Energie
rinnovabili
Energia
geotermica
Energia
idroelettrica
Energia
solare
Energia
eolica
Energia
da biomasse
Energie rinnovabili
Definizione
•
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".
Energie rinnovabili
Programmabili 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.
Energie rinnovabili
Classiche 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.
Energie rinnovabili
definizione 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"
Energie rinnovabili
energia 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.
•
Energia rinnovabile
energia 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").
Energia rinnovabili
classificazione 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
Energia rinnovabile
impatto 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.
Energia geotermica
Definizione
• 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.
Energia geotermica
fenomeni geotermici
•
Questa energia fluisce verso
l’esterno 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.
Energia geotermica
i 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.
Energia geotermica
le 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 dell’edificio
durante l’estate
Energia geotermica
la 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
Energia geotermica
sistemi 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, l’acqua 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.
Energia geotermica
impatto 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 l’uso di combustibili fossili;
Annulla le immissioni di anidride carbonica nella atmosfera;
Comporta una minore importazione di combustibili fossili
dall'estero.
Energia idroelettrica
definizione
• 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.
Energia idroelettrica
impianti 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 turbina;un
sistema di controllo e regolazione
della portata d'acqua.
Energia idroelettrica
le 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
Energia idroelettrica
le 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
Energia idroelettrica
turbine 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.
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.
Energia solare
questioni 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.
Energia solare
convenienza
•
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.
Energia solare
pannelli 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.
Energia solare
collettori 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%.
Energia solare
processo 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.
Energia solare
costosità 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.
Energia solare
vantaggi
•
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.
Energia eolica
definizione
• Con energia eolica si
intende l'estrazione di
energia cinetica del
vento per la produzione
di energia meccanica o
elettrica.
Energia eolica
energia 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.
Energia eolica
Aria 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.
Energia eolica
l’aerogeneratore
•
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.
Energia eolica
le 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).
Energia eolica
istallazione 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.
Energia eolica
vari 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.
Energia da biomasse
impianti 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.
Energia da biomasse
combustibili 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 .
Energia da biomasse
fermentazione
• 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.
Energia da biomasse
termoutilizzazione
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.
Energia da biomasse
sostenibilità
• 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.
Energia da biomasse
cosa 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.
Energia da biomasse
termovalorizzazione
• 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.