RISPARMIO ENERGETICO ED ENERGIE RINNOVABILI IN ZOOTECNIA (CORSO REER) prof. Marco Fiala Dip. Ingegneria Agraria - Università Milano prof. Massimo Lazzari Dip. VSA- Veterinaria e Sicurezza alimentare - Università Milano

DI CHE COSA CI OCCUPEREMO 27/03/2017 DI CHE COSA CI OCCUPEREMO PROGRAMMA ENERGIA Definizione Forme di energia Unità e sistemi di misura Termodinamica (cenni) Livelli qualitativi Rendimento Analisi energia primaria Esempi di calcolo

SUCCEDE (PUO’ SUCCEDERE) 27/03/2017 DEFINIZIONE COS’E’ L’ENERGIA…? Beh, dunque…l’energia è quella grandezza …cioè…rappresenta il fenomeno per cui…Si, certo, in pratica, potremmo dire che l’energia risulta essere… BOH? ENERGIA E’ LA MISURA DELLA CAPACITA’ DI UN SISTEMA DI PRODURRE UN EFFETTO ENERGIA CAPACITA’ DI PRODURRE UN EFFETTO DOVE C’E’ SUCCEDE (PUO’ SUCCEDERE) QUALCOSA MANIFESTAZIONE EVIDENTE (LATENTE) FENOMENO Capacità: potenzialità di mettersi in moto Fenomeno: il moto di caduta m h m

FENOMENI MECCANICI: LAVORO 27/03/2017 FENOMENI MECCANICI: LAVORO ENERGIA E’ LA MISURA DELLA CAPACITA’ DI UN SISTEMA DI PRODURRE LAVORO ENERGIA = LAVORO L = F · s [J] = [N] ·[m] L = F · s = 2500·100 = 250000 J = 250 kJ = 0,25 MJ F = 2500 N s = 100 m F F L = F · s L = p · A · s L = p · V pA < pB s pA pB L = p · V

ENERGIA CINETICA, ENERGIA POTENZIALE 27/03/2017 ENERGIA CINETICA, ENERGIA POTENZIALE LA CONSERVAZIONE dell’ENERGIA m En. Potenziale Ep = mgh Ec = 0 h En. Cinetica Ec = 1/2 g t2 m Ep = 0 L = Ep + Ec COME SI MISURA L’ENERGIA MECCANICA? Joule (J) = lavoro compiuto da una forza di 1 Newton (N) quando il suo punto di applicazione si sposta di 1 metro (m)

Fusione Nucleare (100 milioni di °C) 27/03/2017 FORME di ENERGIA ...energia meccanica…energia luminosa…energia elettrica? UNA ENERGIA… TANTE ENERGIE… ? BOH? Fusione Nucleare (100 milioni di °C) Hd + Ht = He + energia E = m · c2 (c  3,8 · 108 m/s) FORMA DESCRIZIONE Meccanica Appartiene ai corpi in movimento Elettrodinamica E’ alla base dei fenomeni elettrici e magnetici generati da elettroni in movimento Chimica Generata durante reazioni chimiche. Deriva da legami chimici Nucleare Generata dalla trasformazione delle strutture atomiche. Deriva da legami atomici Termodinamica Calore generato da conversioni meccaniche, elettrodinamiche, chimiche o nucleari

SORGENTI O O FONTI DI ENERGIA 27/03/2017 SORGENTI O O FONTI DI ENERGIA energie primarie, secondarie, finali energie rinnovabili e non rinnovabili commerciali e non commerciale COME SI TROVANO NEL SISTEMA AGROZOOTECNICO? )

FONTI O SORGENTI DI ENERGIA

UNITA’ in USO UNITA’ [SIMBOLO] = J DESCRIZIONE 27/03/2017 UNITA’ in USO UNITA’ [SIMBOLO] = J DESCRIZIONE Joule [J] Unità fondamentale del Sistema Internazionale. Lavoro di una forza di 1N per uno spostamento di 1 m kilogrammetro [kg f·m] 9,8 Lavoro di una forza di 1 kg f per uno spostamento di 1 m. Usato in meccanica Wattora [Wh] 3600 Lavoro sviluppato da una potenza di 1 W per un tempo di ora. Usato in elettrotecnica e in meccanica (soprattutto il suo multiplo 103 Wh = 1 kWh) Cavallo-ora [CVh] 2647795 Lavoro sviluppato da una potenza di 1 CV per un tempo di ora. Usato in meccanica Caloria [cal] 4,187 Quantità di calore necessari per elevare 1g di acqua da 13,5 a 14,5 °C. Usato in termotecnica con il suo multiplo 103 cal = 1 kcal) British th.unit [BTU] 1054,8 Quantità di calore necessari per elevare 1lb di acqua da 38,2 a 39,2 °F. Misura anglosassone. Usato in termotecnica

ENERGIA INTERNA, MULINELLO di JOULE 27/03/2017 ENERGIA INTERNA, MULINELLO di JOULE Dopo l’agitazione dovuta alle palette del mulinello l’acqua contenuta ritorna in quiete. Quindi si verifica che: Ep = 0 Ec = 0 F L = F · s ? s L = Ep + Ec Il sistema ha immagazzinato l’energia corrispondente al LAVORO ! IL SISTEMA POSSIEDE UNA ENERGIA INTERNA CHE HA SUBITO UNA VARIAZIONE UGUALE AL LAVORO: L = Ei ! L = Ep + Ec + Ei

ENERGIA INTERNA, MULINELLO di JOULE

EQUIVALENZA DIMENSIONALE 27/03/2017 EQUIVALENZA DIMENSIONALE ESPERIENZA del MULINELLO JOULE dimostra la PROPORZIONALITA’ tra ENERGIA TERMICA ed ENERGIA MECCANICA Lavoro meccanico 4,187 J 1 kg H2O T1 = 13,5 °C T = 1 °C T2 = 14,5 °C

TRASFORMAZIONi TERMODINAMICHE 27/03/2017 TRASFORMAZIONi TERMODINAMICHE PRINCIPIO DELLA CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA C = L + Ei C L Ei

LIVELLI QUALITATIVI DEGRADAZIONE H2O H2O 60 °C FONTI PREGIATE FONTI 27/03/2017 LIVELLI QUALITATIVI FONTI PREGIATE FONTI NON PREGIATE DEGRADAZIONE ADATTE A SVILUPPARE EN. MECCANICA FORMA ELASTICA ADATTE A SVILUPPARE EN. TERMICA FORMA RIGIDA Serbatoio Bacino Idrico H2O Bacino Idrico Serbatoio H2O 60 °C H1 = 1000 m Turbina Turbina H2 = 200 m RISCALDAMENTO AMBIENTALE ENERGIA MECCANICA ENERGIA ELETTRICA ENERGIA TERMICA

Attenzione: EIN ed EOUT devono essere congruenti 27/03/2017 RENDIMENTO EOUT PROCESSO di CONVERSIONE EP EIN ENERGIA USCENTE ENERGIA ENTRANTE ENERGIA PERSA Attenzione: EIN ed EOUT devono essere congruenti EOUT EIN + EP = RENDIMENTO di 1° ORDINE

Cosa esprime: la parte “nobile” di una conversione energetica 27/03/2017 EXERGIA e ANERGIA EXERGIA Definizione: aliquota massima di energia convertibile in lavoro meccanico Unità di misura: Joule Cosa esprime: la parte “nobile” di una conversione energetica E’ IMPORTANTE PERCHÉ da una idea della “qualità” della conversione ANERGIA Definizione: aliquota minima di energia NON convertibile in lavoro meccanico Unità di misura: Joule Cosa esprime: la parte “non nobile” di una conversione energetica E’ IMPORTANTE PERCHÉ da una idea del possibili perdite per calore nelle conversioni EXERGIA + ANERGIA = ENERGIA LIBERATA DA UNA TRASFORMAZIONE

RENDIMENTO