La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Gemona del Friuli, 27 marzo 2010 - Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 1 SISTEMI PER LACCUMULO DI ENERGIA Gianmario L. Arnulfi (Università di Udine)

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Gemona del Friuli, 27 marzo 2010 - Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 1 SISTEMI PER LACCUMULO DI ENERGIA Gianmario L. Arnulfi (Università di Udine)"— Transcript della presentazione:

1 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 1 SISTEMI PER LACCUMULO DI ENERGIA Gianmario L. Arnulfi (Università di Udine) Si presenta una panoramica sui dispositivi di accumulo di energia, partendo dall'opportunità e dalla fattibilità del processo. Si segue un percorso che ha come guida le cinque classiche domande del giornalista Chi? Dove? Quando? Come? Perché?, sia pure in altro ordine di apparizione, più due caratteristiche dellingegnere È fattibile? Conviene? La trattazione sullaccumulo è preceduta da una breve premessa sulla generazione (per meglio dire conversione) di energia. Segue un elenco di tipologie di processi di accumulo e relativi dispositivi. Sono trattate con maggior dettaglio le due tipologie di impianto che permettono laccumulo di grandi quantità di energia: quella, consolidata e abbastanza diffusa, del pompaggio dacqua e quella, rarissima ma provata da decenni di funzionamento senza inconvenienti, della compressione daria. Concludono la trattazione alcune considerazioni sulla eventuale convenienza della pratica dellaccumulo da diversi punti di vista: economico, energetico, ambientale, politico, anche in considerazione dellalternativa allaccumulo stesso. Segue unappendice sullunità di misura. Lautore ha svolto attività scientifica sui dispositivi contrassegnati da una stellina accanto al numero di pagina.

2 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 2 SISTEMI PER LACCUMULO DI ENERGIA Gianmario L. Arnulfi - Università di Udine Perché? Quando? È possibile? Come? Dove? Conviene? Chi?

3 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 3 COME SI PRODUCE LENERGIA Quasi tutta lenergia elettrica è prodotta da gruppi turbina- alternatore. Il fluido (acqua, aria, vapore o gas) entra a contenuto energetico alto ed esce a basso. Parte dellenergia sottratta al fluido è convertita dalla turbina in lavoro allalbero. Parte del lavoro è a sua volta convertito dallalternatore in energia elettrica. La doppia conversione è necessaria per il trasporto a grandi distanze.

4 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 4 PERCHÉ E QUANDO ACCUMULARE La domanda varia in modo abbastanza prevedibile. Lofferta è modulabile: centrali di base e di punta. Lopportunità di accumulo è da valutare.

5 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 5 PROSPETTIVE Generazione distribuita –reti –sistemi isolati –impianti accoppiati Fonti rinnovabili stocastiche –eolico –solare Impianti non-stop –carbone –uranio

6 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 6 DISPOSITIVI DI ACCUMULO Chimico –elettrolisi batteria –estrazione+ossidazione idrogeno Elettrico magneti superconduttori Termico –caldo geotermia, matrici porose –freddo aria ingresso turbina Meccanico –cinetico volano –gravitazionale pompaggio –elastico gas compresso

7 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 7 ACCUMULO CHIMICO Batteria al piombo Batteria alcalina Aeromotore isolato Energia 1GJ Potenza 1MW Rendimento 90% Periodo 10h Costo 30k 2 Ni(OH) 2 + {X K+ Y Li(OH) 2 } + Fe(OH) 2 2 Ni(OH) 3 + {X K+ Y Li(OH) 2 } + Fe + E PbO H 2 SO 4 + {X H 2 O} + Pb 2 PbSO 4 + {X H 2 O} + 2 H 2 O + E

8 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 8 ACCUMULO A IDROGENO Lidrogeno è diffuso in natura. Sulla terra esiste in natura solo combinato (H 2 O, CH 4 …) La sua estrazione è costosa –economicamente –energeticamente H + sole/vento = 100% ecologico Carica (ore vuote) = estrazione –idrocarburi (reforming) –acqua (elettrolisi) Immagazzinamento –gas (4-20 MPa, 288 K) –liquido (100 kPa, 20 K) Trasporto –bombole –gasdotto Scarica (ore piene) –combustione pulita –conversione diretta (celle a combustibile)

9 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 9 ACCUMULO ELETTRICO Induttori e Condensatori Magneti superconduttivi –Minime perdite –Ni Ti –He liquido T < 4 K Supercoducting Magnetic Energy Storage

10 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 10 ACCUMULO TERMICO Sali eutettici Sfere criogene Sonde geotermiche Pompe di calore geotermiche

11 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 11 ACCUMULO TERMICO – CRIOGENICO Ritorno economico –scarso –rapido Thermal Energy Storage gas Turbine Inlet Air Cooling Energia 30GJ Potenza 1MW Rendimento 103% Periodo 1giorno Costo 200k

12 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 12 ACCUMULO CINETICO Volani di regolarizzazione –cuscinetti a sfere –periodo = 1 s –alte perdite denergia Volani di accumulo –resine epossidiche + vetro –sospensione magnetica –vuoto criogenico (1 mPa) –basse perdite denergia –tecnologia non matura

13 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 13 ACCUMULATORI A VOLANO Attualmente esistono solo prototipi (es. gruppo di continuità). Esiste uno studio per un volano 6 m. Energia 36MJ Potenza 3kW Rendimento 99% Periodo 10min Costo ?

14 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 14 ACCUMULO GRAVITAZIONALE Maglio a gravità (berta) Impianti idraulici di pompaggio

15 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 15 IMPIANTI DI POMPAGGIO Una centrale idroelettrica a bacino modificata. Attualmente è lunica tecnologia significativa per laccumulo di grandi quantità denergia. Italia –7,6 GW –20 PJ/anno Energia10GJ Potenza250MW Rendimento70% Periodo 1giorno 1anno Costo250M

16 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 16 TIPOLOGIE DI POMPAGGIO Configurazioni –quaternario –ternario (rendimento, inversione) –binario (costo) Classificazione –gronda (2 bacini inferiori) –puro –misto (reintegro > 5%) Esempi –Fadalto (BL) ternario misto –Presenzano (CS) binario puro

17 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 17 POMPAGGIO A BASSO SALTO Costi molto minori Impianti ex novo Densità energetica bassa Impatto ambientale alto Maree artificiali (accumulo): –nessun impianto oggi Maree naturali: –Rance (F) Energia 5GJ Potenza 240MW Rendimento 66% Periodo 1giorno Costo ?

18 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 18 ACCUMULO ELASTICO Molla metallica Molla pneumatica Aria compressa

19 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 19 ACCUMULO AD ARIA COMPRESSA Carica: un compressore insuffla aria in un serbatoio. Scarica: il gas* espande in turbina verso latmosfera. Bisogna riscaldare laria prima di espanderla, es. mediante combustione interna (gas*). Compressed Air Energy Storage Serbatoio –caverna rocciosa –giacimento esaurito HC –miniera esaurita NaCl –caverna porosa –falda

20 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 20 IMPIANTI DI ACCUMULO AD ARIA Impianti –Huntorf (Sassonia D) 1978 –McIntosh (Alabama USA) 1992 DUSA Energia 210TJ Potenza (carica) 60 MW Potenza (scarica) MW Rendimento 6678?% Periodo 11giorno Costo 200 ??M

21 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 21 IMPANTI A PRESSIONE COMPENSATA Le turbomacchine lavorano male in condizioni fuori- progetto. Mettere in comunicazione il serbatoio con un lago limita le oscillazioni di pressione. Il serbatoio deve essere molto profondo.

22 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 22 USO DELLE FALDE ACQUIFERE Accumulo di gas (CH 4 ) in falda: tecnologia matura ma con periodo 1 anno. Roccia sollecitata a fatica con periodo 1 giorno: da studiare. Attacco e sottrazione dellossigeno: da valutare. Effetto Champagne.

23 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 23 CONVENIENZA Economica –impianti molto costosi –differenza prezzo energia ore piene-vuote –pareggio lontano Energetica –perdite A / R –maggiori rendimenti dei restanti impianti Ambientale –rilevante impatto sul sito –nulli o quasi i gas tossici e gas serra Politica economica –diversificazione fonti –import\export energetico

24 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 24 ALTERNATIVA ALLACCUMULO Base + Accumulo = Punta

25 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 25 CHI Accumulo idraulico –ritorno a lungo termine –rischio economico Accumulo ad aria –tecnologia non matura –rischio tecnico

26 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 26 CONCLUSIONI Accumulare grandi quantità di energia è possibile. La scelta del sito è imposta, ma la disponibilità sembra vasta. Limpatto ambientale è forte, nel bene e nel male. Laccumulo può portare a un uso più razionale delle fonti. La convenienza economica è da valutare. Attualmente sembra esserci un rinnovato interesse.

27 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 27 UNITÀ DI MISURA 1 J = 1 W s = 1/3600 W h 1 TEP = kcal 1 kcal = 4187 J 1 J = 1/4187 kcal 1 J = 0, W h 1 J = 0, kcal 1 J = 0, TEP k1 000 M G T P

28 Gemona del Friuli, 27 marzo Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 28 FORMULE


Scaricare ppt "Gemona del Friuli, 27 marzo 2010 - Scuola dell'energia sul lago dei tre comuni 1 SISTEMI PER LACCUMULO DI ENERGIA Gianmario L. Arnulfi (Università di Udine)"

Presentazioni simili


Annunci Google