Giampietro Paci, Fare Tecnologia
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Giampietro Paci, Fare Tecnologia
ENERGIA
FONTI ALTERNATIVE
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IERI E OGGI
Cent’anni fa:
le dighe sulle Alpi
Oggi:
la diga sul Fiume azzurro
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Cosa sono le fonti alternative
•
Osserviamo quattro energie alternative
•
Energie rinnovabili (classificazione)
•
Cos’è l’energia
•
Cos’è una centrale elettrica
•
Gruppo turbina alternatore (modello)
•
Gruppo turbina a vapore-alternatore.
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Osserviamo quattro energie alternative
La luce del sole:
è luce e calore che
fluiscono in ogni direzione.
L’acqua fluente:
è energia cinetica che
segue la pendenza del
territorio.
Il vento: è aria che
possiede energia cinetica.
L’uranio: è un metallo
radioattivo con atomi che,
colpiti con neutroni, si
rompono e producono
energia.
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Energie rinnovabili (classificazione)
Solare: la luce del sole viene impiegata per scaldare l’acqua nei pannelli
solari, per produrre il vapore nelle centrali elettriche solari, per produrre
elettricità con le celle fotovoltaiche.
Idroelettrico: l’acqua raccolta in bacini artificiali viene impiegata nelle
centrali idroelettriche.
Eolico: il vento viene impiegato per far girare le eliche dei generatori elettrici.
Biomasse: gli alberi, le piante alimentari e altri materiali organici sono
impiegati per produrre calore e biocarburanti.
Geotermia: il vapore ad alta pressione che esce dal sottosuolo viene usato
per riscaldare le serre e le centrali elettriche.
Nel mare: esistono almeno quattro tipi di energia di origine marina (correnti,
onde, maree, gradiente termico).
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Cos’è l’energia
L’energia si definisce come “la capacità di
un corpo di compiere un lavoro”.
Secondo il principio di conservazione
dell’energia “l’energia non si crea né si
distrugge, ma passa da una forma
all’altra”.
Corpo: l’energia è immagazzinata in
qualsiasi corpo.
Forma: l’energia può assumere diverse
sembianze (meccanica, termica ecc.).
Passaggio: l’energia può passare da un
corpo all’altro e in questo passaggio può
cambiare forma.
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Cos’è una centrale elettrica
La centrale elettrica è un
impianto che utilizza una fonte
di energia per produrre energia
elettrica.
Ogni centrale comprende tre
elementi principali:
- fonte di energia, la sostanza
che possiede l’energia;
- turbìna, una macchina che
ricevendo energia si mette a
girare;
- alternatore, una macchina
che quando gira genera
corrente.
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Gruppo turbina-alternatore (modello)
Per vedere come si
produce l’energia
elettrica puoi usare una
dinamo da bicicletta:
devi collegare il suo
albero con una turbina
manuale da far girare
veloce, affinché il
magnete produca
corrente.
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Gruppo turbina a vapore-alternatore
Rotore di turbina a vapore
E’ formato da centinaia di palette
montate a ruota sull’albero cilindrico
collegato a quello dell’alternatore.
Il vapore ad alta pressione mette in
rotazione questo rotore.
Rotore di alternatore
E’ un elettromagnete cilindrico a molti
poli con una grande forza magnetica
che lo lega alle piastre metalliche dello
statore. E’ necessaria una turbina di
uguale potenza per farlo girare.
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Energia idroelettrica
•
Cos’è l’energia idroelettrica
•
Centrale a serbatoio
•
Centrale di generazione e pompaggio
•
Impianto di generazione e pompaggio
•
Centrale fluviale
•
Centrale a marea
•
Laghi artificiali e ambiente
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Cos’è l’energia idroelettrica
L’energia idroelettrica si ottiene da
una massa d’acqua situata ad alta
quota che possiede energia di
posizione (potenziale).
Per far funzionare la centrale
idroelettrica costruita più in basso,
viene costruita una diga che trattiene
l’acqua ad alta quota formando un
lago artificiale.
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Centrale a serbatoio
Funzionamento: l’acqua del lago artificiale defluisce nel canale di
derivazione e arriva alla condotta forzata. Dentro la condotta l’acqua
scende molto lentamente e acquista energia di pressione dall’acqua che sta
sopra. Il tubo termina con una strozzatura (ugello) che spinge fuori l’acqua
ad alta velocità. Il getto d’acqua colpisce le pale di una turbina Pelton che
trascina l’alternatore che genera corrente elettrica.
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Centrale di generazione e pompaggio
Il disegno mostra una
centrale in caverna
dotata di:
- alternatore-motore;
- turbina-pompa.
Di giorno l’acqua
scende e produce
corrente elettrica
(generazione).
Di notte l’acqua viene
aspirata e fatta risalire
sulla montagna
(pompaggio).
La foto mostra la sala
alternatori.
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Impianto di generazione e pompaggio
La cartina mostra il
profilo schematico di un
impianto Enel in Val
Camonica.
Il dislivello tra il
serbatoio del lago e il
bacino d’accumulo è di
1500 m.
La galleria di
derivazione è lunga 4
km.
Le due condotte
forzate sono lunghe 2
km ciascuna.
La centrale è situata
dentro la montagna.
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Centrale fluviale
La centrale fluviale è un impianto che funziona con l’acqua fluente di un
fiume. Elemento caratteristico è la diga che crea un bacino con 10-20 m di
dislivello: la massa d’acqua è costretta a passare per la centrale, costruita
dentro la diga, e fa girare le turbine.
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Centrale a marea
L’impianto è una comune
centrale fluviale che
funziona solo quattro ore
ogni giorno:
- quando arriva la bassa
marea il mare si ritira per
alcuni kilometri e si forma
un dislivello di circa 10 m;
- allora la centrale entra in
funzione e l’acqua
accumulata nel bacino
interno defluisce nei 24
collettori con turbine
Kaplan incapsulati.
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Laghi artificiali e ambiente
L’energia idroelettrica richiede grandi opere sul
territorio per predisporre il bacino di raccolta.
Le più grandi opere sono state realizzate da
governi forti o autoritari che hanno deportato
intere popolazioni in altre zone per liberare il
territorio da sommergere.
L’elettricità di origine idroelettrica ha il costo più
basso in assoluto.
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