acqua in un apposito "bollitore solare"
  posizionato all'interno dell'abitazione. Questo
  tipo di impianto è più costoso dei sistemi a
  circolazione naturale, necessita di energia
  elettrica per far circolare il fluido vettore, ma
  si adatta meglio ai climi più freddi e limita le
  dispersioni di calore del boiler.

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Energia solarevantaggi

• Nel caso degli impianti a circolazione naturale
  il trasferimento del calore avvenire normalmente
  tramite scambio diretto, ovvero l'acqua viene
  riscaldata direttamente nel collettore solare e
  poi accumulata in un serbatoio posizionato sopra
  il pannello solare. Questo tipo di impianti sono
  relativamente semplici, e quindi anche molto
  economici. Un altro vantaggio è che non avendo
  bisogno di pompe, non consumano energia
  elettrica.

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Energia eolicadefinizione

• Con energia eolica si intende l'estrazione di
  energia cinetica del vento per la produzione di
  energia meccanica o elettrica.

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Energia eolicaenergia cinetica del vento

• E' dimostrato (A. Betz) che solo una parte, e
  precisamente il 59,3, della potenza posseduta
  dal vento può essere teoricamente assorbita dal
  sistema eolico. Il perché è facilmente intuibile
  per cedere tutta la sua energia il vento dovrebbe
  ridurre a zero la sua velocità immediatamente
  alle spalle del rotore, con l'assurdo di una
  massa in movimento prima e di una massa d'aria
  perfettamente immobile immediatamente dopo. In
  realtà il vento, passando attraverso il rotore,
  subisce un rallentamento e cede parte della sua
  energia cinetica questo rallentamento avviene in
  parte prima e in parte dopo la turbina eolica.

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Energia eolicaAria calda ed aria fredda

• Nel corso del giorno l'aria sopra i mari e i
  laghi rimane più fredda rispetto all'aria sopra
  la terra, principalmente per il fatto che l'acqua
  "assorbe" il calore solare negli strati inferiori
  , sulla terraferma invece il calore solare viene
  in buona parte riflesso e riscalda l'aria in
  superficie che espandendosi diventa leggera e
  tende a salire, di conseguenza l'aria più fredda
  e più pesante che proviene dai mari e dagli
  oceani si mette in movimento per prendere il suo
  posto causando i venti di superficie di notte in
  genere succede il contrario in quanto il calore
  accumulato negli strati profondi dell'acqua
  rendono più calda l'aria sovrastante gli specchi
  d'acqua. Di giorno si ha la brezza verso la
  terraferma e di notte si ha la brezza verso il
  mare.

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Energia eolicalaerogeneratore

• Importante è la disponibilità della fonte e
  quella della stessa macchina. Siti interessanti
  garantiscono intorno a 100 giorni di vento/anno
  (circa 2400 h/anno). Buone macchine consentono di
  utilizzare almeno il 95 del vento a
  disposizione. Le potenze installabili per una
  moderna centrale si aggirano sui 10 MW/km2, anche
  se l'area effettivamente occupata è molto più
  piccola. Quanta energia da un aerogeneratore.

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Energia eolicale turbine eoliche

• Una turbina eolica che possa utilizzare la forza
  del vento che va da 3 m/s a 30 m/s può produrre
  mediamente 860 kWh all'anno per ogni m2 di
  corrente d'aria intercettata, un rotore eolico
  può avere una potenza nominale di 0,3-0,5 kW/m2 ,
  in Italia il parco eolico produce energia
  elettrica con una efficenza del 22 circa della
  potenza nominale installata. (corrispondenti ad
  una media di 1900 ore di funzionamento all'anno).

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Energia eolicaistallazione di un aerogeneratore

• Prima di installare un aerogeneratore è opportuno
  compiere rilevamenti anemometrici che diano un
  quadro generale delle caratteristiche del vento
  nel punto esatto di installazione, questo studio
  si effettua con apparecchi detti anemometro e le
  rilevazioni devono durare minimo un anno, da tali
  dati si rileva anche quale tipo di aerogeneratore
  è più adatto al sito in questione.

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Energia eolicavari parametri

• Quando si intende "coltivare" l'energia eolica
  per fini energetici bisogna conoscere molti
  parametri
• le variazioni diurne, notturne e stagionali
• la variazione della velocità del vento con
  l'altezza sopra il suolo
• l'entità delle raffiche nel breve periodo e
  valori statistici ottenibili registrando dati in
  un lungo periodo di tempo.
• E' importante conoscere la velocità massima del
  vento.

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Energia da biomasseimpianti per produrre
biomasse

• L'uomo, studiando la fermentazione naturale, è
  riuscito a realizzare degli impianti che,
  utilizzano
• particolari batteri, consentono di trasformare le
  biomasse in combustibili, ottenendo come prodotti
  di scarto fertilizzanti naturali.

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Energia da biomassecombustibili prodotti

• Molto promettenti sono i processi biologici che
  consentono di produrre tre tipi di combustibile
  alcool un tipo di combustibile alternativo alle
  benzine, idrogeno e biogas cioè un miscuglio di
  gas costituito in massima parte da metano e
  anidride carbonica .

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Energia da biomassefermentazione

• In questi prodotti si è accumulata l'energia del
  sole che può venire liberata con la combustione
  (cioè bruciandoli) o mediante altri tipi di
  tecniche . Tutti i materiali organici si
  decompongono ad opera di batteri questo processo
  si chiama fermentazione.

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Energia da biomassetermoutilizzazione

• La scelta tecnologica del processo può essere
  effettuata sulla base di criteri decisionali
  orientati su due concetti limite
• 1. minimi impatti, minimi residui e migliore
  tecnologia disponibile e che gli stessi siano
  adeguatamente rappresentati come informazione e
  conoscenza ai cittadini
• 2. massimizzazione del profitto economico in
  termini di recupero energetico affinché gli
  impianti vengano adeguatamente gestiti.

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Energia da biomassesostenibilità

• L'estremizzazione di ognuno dei due concetti può
  portare il progetto fuori dal criterio di
  "sostenibilità" per aspetti economici in un caso,
  e per aspetti ambientali nell'altro. D'altronde,
  l'introduzione di sistemi di recupero energetico
  finalizzati alla produzione di energia elettrica
  e di energie termica, permette di poter contare
  su risorse economiche che consentono di
  utilizzare tecnologie di depurazione avanzate,
  senza compromettere l'esercizio economico degli
  impianti.

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Energia da biomassecosa potrebbe consentire

• Nell'ottica di un risparmio energetico spinto il
  teleriscaldamento, accoppiato ad impianti di
  termodistruzione di rifiuti, consente di
  trasformare i comprensori industriali che hanno
  grande produzione di scarti termoutilizzabili in
  veri e propri bacini energetici.

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Energia da biomassetermovalorizzazione

• Il concetto fondamentale di ogni tecnologia di
  termovalorizzazione è la trasformazione del
  rifiuto in energia con la migliore efficienza ed
  al minimo costo possibili. L'energia ricavata dai
  rifiuti può rappresentare una fonte di reddito
  tale da alterare significativamente il bilancio
  economico della gestione dei rifiuti.