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Le fonti di energia pulita, rinnovabile ed alternativa.

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Presentazione sul tema: "Le fonti di energia pulita, rinnovabile ed alternativa."— Transcript della presentazione:

1 Le fonti di energia pulita, rinnovabile ed alternativa

2 Fonti di energia Le fonti di energia presenti in natura ed usufruibili dalluomo sono essenzialmente di due tipi: Le fonti di energia presenti in natura ed usufruibili dalluomo sono essenzialmente di due tipi: rinnovabiliacquasolevento calore della terra biomassa Idrogeno (come vettore) non rinnovabili petrolio gas naturale carbone uranio (e altri elementi radioattivi) Glossario:

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5 Il consumo energetico da parte dei Paesi emergenti quali India e Cina, oggi in pieno sviluppo, è destinato ad aumentare considerevolmente, mentre le riserve di energia fossile e nucleare disponibili a livello mondiale diventano sempre più scarse Termico solare: nel 2004 in Cina è stato installato il 78%, in Europa il 9%, in Turchia e in Israele insieme l'8% e nel resto del mondo il 5% La Germania copre, con il 47%, la quota maggiore del mercato del calore solare europeo, seguita da Grecia (14%), Austria (12%), Spagna (6%) e Italia (4%)

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7 Superficie necessaria alla città di New York per produrre il 60% del proprio fabbisogno elettrico fotovoltaico eolico termoelettrico © Nicola Armaroli CNR-ISOF, Bologna

8 Il problema dela diluizione Valori di densità di potenza di alcune tecnologie energetiche FOSSILI: W/m2 FOTOV W/m2 EOLICO W/m2 BIOMASSE W/m2 IDRO W/m2

9 Offerta di energia primaria da fonti non rinnovabili: – Petrolio: 54% – Gas: 30% – Combustibili solidi: 7% – Rinnovabili: 9% – Import energia elettrica: 6% Fonte ENEA 2006 La situazione in Italia

10 Offerta di energia primaria da fonti rinnovabili: Offerta di energia primaria da fonti rinnovabili: – Biomasse: 52% – Idroelettrico: 42% – Geotermico: 5% – Eolico, solare e maree: 1% Fonte ENEA 2006 La situazione in Italia

11 Energia elettrica da fonti rinnovabili: Energia elettrica da fonti rinnovabili: – Idroelettrico: 85 % – Geotermico: 8 % – Biomasse: 3 % – RSU: 2 % – Eolico: 2 % – Fotovoltaico: 0,05 % Fonte ENEA 2006 La situazione in Italia

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19 Costi diretti : - energia solare: ~ 1,05 Euro/kWh - carbone: ~ 0,26 Euro/kWh globali (incerti) globali (incerti) – gas climalteranti ( CO 2, CH 4, CFC, ecc. ) locali locali – cambiamento duso del suolo – inquinamento ( NO x, SO 2, O 3, PST, CO, ecc. ) – perdita di produttività – danni ai beni materiali – danni alla salute Costi ambientali indiretti : Alternative... Produrre energia... solo con tecnologie tradizionali solo con tecnologie tradizionali – bassi costi industriali, ma alti costi ambientali oppure anche con fonti rinnovabili anche con fonti rinnovabili – costi ambientali più bassi, ma alti costi industriali

20 Le fonti di energia rinnovabile: - non dipendono da combustibili le cui riserve sono limitate La fonte di energia rinnovabile più sfruttata è lenergia idroelettrica; altre fonti rinnovabili sono lenergia da biomassa, lenergia solare, lenergia dalle maree, lenergia dalle onde e lenergia eolica Lenergia da biomassa non esclude il pericolo delleffetto serra Quasi il 99% dellenergia presente sul nostro pianeta proviene dallesterno e soprattutto dal sole, sottoforma di radiazione; il resto è dato dallenergia derivante dallattrazione gravitazionale della luna; il modesto 1% di energia prodotta dal nostro pianeta nasce dal suo interno e si manifesta come vulcanismo, geotermìa ed energia nucleare

21 Fonti primarie utilizzate (Ktep) petrolio metano carboni rinnovabili nuclearetotali.ktep ,4% 31,39% 7,18% 6,8% 2,23% 100% In Italia per soddisfare il fabbisogno energetico, nel 2004 si sono consumate 185 Mtep di energia, utilizzando diverse fonti primarie. In tab. sono specificate le quantità denergia per singola fonte (1 tep = 10 Mega kcal) Fonti secondarie dalla trasformazione delle fonti primarie (Ktep) En. elettricaEn. termica Carburanti Usi non energetici Perdite totali.ktep %34,6%23,6% 6,1% 6,7% 100%

22 L'energia solare è la fonte di energia primaria per eccellenza Ogni anno il sole irradia sulla terra Giga tep (tonnellate equivalenti petrolio) mentre la domanda annua di energia è 8 Giga tep Si rammenti che tutta l'energia che utilizziamo, compresa quella prodotta dai combustibili fossili ha origine dall'irradiamento solare Lenergia solare può essere utilizzata sia in modo diretto (solare termico) che in modo indiretto (solare fotovoltaico) Energia dal sole: termico e fotovoltaico

23 I pannelli solari sono stati i primi ad essere installati, costano poco e servono quasi esclusivamente per lacqua calda sanitaria Poiché si raffreddano facilmente, nel serbatoio viene posta una resistenza elettrica per sopperire alle carenze energetiche e aumentare lefficienza

24 Concentratori a parabola da 30 Kw globo solare per usi domestici forno solare per ceramica Energia dal sole: termico e fotovoltaico

25 Esempio di impianto a concentratori parabolici. Su questo schema lENEA sta sviluppando il progetto Archimede Energia dal sole: termico e fotovoltaico Massimo rendimento da tubi sottovuoto in cui circola un fluido con alto calore specifico

26 L'impianto solare previsto dal progetto è in costruzione nella centrale Enel di Priolo Gargallo (Siracusa) e sarà ad altissima efficienza grazie all'integrazione di un ciclo combinato a gas con un innovativo impianto solare termodinamico, totalmente a sali fusi, basato su una tecnologia innovativa L'operatività dell'impianto è prevista per il 2010 ed incrementerà la potenza della centrale di circa 5 M W. Ciò consentirà di produrre energia elettrica aggiuntiva di fonte solare, capace di soddisfare il fabbisogno annuale di famigli e, con un risparmio di circa tonnellate di petrolio all'ann o e minori emissioni di anidride carbonica per circa tonnellate all'ann o

27 TORRE SOLARE Un nuovo modo di produrre energia rinnovabile La Torre Solare funziona secondo gli stessi principi di una qualsiasi canna fumaria: si tratta di una torre cava allinterno come un tubo. Alla base cè una serra, una specie di fascia circolare che copre una notevole superficie di terreno. Laria della serra, riscaldata dal sole, sale per il camino grazie a due fenomeni fisici (che funzionano come i "motori" della torre): 1) laria sale per un processo di convezione (il fenomeno per cui laria calda va verso l'alto) 2) laria sale per una differenza di pressione tra la base e la cima della Torre (in cima la pressione è minore e quindi laria viene "succhiata verso lalto")

28 Questa torre è in costruzione in Australia da EnviroMission. Si tratta di una struttura da 50 MW in grado di fornire energia a 100 mila appartamenti, utilizzando i collettori solari disposti nella piattaforma circolare alla base. Lavorando come una gigantesca serra, l'impianto riscalda l'aria utilizzando le radiazioni solari e la fa convergere nella torre, dove una schiera di turbine sono in grado di produrre energia sfruttando il movimento dell'ariaEnviroMission

29 Mentre sale nel camino, laria calda accelera fino a raggiungere velocità anche di 70 Km/h. Questo flusso di aria in movimento fa girare una pluralità di turbine eoliche (posizionate alla base interna del camino) che generano elettricità: le turbine trasformano lenergia cinetica dellaria in energia elettrica come una qualsiasi pala eolica Il procedimento è facilitato dalla assoluta costanza, sia in direzione che in intensità, del vettore velocità La differenza principale rispetto alle pale eoliche tradizionali è che la LifeGate Solar Tower presenta un indiscutibile vantaggio: funziona anche in assenza di vento, 24 ore su 24, sette giorni su sette, generando un massimo di energia proprio durante le ore più calde della giornata quando c'è il picco di consumo Come può funzionare anche di notte? Grazie al "gradiente barico" (il differenziale di pressione), e grazie al calore accumulato durante il giorno nel terreno coperto dalla serra La maggior efficienza della torre si ottiene scegliendo una zona ad alto irraggiamento solare, aumentando l'altezza della torre e l'estensione della serra A Manzanares, Spagna, nel 1981 gli ingegneri tedeschi Bergermann e Partner hanno realizzato una struttura alta circa 200 m, rimasta operativa per 7 anni, con una potenza elettrica di 50 kW

30 L'effetto fotovoltaico consiste nella trasformazione della luce in energia elettrica Nel secolo scorso si scoprì che era possibile trasformare direttamente l'energia solare in energia elettrica tramite una cella elettrolitica senza passare per processi termodinamici. La prima applicazione commerciale si ebbe nel 1954: i laboratori Bell (USA) realizzarono la prima cella fotovoltaica utilizzando il silicio monocristallino Solare fotovoltaico

31 Fotovoltaico in Europa : dal 1999 sono stati avviati programmi per incentivare la diffusione del fotovoltaico, che hanno portato il mercato a crescere del 40% all'anno In Italia il mercato del fotovoltaico sta avendo uno sviluppo importante grazie alla legge "conto energia" dell'agosto 2005 Solare fotovoltaico

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33 Questi dispositivi, anche se molto sofisticati, offrono ancora rendimenti modesti A causa delle caratteristiche intrinseche ai materiali costituenti, solo una piccola parte dello spettro solare viene realmente assorbita Le efficienze tipiche dei moduli al silicio di tipo commerciale variano attorno al 12-15%, con costi 5 /W Solare fotovoltaico

34 ENERGIA SOLARE: sistemi a concentrazione (CALORE ELETTRICITÀ) Collettori parabolici Collettori a disco con motore termico Torri solari

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36 Vantaggi: - Completamente rispettoso dellambiente - Sfrutta una forma denergia molto delocalizzata il che permette di produrre energia là dove serve - Non dipende da alcuna forma primaria di energia -Produce una forma di energia di tipo nobile Svantaggio: - i costi ancora troppo alti per un utilizzo diffuso (il costo alto è intrinseco al metodo di produzione (crescita cristallina) Solare fotovoltaico

37 Sono state sviluppate tecnologie alternative a quella del silicio Per es. sono state sviluppate celle solari con una tecnica chiamata a film sottile * che permette un forte abbassamento dei costi di produzione senza ridurre lefficienza * Rif it.wikipedia.org/wiki/Modulo_fotovoltaico Vantaggi della tecnologia a film sottili: - ogni strato ha uno spessore micrometrico - si può costruire una macchina in cui entra il vetro ed esce il modulo completo - con questa tecnologia si arriva a un costo di produzione di 0,6 / W Solare fotovoltaico

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39 Schema base modulo fotovoltaico Riduzione di produttività del fotovoltaico in base allorientamen to

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