CORSO DI FISICA AMBIENTALE 1
Lezioni 17-18
Energia idrica
Moto ondoso
Fuel Cells
ENERGIA IDROELETTRICA
MASSIMA POTENZA: tutta l’Energia Potenziale mgh
è convertita in Ecin e poi in Energia Elettrica
Per densità acqua  un flusso di Q m3/s si ha:
[kW]
Alta efficienza si può raggiungere convertendo
Ecin in moto rotazionale:
[kW]
Le onde oceaniche sono causate dai venti che
soffiano sulla superficie degli oceani.
Una particella d’acqua subisce uno spostamento
(s) dalla sua posizione di equilibrio
La fisica delle onde è contenuta in:
p = gsz
CALCOLIAMO L’ENERGIA CINETICA DEL MOTO ONDOSO
Consideriamo una funzione d’onda  dipendente solo
da (x, z, t). Essa obbedisce all’equazione di Laplace:
La richiesta fisica che la velocità sia “v” fissa la soluzione
Per z  – ,   0
L’energia cinetica per unità di volume è:
Per una colonna verticale di superficie unitaria:
La Potenza:
Solo una frazione
di questa potenza
è utilizzabile
Masuda’s pneumatic wave energy conversion device
TRE movimenti verticali
non in fase:
To generator
Non-return
valves
Moto del mare
s
Moto della boa
s1
0
Moto dell’ acqua nel tubo
-L+Z
-L
FUEL CELL
A fuel cell converts the
chemical energy of H2
and O2 into electricity,
water and heat
 High energy efficiency:
they remove the
intermediate step of
combustion and
mechanical devices
such as turbines and
pistons
 not limited by the
Carnot efficiency.
Schema
All’anodo:
Al catodo:
Reazione totale:
Energia chimica è convertita in energia elettrica We
Energia che
si è liberata:
Viene usata per
compiere lavoro We
Assumendo T
costante nella cella:
Massima
efficienza
A causa dell’irreversibilità
parte dell’energia chimica
può essere persa

Per n moli di idrogeno l’energia libera di Gibbs é
Energia libera di
Gibbs per ione
L’energia elettrica:
Considerando n = ne e We = - G:
Per una molecola di acqua:
ne = 2; G = 237 x 103J mol-1
V = 1.23 Volt