Fonti rinnovabili
Energia a
idrogeno
Energia
geotermica
Energia solare
ENERGIE RINNOVABILI
Energia eolica
Energia idrica
Energia delle biomasse
• INTRODUZIONE
• FONTI PROGRAMMABILI
PROGRAMMABILI
• INFORMAZIONI
E NON
INTRODUZIONE
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".
FONTI PROGRAMMABILI E
NON PROGRAMMABILI
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 . Secondo la definizione del Gestore Servizi
Elettrici 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.
INFORMAZIONI
Secondo la “News Produzione rinnovabile italiana” l‘ Italia risulta essere il
quarto produttore di elettricità da fonti rinnovabili nell'UE.
Eolico: MW
installati
(fine 2005)
Solare Fotovoltaico MW
installati
(fine 2004)
Solare Termico Pannelli
operativi mq
(2004)
Germania
16.629
794
6.199.000
Olanda
1.078
47,7
504.000
Danimarca
3.124
2,2
328.000
Austria
606
19,8
2.400.000
Gran Bretagna
890
7,8
176.000
Francia
382
20,1
792.000
Spagna
8.263
38,7
440.000
Grecia
472
4,5
2.826.000
Italia
Totale EU 25
1.266
40.455
30,3
1.004
458.000
15.362.000
Introduzione
Differenze
funzionamento
ENERGIA SOLARE
Prospettive per il futuro
Localizzazione
impianti solari
INTRODUZIONE
La luce del sole è la più grossa risorsa
energetica del mondo e per migliaia di
anni gli esseri umani hanno usato
efficacemente l'energia solare per
produrre luce e calore e per far crescere
i raccolti. Sebbene la luce del sole possa
essere raccolta da pannelli solari e
utilizzata per il riscaldamento delle
abitazioni e la fornitura domestica di
acqua calda, i raggi solari non
concentrati non sono abbastanza potenti
da costituire un efficiente sistema di
produzione dell'energia.
DIFFERENZE
Mentre il solare fotovoltaico produce energia elettrica sfruttando l'effetto
fotovoltaico di alcuni materiali semiconduttori, il solare termico utilizza
l'energia solare raccolta da un collettore solare per il riscaldamento di un
fluido.
LOCALIZZAZIONE IMPIANTI SOLARI
Il più grande impianto in
esercizio è situato in California,
presso Los Angeles, che, con i
suoi 118 pannelli di grandi
dimensioni, può generare fino a
10mila kW di elettricità. In
Europa, la maggior centrale
fotovoltaica sorge ai piedi del
Gargano in Puglia, su un area di
4000 mq.
PROSPETTIVE PER IL FUTURO
Gli inconvenienti derivanti dalla nuvolosità, dalla densità dell'atmosfera
e dall'incidenza dei raggi solari hanno indotto i tecnici della NASA, l'ente
spaziale americano, a progettare per il futuro un modo per captare
l'energia solare nello spazio, sopra l'atmosfera, mediante la
collocazione in orbita di un satellite geostazionario, capace di catturare
l'energia della radiazione solare mediante pannelli fotovoltaici.
FUNZIONAMENTO
Esistono tre metodi di produzione di celle FV, a seconda della tipologia di
quest'ultime:
1. celle monocristalline: da purissime barre di silicio vengono tagliati dei
dischetti molto fini, successivamente lisciati mediante levigatura e trattamento
con acido.
2. celle amorfe: una piastra di vetro viene ricoperta da atomi di silicio
attraverso spruzzamento catodico.
3. celle policristalline: consiste nell'aggiunta programmata di impurità ai
dischetti di silicio sotto forma di atomi estranei.
Esistono due tipi di sistemi fotovoltaici:
1. grid connected: impianti senza accumulo e collegati alla rete elettrica,
2. stand alone: impianti con accumulo, provvisti appunto di accumulatori per
immagazzinare.
Introduzione
ENERGIA EOLICA
Vantaggi e svantaggi
In Italia
INTRODUZIONE
La potenza contenuta nel vento
rappresenta un'enorme fonte di
energia, quella eolica è, alla fin fine,
una risorsa fornitaci dal Sole che si
crea, principalmente, per le differenze
di temperatura tra la terra, l'aria, il
mare e, chiaramente, tra le calotte
polari e l'Equatore. Le pale delle
turbine a vento usano il movimento
dell'aria per far ruotare un generatore
elettrico simile a quello degli impianti
idroelettrici.
IN ITALIA
In Italia l'installazione di generatori eolici attraversa una fase ancora
sperimentale.
Le zone giudicate interessanti per eventuali installazioni sono: il crinale
appenninico, le fasce costiere delle regioni meridionali, le isole del basso
Tirreno e Pantelleria.
VANTAGGI E SVANTAGGI
Gli aspetti positivi sono:
• Impianti semplici, silenziosi.
• Produzione di energia da immettere direttamente sulla rete locale.
• Disponibilità di potenza direttamente vicino ai centri di carico locali.
• Emissioni inquinanti evitate.
Gli aspetti negativi delle turbine eoliche sono:
• Irregolarità del vento.
• Impianti ingombranti.
•Il vento presenta una limitata intensità energetica, per tale motivo gli impianti si
presentano ingombranti.
Introduzione
vantaggi
Utilizzo e
composizione
ENERGIA GEOTERMICA
sperimentazione
funzionamento
INTRODUZIONE
Il terreno contiene un' inesauribile sorgente di calore: i
sistemi di riscaldamento e raffreddamento con pompe
di calore geotermiche sfruttano il fatto che la
temperatura del terreno, già a pochi metri di profondità,
si mantiene grossomodo costante durante l'arco
dell'anno.
Questa tecnologia è ampiamente sfruttata negli Stati
Uniti e in Canada oltre che in molti Paesi dell' Unione
Europea, soprattutto Svizzera, Germania, Svezia, ma
anche Spagna, Francia, Irlanda, Russia. l'Islanda è il
paese dove si dà maggiore importanza alla geotermia,
grazie all'abbondanza di questa risorsa.
UTILIZZO E COMPOSIZIONE
Quella geotermica è una fonte energetica a erogazione continua e
indipendente da condizionamenti climatici, ma essendo difficilmente
trasportabile, è utilizzata per usi prevalentemente locali. La risorsa
geotermica risulta costituita da acque sotterranee che, venendo a contatto
con rocce ad alte temperature, si riscaldano e in alcuni casi vaporizzano.
Sappiamo che l'interno della Terra è molto caldo. Il problema è che non è
pratico portare direttamente quest'abbondanza di calore alle nostre case
per riscaldarle per cui bisogna estrarla dalla terra in modo sicuro da una
centrale geotermica.
SPERIMENTAZIONE
A causa dell'esaurimento che dopo un certo numero di anni possono subire i
campi geotermici, sono stati avviati esperimenti per tentare operazioni di ricarica.
Un interessante uso delle acque geotermiche a basse temperature è costituito
dall'innaffiamento delle colture di serra o all'irrigazione a effetto climatizzante, in
grado di garantire le produzioni agricole anche nei paesi freddi.
FUNZIONAMENTO
Man mano che si scende in profondità, nel sottosuolo,di circa ogni 100 metri,
la temperatura delle rocce aumenta di +3° C. In queste zone calde l'energia
può essere facilmente recuperata mediante la geotermia convogliando i vapori
provenienti dalle sorgenti d'acqua del sottosuolo verso apposite turbine adibite
alla produzione di energia elettrica o riutilizzando il vapore acqueo per il
riscaldamento, le coltivazioni in serra e il termalismo.
VANTAGGI
I principali vantaggi degli impianti geotermici sono:
•Le sonde geotermiche non inquinano
• Non è prevista manutenzione
• Un impianto geotermico dura più di 100 anni
• L'energia geotermica non viene importata
• Si ha un risparmio fino all' 80% dei costi di esercizio
• E' ecologica dal punto di vista dell'inquinamento, poiche' non emette CO2
• L' impainto e' molto silenzioso
• Fornisce riscaldamento, acqua calda e raffreddamento 24 ore al giorno, 365
giorni all'anno
Introduzione
tipi di
biomasse
ENERGIA BIOMASSE
funzionamento
origini
INTRODUZIONE
Si intende con biomassa tutto il materiale di origine
organica sia vegetale sia animale; dal plancton, alle
alghe, agli alberi ed ai tessuti organici degli esseri
viventi; Sono però da escludere le plastiche ed i materiali
fossili.
Le biomasse più utilizzabili per le produzione di energia
consistono in tutti quei materiali che possono essere
usati come combustibili, per esempio la legna sotto
forma di combustibile è la biomassa di gran lunga più
importante. La biomassa costituisce una risorsa
rinnovabile e inesauribile, a patto che essa venga
sfruttata non oltrepassando il ritmo di rinnovamento
biologico.
ORIGINI
Le biomasse hanno origini differenti:
• Da boschi e foreste naturali.
• Da piante coltivate appositamente per scopi energetici.
• Dai residui altrimenti.
• Da rifiuti organici.
• Tramite la gassificazione.
• Tramite la conversione biologica ad alcoli.
• Tramite la combustione diretta.
FUNZIONAMENTO
Come tutte le componenti di origine organica le biomasse vengono bruciate
in caldaie o stufe per la produzione di calore sia per il riscaldamento di
edifici pubblici e privati sia per la produzione di acqua calda. Nel Terzo
Mondo un tale uso della biomassa non è controllato, ma certamente è
responsabile di una grossa porzione dell'energia prodotta da biomassa nel
mondo, la quale costituisce il 15% dei consumi energetici mondiale.
TIPI DI BIOMASSE
I tipi di biomasse maggiormente utilizzati sono 4:
• Legno: viene considerata una fonte di energia pulita, rilascia
nell'atmosfera una quantità di anidride carbonica (CO2) e questa a sua
volta viene utilizzata per la crescita di altre piante.
• Cippato: è legna appositamente sminuzzata e ridotta in scaglie grandi dai
3 ai 5cm e proviene dagli scarti legnosi di segherie ed industrie ma anche
dagli scarti ottenuti dalle potature boschive, agricole ed urbane.
• Pellets: sono gli scarti di industrie, falegnamerie o segherie prima
appositamente sminuzzati e poi sottoposti ad un altissima pressione.
• Mais: mais o granturco è quello in grani facilmente reperibile e ad un
costo decisamente basso.
Introduzione
Vantaggi e
svantaggi
ENERGIA IDRICA
funzionamento
In Italia
INTRODUZIONE
L'energia idroelettrica è quel tipo d’energia che sfrutta il movimento di masse
d'acqua, quali fiumi, laghi e mari. Essa è ampiamente utilizzata ogni volta che le
caratteristiche naturali e le condizioni economiche lo rendono possibile.
L'energia del Sole fa evaporare l'acqua dagli oceani e il vapore risale a grandi
altezze in atmosfera, quindi l'acqua acquista energia potenziale, energia
cinetica, che cade sulla Terra sotto forma di pioggia sulle montagne o scorre
verso il mare nei fiumi lungo i quali possiamo costruire delle dighe.
IN ITALIA
Nel nostro paese l'energia idroelettrica ha giocato un ruolo particolarmente
rilevante dalla metà degli anni venti fino agli anni cinquanta ma, negli ultimi
venti anni, si è registrato in sensibile calo con un tasso che oggi tocca appena il
10%, poichè la forte crescita dei consumi energetici è stata fronteggiata per lo
più con il ricorso alle centrali termoelettriche.
FUNZIONAMENTO
Per produrre energia idroelettrica l'uomo ha costruito dighe e condotte forzate in
modo da creare un dislivello tale che l'acqua, convogliata attraverso tali
condotte, arrivi alle centrali con un’energia potenziale maggiore; Giunta in
queste sedi, l'energia cinetica viene trasformata in energia elettrica, grazie al
fenomeno dell'autoinduzione e alle turbine collegate con dinamo. La turbina è
una macchina motrice che ha la funzione di trasformare, appunto, l'energia
dell'acqua (sia energia cinetica che energia potenziale) in energia meccanica
Le turbine sono classificate in base alla loro capacità di trasformare l'energia
dell'acqua in energia cinetica direttamente nel distributore (turbina ad azione), o
successivamente (turbina a reazione). Le turbine ad azione più conosciute sono
le turbine Pelton e Turgo; quelle a reazione, invece, Kaplan e Francis.
VANTAGGI E SVANTAGGI
I vantaggi dell'energia idroelettrica sono principalmente due e uno di questi deriva
dal fatto che questa energia è ricavata da una fonte rinnovabile quale l'acqua, che è
l'elemento materiale più presente sul nostro pianeta; la seconda dal fatto che per la
produzione di tale energia non si sfrutta unicamente l'acqua dolce, ma anche
l'acqua del mare; inoltre questo tipo d'energia, a differenza di molte altre è pulita.
Lo svantaggio più evidente riguarda l'impatto ambientale infatti con la costruzione di
dighe o di centrali il rischio di un cambiamento dell'habitat è elevato; Inoltre le zone
in cui è normalmente presente uno scorrimento continuo d'acqua, possono
trasformarsi in zone quasi paludose o con un minore scorrimento d'acqua, come
può avvenire ai piedi di bacini.
motore a idrogeno
ENERGIA A IDROGENO
celle a combustione
CELLE A COMBUSTIONE
Le celle a combustibile sono dei sistemi elettrochimici capaci di convertire
l'energia chimica di un combustibile (in genere idrogeno) direttamente in energia
elettrica, senza l'intervento intermedio di un ciclo termico e di organi meccanici in
movimento, per questo presentano rendimenti di conversione più elevati rispetto a
quelli delle macchine termiche convenzionali.
MOTORE A IDROGENO
Il motore a idrogeno è stato la più attuale rivoluzione nel campo dei
trasporti, automobilistici in particolare, e nel campo ecologico, grazie alla
sua potenzialità di essere molto meno inquinante del motore a benzina.
L'idrogeno si può ritenere un ottimo combustibile per produrre energia,
mediante combustione o "ricongiungimento" chimico con l'ossigeno.