Matteo Ghisleni

1. Energie rinnovabili di Matteo Ghisleni 1L

2. Energie rinnovabili Energia geotermica Energia idroelettrica Energia solare Energia eolica Energia da biomasse

3. Energie rinnovabiliDefinizione • 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".

4. Energie rinnovabiliProgrammabili 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.

5. Energie rinnovabiliClassiche 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.

6. Energie rinnovabilidefinizione 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"

7. Energie rinnovabilienergia 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.

8. Energia rinnovabileenergia 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").

9. Energia rinnovabiliclassificazione 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

10. Energia rinnovabileimpatto 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.

11. Energia geotermicaDefinizione • 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.

12. Energia geotermicafenomeni 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.

13. Energia geotermicai 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.

14. Energia geotermicale 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

15. Energia geotermicala 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

16. Energia geotermicasistemi 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.

17. Energia geotermicaimpatto 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.

18. Energia idroelettricadefinizione • 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.

19. Energia idroelettricaimpianti 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.

20. Energia idroelettricale 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

21. Energia idroelettricale 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

22. Energia idroelettricaturbine 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.

23. 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.

24. Energia solarequestioni 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.

25. Energia solareconvenienza • 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.

26. Energia solarepannelli 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.

27. Energia solarecollettori 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%.

28. Energia solareprocesso 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.

29. Energia solarecostosità 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.

30. Energia solarevantaggi • 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.

31. Energia eolicadefinizione • Con energia eolica si intende l'estrazione di energia cinetica del vento per la produzione di energia meccanica o elettrica.

32. Energia eolicaenergia 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.

33. Energia eolicaAria 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.

34. Energia eolical’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.

35. Energia eolicale 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).

36. Energia eolicaistallazione 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.

37. Energia eolicavari 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.

38. Energia da biomasseimpianti 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.

39. Energia da biomassecombustibili 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 .

40. Energia da biomassefermentazione • 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.

41. Energia da biomassetermoutilizzazione 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.

42. Energia da biomassesostenibilità • 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.

43. Energia da biomassecosa 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.

44. Energia da biomassetermovalorizzazione • 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.