6. IL SISTEMA ENERGETICO risorse rinnovabili
ENERGIA: è la parola chiave della società
tecnologicamente avanzata.
Gli effetti della produzione, dell’uso e dello spreco di
energia sono, sempre negativi per l’ambiente in cui
viviamo, fino a provocare modifiche del clima globale del
pianeta.
Dobbiamo non solo conoscere le tecnologie legate
all’energia, ma anche imparare a mettere in pratica il
risparmio energetico in ogni momento della giornata.
Ricerca, produzione,
consumo, risparmio
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2. RISORSA
Le fonti di energia sono sostanze e
fenomeni naturali che l’uomo utilizza per
ottenere diverse forme di energia. Vengono
dette fonti primarie, se usate direttamente
oppure fonti secondarie se devono subire
trasformazioni.
Fonti rinnovabili
Provengono da elementi naturali
in continuo rinnovamento:
Sole, fonte primaria in assoluto,
sfruttato in vari modi;
vento, usato nei generatori
eolici;
biomasse, vegetali e materiali
organici;
acqua, usata nelle centrali
idroelettriche;
geotermie, solitamente legate a
fenomeni vulcanici;
maree, difficili da sfruttare.
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Produzione di energia da fonti rinnovabili
4. PRODOTTO 5. IMPATTO
Hydroelectric power station
FONTE UTILIZZATA
Acqua in caduta
Acqua fluente
PASSAGGI DI ENERGIA
1. Energia potenziale (acqua in
bacino)
2. Cinetica (acqua in caduta)
3. Meccanica (turbina)
4. Elettrica (alternatore
L’acqua contenuta nel bacino idrico, sbarrato dalla diga,
scende nelle condotte forzate che la convogliano nelle
turbine. Le turbine mettono in moto gli alternatori che
producono corrente elettrica. L’acqua dalle turbine finisce
nel canale di scarico.
Vantaggi/Svantaggi
Fonte rinnovabile, gratuita e
non inquinante; buona la
quantità di energia prodotta.
Si può costruire solo in
condizioni ambientali
adeguate e il costo
dell’impianto è elevato.
Impatto ambientale non
sempre positivo.
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Produzione di energia da fonti rinnovabili
4. PRODOTTO 5. IMPATTO
Tidal power station
FONTE UTILIZZATA
Maree
Chiuse: sbarramenti che
aprono e chiudono gli
spazi anteriori e
posteriori della diga.
Diga di sbarramento:
manufatto in cemento
armato o pietrame.
PASSAGGI DI ENERGIA
1. Cinetica (marea)
2. Meccanica (turbina)
3. Elettrica (alternatore
Vantaggi/Svantaggi
Produce una discreta quantità di
energia, usa una fonte inesauribile e
non inquinante.
Necessita di ambienti adeguati, i costi
di realizzazione sono molto elevati e
forte l’impatto ambientale.
Ciclo di funzionamento
La foce del fiume viene sbarrata da una diga, sia
anteriormente che posteriormente, è
completata da due chiuse per favorire
l’innalzamento naturale delle maree in tempi brevi. L’acqua passa attraverso le turbine a bulbo,
che a loro volta sono accoppiate ad alternatori che producono la corrente elettrica.
Turbina a bulbo: ha la
caratteristica di ruotare
sia con l’acqua in
entrata che in uscita.
Alternatore: generatore di
corrente prodotta grazie al
fenomeno dell’induzione
magnetica.
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Produzione di energia da fonti rinnovabili
4. PRODOTTO 5. IMPATTO
solar tower power station
FONTE UTILIZZATA
Sole, in particolare il calore.
PASSAGGI DI ENERGIA
1. Solare/termica (raggi solari)
2. Cinetica (vapore)
4. Meccanica (turbina)
5. Elettrica (alternatore
Negli impianti a torre, il campo solare è costituito da specchi piani
(eliòstati) che inseguono il moto del Sole, concentrando i raggi solari
su un ricevitore, montato in cima ad una torre,
posizionata al centro dell’impianto. All’interno del ricevitore viene fatta
circolare una miscela di sali fusi, che assorbe il calore e lo accumula in
appositi serbatoi. Con il calore accumulato ad alta temperatura
(565 °C), si produce vapore per alimentare un turbo-generatore.
Vantaggi/Svantaggi
Introduzione di un accumulo
termico per ovviare alla
discontinuità solare e buon
rendimento del ciclo
termodinamico. Liquido
trasportatore di calore, più sicuro
e costi degli specchi in riduzione
(materiali compositi,
honeycomb, più leggeri, robusti
ed economici.
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Produzione di energia da fonti rinnovabili
4. PRODOTTO 5. IMPATTO
Photovoltaic system
FONTE UTILIZZATA
Sole, in particolare la radiazione
luminosa
PASSAGGI DI ENERGIA
1. Energia luminosa
2. Energia elettrica
Vantaggi/Svantaggi
Fonte inesauribile, gratuita e pulita.
Semplicità d’utilizzo e modularità dei
sistemi. Esiste però una certa
discontinuità della fonte e il costo dei
componenti è ancora elevato.
L’impianto fotovoltaico è un insieme di componenti che concorrono a captare e trasformare
l’energia solare in energia elettrica.
Quando i fotoni (particelle di energia del Sole) colpiscono una cella fotovoltaica, una
parte di energia è assorbita dal materiale ed alcuni elettroni, scalzati dalla posizione nella struttura
atomica, scorrono attraverso il materiale semiconduttore (silicio), producendo una corrente continua
che viene commutata in alternata nell’inverter.
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Produzione di energia da fonti rinnovabili
4. PRODOTTO 5. IMPATTO
FONTE UTILIZZATA
Vento
PASSAGGI DI ENERGIA
1. Cinetica (vento)
2. Meccanica (rotore)
3. Elettrica (alternatore)
VANTAGGI/SVANTAGGI
Utilizza una fonte inesauribile,
non inquina l’atmosfera, può
produrre quote significative di
energia. L’impianto occupa
grandi spazi, provoca emissioni
acustiche ed interferenze
elettromagnetiche.
Un impianto eolico e' costituito da un gruppo di
aerogeneratori connessi fra loro elettricamente. Gli
aerogeneratori sono costituiti da una navicella, alla
quale e' connesso un rotore che gira e aziona un
moltiplicatore di giri che a sua volta è collegato
all’alternatore produce corrente elettrica.
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Produzione di energia da fonti rinnovabili
4. PRODOTTO 5. IMPATTO
FONTE UTILIZZATA
Fluidi geotermici, soffioni boraciferi.
PASSAGGI DI ENERGIA
1. Termica/cinetica (calore
endogeno/vapore)
2. Meccanica (turbina)
3. Elettrica (alternatore)
Vantaggi/Svantaggi
Utilizza una fonte inesauribile e
gratuita. Ha basso costo di
produzione e discreta produzione.
L’inquinamento atmosferico
è limitato. Si può costruire solo
laddove sono presenti i fluidi
geotermici. Presenta anche un forte
impatto ambientale, dovuto alle
chilometriche tubazioni di superficie.
Dal sottosuolo, i vapori sono convogliati nei vapordotti, ed inviati alla turbina, collegata
all'alternatore che produce energia elettrica alternata.
Il vapore uscente dalla turbina viene riportato alla stato liquido in un condensatore, mentre i gas
incondensabili, vengono dispersi nell'atmosfera.
La torre di raffreddamento consente di raffreddare l'acqua prodotta dalla condensazione.
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Produzione di energia da fonti rinnovabili
4. PRODOTTO 5. IMPATTO
FONTE UTILIZZATA
Biomasse vegetali e animali
PASSAGGI DI ENERGIA
1. Energia chimica potenziale (gas)
2. Energia chimica/termica (caldaia)
3. Cinetica (vapore)
4. Meccanica (turbina)
5. Elettrica (alternatore)
VANTAGGI
Non inquina nessun elemento del
pianeta e consente la
trasformazione dei rifiuti organici
in biogas. I residui della
fermentazione(digerito) si
possono utilizzare come
fertilizzanti.
L’impianto biogas, generalmente recupera gas dalla fermentazione anaerobica delle biomasse
(rifiuti organici), tramite un processo di conversione di tipo biochimico, che avviene in assenza di
ossigeno e consiste nella demolizione, ad opera di microrganismi, di sostanze organiche
complesse (lipidi, protidi, glucidi) contenute nei vegetali e nei sottoprodotti di origine animale.
Produce un gas (biogas), costituito per il 50-70% da metano
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4. PRODOTTO 5. IMPATTO
Vantaggi/Svantaggi Elimina
rifiuti e contemporaneamente
produce energia elettrica e
riscaldamento domestico.
Produce inquinamento
atmosferico, riscaldamento
dell’ambiente e problemi di
rifiuti maleodoranti.
Il termoutilizzatore o
termovalorizzatore
(inceneritore) è un
impianto piuttosto
complesso.
Esso riceve rifiuti, li
seleziona e li brucia,
utilizzando il calore
prodotto nella
combustione per produrre
vapore da utilizzarsi per
azionare un gruppo
turbo/alternatore per
produrre corrente
elettrica.
Il vapore residuo, a
bassa temperatura, può
essere convogliato in
una rete di
teleriscaldamento e
portare il calore nelle
case.
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4. PRODOTTO 5. IMPATTO
Il teleriscaldamento è un sistema
che permette di riscaldare le
abitazioni sfruttando il calore
residuo delle centrali
termoelettriche, di impianti
industriali e dei termovalorizzatori
che altrimenti andrebbe disperso.
Vantaggi/Svantaggi
Recupera energia termica che La realizzazione della rete di
andrebbe dispersa, Si risparmia tubazioni crea notevoli disagi
combustibili e si riduce
alla circolazione.
l’inquinamento dell’aria.
L’acqua calda (a 90-120 °C)
viene
trasportata attraverso una rete di
tubazioni, isolate termicamente, e
giunge fino agli edifici allacciati.
Qui, tramite un apparecchio, detto
scambiatore di calore, installato al
posto della caldaia, cede il proprio
calore all’impianto condominiale e
consente di riscaldare gli ambienti
e fornire acqua calda per gli
impieghi domestici. Una volta
ceduto il calore, l’acqua, scesa a
65-70 °C, ritorna in centrale.
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6. CONTROLLO
GREEN VISION
Energie rinnovabili
4. IL FUTURO DELL’ENERGIA L’IDROGENO
Schema della
reazione di
fusione nucleare.
Processo di elettrolisi,
per ricavare l’idrogeno
dall’acqua.
Modello di reattore
per fusione
nucleare ITER
(International
Thermonuclear
Experimental
Reactor).
Schema di cella a combustibile
per motori di automobili.
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